Interferenzen von Motoren auf PWM-Signal

Ich baue mir ein Roboterchassis, das RC-gesteuert ist. In der Lösung ist ein RC-Empfänger angebracht, und ich habe einen ferngesteuerten RC-Sender. Wenn die Motoren nicht laufen, bekomme ich am Ausgang meines Empfängers ein absolut sauberes Signal ... ein PWM-Signal. Hier ist eine kurze Spur, wenn die Motoren NICHT laufen:

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Wenn ich die Motoren einschalte und dann hochfahre, wird das am PWM-Ausgang gemessene Signal wie folgt:

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Wenn Sie genau hinschauen, können Sie das gute Signal (alle 20 ms) sehen, aber mit viel, viel Rauschen.

Hier ist ein Bild von meinem Robotik-Chassis:

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Mein Szenario hat zuvor funktioniert, aber in diesem Setup haben sich zwei Dinge geändert:

  1. Ich verwende ein Blech für mein Chassis
  2. Ich verwende 4 neue Motoren, die ich zuvor noch nicht verwendet hatte. Sie sind 170RPM-Motoren, wie sie hier zu finden sind:

https://www.servocity.com/html/170_rpm_econ_gearmotor__638354.html

Meine Fragen sind:

  1. Was führt zu diesem "Geräusch", wenn die Motoren laufen?
  2. Wie kann ich das Rauschen beseitigen?

Leider bin ich ein "Software"-Typ und mechanische Elektronik ist nicht meine Komfortzone, aber ich bin bereit zu lernen/studieren.

Freue mich über jede Hilfe.

... später ...

Ich habe einen neuen Hinweis, ich habe meinen digitalen Signalanalysator auf einem ansonsten unbenutzten GPIO auf dem Raspberry Pi platziert und als die Motoren nicht liefen, war das Signal konstant flach. Als ich jedoch die Motoren laufen ließ, wurden Störungen festgestellt ... siehe:

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Dies lässt mich denken, dass das "Setup" eine Menge Störungen erhält, wenn die Motoren laufen ... aber ich weiß nicht, wie ich das Problem lindern kann.

Neil

... später ... nach Antwortvorschlag von Richard ...

Ich habe 3 Kondensatoren pro Motor eingelötet. Jeder Kondensator war 0,1 uF. Ein Kondensator über +/- des Motors und zwei Kondensatoren von den Motorklemmen zum Gehäuse.

Siehe (Entschuldigung für die Unschärfe):

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Ich habe dann die Tests erneut ausgeführt und eine neue Signalanalysatoraufzeichnung aufgenommen. Leider hat sich nichts Offensichtliches geändert. Sehen:

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Ohne laufende Motoren, eine perfekt flache Linie.

