Saya memiliki perangkat RC yang ditenagai oleh baterai 3.7V poli, yang mencakup motor dan sonar 40KHz. Tegangan pada sensor sonar diperkuat dan kemudian ditambahkan. Motor ini digerakkan oleh PWM 2KHz.

Saat motor mati, semuanya bekerja dengan baik. Ketika motor menyala, saya punya drop 2kHz 0,5V di VBAT dan sulit untuk menyingkirkan ini - mungkin karena kabel yang panjang ke motor. Saya punya dioda melintasi motor 2-kawat.

Bagaimanapun, masalah besarnya adalah saya juga mendapatkan spike 2kHz 10mV pada sensor. Ini menciptakan kebisingan yang mencegah menganalisis bacaan sonar. Rasio signal-to-noise tidak cukup besar.

sensor noise ketika motor mati:

sensor noise saat motor hidup:

Saya tidak bisa mengubah pengukur kabel motor dan drop VBAT tidak membuat masalah lain. Apakah ada cara saya bisa menghindari kebisingan seperti itu?

Saya akan mulai dengan mempertimbangkan skema landasan Anda. Motor Anda mungkin digerakkan oleh PWM, dengan cepat mengalihkan dan menyalakan voltase, dan mungkin pada 50kHz. Ini berarti kadang-kadang kita memiliki arus yang cukup deras mengalir melalui motor, dan kemudian sesaat kemudian, tidak ada arus. Ini menyebabkan beberapa masalah.

Penyaringan Catu Daya

Langkah pertama adalah memastikan Anda memiliki kapasitor decoupling antara sisi positif dan negatif baterai di dekat masing-masing komponen. Ini memberikan jalur impedansi rendah untuk arus frekuensi tinggi. Yang merupakan cara lain untuk mengatakan, mereka menyediakan cadangan daya terdekat untuk mengisi permintaan arus tiba-tiba tanpa pergi jauh ke baterai.

Landasan

Pertimbangkan sirkuit ini:

Di sini, resistor R1, R2, dan R3 sebenarnya bukan resistor, tetapi merupakan hambatan pada kabel. Saya telah memodelkan sensor sonar Anda sebagai sumber tegangan ideal V1, dan menggunakan op-amp U1 untuk mewakili penguat Anda. Sirkuit Anda yang sebenarnya tentu saja lebih rumit, tetapi ini akan menunjukkan masalahnya.

Pertimbangkan kasus BAD . Saat motor Anda berjalan, arus besar mengalir di R1 dan R2. Menurut hukum Ohm, akan ada penurunan tegangan pada resistansi ini, yang paling signifikan, R2. Ketika motor menyala, "ground" di V1 berbeda secara signifikan dari "ground" di U1. Perbedaan-perbedaan ini diperkuat oleh U1.

Jika kita mengatur ulang motor agar lebih seperti skema BAIK , maka arus motor masih akan menyebabkan penurunan tegangan pada R1, tetapi itu akan mempengaruhi sensor dan amplifier secara merata, sehingga tidak terlalu menjadi masalah. Masih ada potensi untuk R3 mengacaukan segalanya, tetapi saat ini ada kemungkinan kecil.

Dalam skema TERBAIK , kami menghubungkan amplifier dan sensor ke titik yang sama untuk menghindari masalah itu juga. Ini disebut tanah bintang . Sensor dan arus penguat Anda mungkin cukup kecil sehingga ini tidak perlu, tetapi begitulah Anda memilikinya.

Penting untuk diingat bahwa kami baru saja mempertimbangkan sisi dasar baterai, tetapi masalah yang sama ini juga berlaku untuk sisi baterai yang lain. Pencerahan datang dari mempertimbangkan di mana arus mengalir, dan di mana Anda mengukur tegangan, pertimbangkan referensi untuk tegangan itu.

Kopling Induktif

Sumber kebisingan lainnya dapat berupa kopling induktif yang tidak diinginkan. Ketika arus mengalir melalui motor Anda, arus mengalir dalam satu lingkaran. Arus dalam loop ini membuat medan magnet. Ketika bidang ini tumbuh dan menyusut melalui pengaktifan dan mematikan motor Anda oleh driver PWM, semua kabel lain di sirkuit Anda akan mengalami perubahan tegangan oleh hukum induksi .

Untuk meminimalkan efek ini, Anda ingin menjaga induktansi menyimpang kecil. Pertimbangkan jalur fisik arus yang harus mengalir dari baterai, melalui sirkuit mengemudi motor, ke motor, kembali ke pengemudi, dan kembali ke baterai. Ini akan membuat lingkaran. Semakin besar loop ini, semakin tinggi induktansinya. Buat lingkaran itu sekecil mungkin dengan menjaga koneksi baterai darat dan positif sedekat mungkin.

Lakukan hal yang sama untuk sensor sonar Anda. Juga, hindari membiarkan keduanya berjalan berdekatan satu sama lain, atau sejajar satu sama lain, karena ini membuat induktansi timbal balik mereka lebih kuat.

Jika ini terbukti tidak cukup untuk mengatasi masalah ini, Anda dapat mempertimbangkan untuk membangun penguat diferensial . Saya tidak akan menjelaskannya secara terperinci, karena saya menduga perubahan-perubahan lain ini sudah cukup, dan mendesain sistem penguat diferensial dengan benar cukup kompleks untuk mendapatkan pertanyaannya sendiri. Namun, jika masalah lain ditangani, penguat diferensial yang dirancang dengan baik dapat menolak kebisingan dengan baik sehingga dapat mengukur sinyal yang sangat kecil yang terkubur dalam kebisingan, seperti impuls listrik yang dihasilkan oleh saraf Anda.