Ich würde damit beginnen, Ihr Erdungsschema zu betrachten. Ihr Motor wird wahrscheinlich von PWM angetrieben und schaltet die Spannung schnell ein und aus, wahrscheinlich mit 50 kHz. Das bedeutet, dass manchmal ein ziemlich starker Strom durch den Motor fließt und einen kurzen Moment später kein Strom mehr. Dies verursacht ein paar Probleme.

Netzteilfilterung

Der erste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass Sie Entkopplungskondensatoren zwischen den positiven und negativen Seiten der Batterie in der Nähe jeder Komponente haben. Diese bieten einen niederohmigen Pfad für hochfrequente Ströme. Mit anderen Worten, sie bieten eine nahe gelegene Leistungsreserve, um plötzliche Stromanforderungen zu decken, ohne den ganzen Weg zur Batterie zu gehen.

Erdung

Betrachten Sie diese Schaltungen:

Hier sind die Widerstände R1, R2 und R3 eigentlich keine Widerstände, sondern stellen den Widerstand in den Drähten dar. Ich habe Ihren Sonarsensor als ideale Spannungsquelle V1 modelliert und einen Operationsverstärker U1 gezeichnet, um Ihren Verstärker darzustellen. Ihre tatsächliche Schaltung ist natürlich komplizierter, aber dies zeigt das Problem.

Betrachten Sie den BAD- Fall. Wenn Ihr Motor läuft, fließt ein starker Strom in R1 und R2. Nach dem Ohmschen Gesetz gibt es einen Spannungsabfall an diesen Widerständen, am wichtigsten R2. Wenn der Motor eingeschaltet ist, unterscheidet sich die „Masse“ an V1 erheblich von der „Masse“ an U1. Diese Unterschiede werden durch U1 verstärkt.

Wenn wir den Motor so neu anordnen, dass er eher dem GUTEN Schaltplan entspricht, verursachen die Motorströme immer noch einen Spannungsabfall über R1, aber das wirkt sich gleichermaßen auf den Sensor und den Verstärker aus, sodass dies kein so großes Problem darstellt. Es besteht immer noch das Potenzial für R3, die Dinge durcheinander zu bringen, aber der Strom dort ist wahrscheinlich gering.

Im BEST -Schaltplan verbinden wir den Verstärker und den Sensor mit einem gemeinsamen Punkt, um auch dieses Problem zu vermeiden. Dies wird als Sternboden bezeichnet . Ihre Sensor- und Verstärkerströme sind wahrscheinlich klein genug, dass dies nicht erforderlich ist, aber da haben Sie es trotzdem.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass wir gerade die Masseseite der Batterie betrachtet haben, aber dieselben Bedenken können auch für die andere Seite der Batterie gelten. Erleuchtung kommt von der Überlegung, wo die Ströme fließen und wo Sie eine Spannung messen, überlegen Sie, was die Referenz für diese Spannung ist.

Induktive Kopplung

Die andere Rauschquelle kann eine unbeabsichtigte induktive Kopplung sein. Wenn Strom durch Ihren Motor fließt, fließt Strom in einer Schleife. Strom in dieser Schleife erzeugt ein Magnetfeld. Wenn dieses Feld durch das Ein- und Ausschalten Ihres Motors durch den PWM-Treiber wächst und schrumpft, erfahren alle anderen Drähte in Ihrem Stromkreis aufgrund des Induktionsgesetzes eine Spannungsänderung .

Um diesen Effekt zu minimieren, möchten Sie Streuinduktivitäten klein halten. Berücksichtigen Sie den physikalischen Strompfad, der von der Batterie durch die Antriebsschaltung des Motors zum Motor, zurück zum Treiber und zurück zur Batterie fließen muss. Dadurch entsteht eine Schleife. Je größer diese Schleife ist, desto höher ist ihre Induktivität. Machen Sie diese Schleife so klein wie möglich, indem Sie die Erdungs- und positiven Batterieanschlüsse so nah wie möglich beieinander halten.

Machen Sie dasselbe für Ihren Sonarsensor. Vermeiden Sie auch, dass die beiden nahe beieinander oder parallel zueinander verlaufen, da dies ihre gegenseitige Induktivität stärker macht.

Wenn sich dies als unzureichend erweist, um das Problem zu lösen, können Sie den Bau eines Differenzverstärkers in Erwägung ziehen . Ich werde es nicht im Detail beschreiben, da ich vermute, dass diese anderen Änderungen ausreichen werden, und das richtige Entwerfen eines Differenzverstärkersystems komplex genug ist, um eine eigene Frage zu rechtfertigen. Wenn jedoch die anderen Probleme angesprochen werden, kann ein gut konstruierter Differenzverstärker Rauschen so gut unterdrücken, dass er wirklich winzige Signale messen kann, die im Rauschen verborgen sind, wie die von Ihren Nerven erzeugten elektrischen Impulse.