Es wäre hilfreich, eine genaue Lösung zu geben, wenn Sie den Schaltplan geben !!
Hallo Raj, das Schema auf hoher Ebene zeigt, dass ich eine L298N-Doppel-H-Brücke habe. Es hat OUT1 und OUT2 mit den Eingängen des Gleichstrommotors verbunden. Es hat eine 12-V-Quelle und eine gemeinsame Masse zum Raspberry Pi. Es gibt 3 Eingänge am L298N vom Pi, nämlich IN1, IN2 und ENABLEA. Alle drei sind mit Ausgangs-GPIO-Pins verbunden. Ich lege eine 1 auf IN1 und eine 0 auf IN2. ENABLEA wird mit PWM mit einer Periode von 1000 us (1 ms) und einem Arbeitszyklus von 100 % gepulst, wodurch ENABLEA effektiv hoch gehalten wird.
Ihr Foto der gesamten Baugruppe sieht irgendwie "zufällig" aus. Daran ist nichts auszusetzen, wenn Sie mechanisches Design und Integration durchführen. Möglicherweise müssen Sie jedoch damit beginnen, die Verkabelung zu bereinigen und der Abschirmung und Erdung mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Achten Sie unbedingt auf die Geräuschentwicklung Ihrer Boden- und Strombusse. Es scheint ziemlich wahrscheinlich, dass Sie eine großzügige Anwendung von Niederfrequenz- und Hochfrequenzfiltern und Bypass-Kondensatoren benötigen. Und erwägen Sie die Verwendung abgeschirmter Kabel zu Ihren Motoren. Und das Trennen der beiden Seiten der Verkabelung zum Motor erzeugt nur eine große Magnetschleife, die Hash ausstrahlt. Verdrehen Sie die Drähte.
Nochmals vielen Dank Richard, ich bin gerade bei der Arbeit, aber über das Wochenende werde ich versuchen, das Board "aufzuräumen". Sie haben zu 110% Recht, dass alles zusammen "geklatscht" wurde. Mein loses Denken war, es schnell zusammenzubauen und zu bestätigen, dass alles "funktioniert" hat, aber ich glaube, ich lerne, dass ich in einigen Fällen (dies zum Beispiel) das physische Layout berücksichtigen muss, um die Funktion tatsächlich zum Laufen zu bringen. Ein ganz neuer Lernaspekt auf meiner Reise in die Elektrik/Elektronik.
Ihr verschwommenes Bild des Motors zeigt, dass Sie die schwarzen und roten Drähte in entgegengesetzte Richtungen und durch separate Löcher in der großen perforierten Metallplatte führen. Das ist eine wirklich hervorragende Möglichkeit, EMI zu erzeugen. Halten Sie das schwarz/rote Aderpaar fest miteinander verdrillt. Und wenn möglich sogar abgeschirmt. Alles, was physisch zwischen den schwarzen und roten Drähten liegt, ist ein riesiger EMI-strahlender Transformator.
Wäre es eine Idee, einen Optokoppler oder ein kleines Relais zu verwenden, um EMI zwischen dem Steuersignal und dem Motor zu vermeiden?
Hallo Paul, ich hatte einige Chokes bestellt und sie sind angekommen, aber ich kann anscheinend keine gute Kombination aus Kondensator und Choke finden, die für mich funktioniert. Letzte Woche habe ich ein paar Optokoppler bestellt ... 50 Stück PC123 für 7,50 $. Es wird ein paar Wochen dauern, bis sie ankommen ... aber das ist in der Tat meine nächste große Hoffnung.

Antworten (3)

Gebürstete DC-Motoren sind berüchtigt dafür, EMI (elektromagnetische Interferenz) auszustoßen. Die PRIMÄRE Lösung besteht darin, einen guten Bypass-Kondensator (wie eine 0,1-uF-Keramik) direkt über den Stromanschlüssen des Motors zu verwenden. So nah wie möglich an die Bürsten.

Manchmal braucht es bei größeren Motoren eine zusätzliche Filterung in Form von Shunt-Kondensatoren und sogar Pi-Filterelementen mit Reiheninduktivitäten ...

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Diese Fotos stammen aus einem guten Tutorial zur Reduzierung von EMI: http://www.stefanv.com/rcstuff/qf200005.html

Eine zusätzliche Umgehung von sowohl Strom- als auch Signalleitungen ist ebenfalls vorteilhaft. Kondensatoren können zu einer trägen Reaktion in Sensoren führen, wenn Sie zu viel verwenden. Es sind keine großen Kondensatoren erforderlich, um EMI wirksam abzuleiten ("herauszufiltern").

Abschirmung und Erdung sind bestenfalls „graue Kunst“. Auf halbem Weg zwischen Ingenieurskunst und angewandter Magie.

Richard, vielen Dank für die Antwort. Ich habe einige nicht polarisierte 0,1-uf-Kondensatoren und werde sie jetzt testen.

Neil, es wird in den Induktoren / Kondensatoren sein, um als Tiefpassfilter zu fungieren, der hilft, das Rauschen niedrig zu halten.

Grüße,

David M.

Hallo Dave, ich habe einige 100-uH-Spulen bestellt, um diese der Schaltung hinzuzufügen. Ich habe keine Spulen in meinem Teileeimer ... also wird es ein paar Wochen dauern, bis ich diese ausliefere, bevor ich sie teste. Ich werde auch die Drahtdrehungen ausprobieren, die Richard vorschlägt.

Ich habe gerade Störungen behoben, die von einer kleinen Drehschieberpumpe erzeugt wurden, die von einer 100-Hz-PWM mit Ferritperlen gesteuert wurde . Wickeln Sie ein paar Windungen mit den Motordrähten um die Perle und achten Sie darauf, die Windungen zu spreizen. Vorteil: Einfach zu installieren, kein PCB-Wechsel.

Interferenzen von Motoren auf PWM-Signal
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