Warum verursacht das Anschließen eines Hochstromgeräts an meinen digitalen Schaltkreis ein seltsames Verhalten?

Ohne Details ist eine konkrete Antwort nicht möglich. Schauen Sie sich diese Dinge genau an:

1. Erdung . Dies ist genau das Symptom, das Sie von einer insgesamt schlechten Erdungsstrategie bekommen. Ohne ein Blockdiagramm, das die Stromversorgung und Erdung aller angeschlossenen Geräte zeigt, ist es unmöglich, spezifische Ratschläge zu geben. Visualisieren Sie jedoch sorgfältig alle Erdungsrückströme und bedenken Sie, dass jeder Strom auf einem Erdleiter einen Erdversatz verursacht.

2. Lokale Entkopplung . Stellen Sie sicher, dass zwischen jedem Paar von Strom- und Erdungsstiften jedes Chips eine Keramikkappe von etwa 1 µF so nah wie möglich ist. Diese Verbindungen müssen kurz sein, da bereits eine kleine Serieninduktivität ihre Wirksamkeit erheblich verringert.

3. Überspannungsschutz der Stromversorgung. Stellen Sie sicher, dass das Netzteil über genügend Speicherkapazität verfügt, um Transienten für die Zeit zu bewältigen, die das Netzteil selbst benötigt, um aufzuholen und mehr Strom zu liefern.

4. Induktive Fangdioden. Stellen Sie wirklich sicher, dass jede mögliche induktive Last, einschließlich aller externen Lasten, eine Diode mit umgekehrter Polarität hat. Für Spannungen bis etwa 50-100 V sollten diese wegen ihrer hohen Geschwindigkeit Schottky sein. Dies gilt für gleichstrombetriebene Lasten. Da sie immer mit einer Polarität angesteuert werden, kann die Diode die andere Polarität sicher kurzschließen. Wie Tut in einem Kommentar betonte, müssen für AC-Lasten kompliziertere Snubber- und/oder Clipping-Schaltungen verwendet werden.

Betrachten Sie diese beiden Schaltungen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Sind sie gleich? Im Lumped-Element-Modell sind sie es. Unser Modell vernachlässigt jedoch eine möglicherweise relevante Tatsache: Echte Drähte haben einen Widerstand. Lassen Sie uns ein paar Schaltpläne vorstellen, die Folgendes modellieren:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Betrachten Sie in der Schaltung rechts, was passiert, wenn sich der vom Motor gezogene Strom ändert. In einem Moment ist es aus und zieht 0A, dann ist es an und zieht 1A. Diese 1A muss durch R1 und R3 fließen. Nach dem Ohmschen Gesetz muss dann an diesen Widerständen eine Spannung von abfallen$1A\cdot 1\Omega = 1V$. Mit jeweils 1 V der Versorgungsspannung über R1 und R3 geht aus Sicht des Mikrocontrollers die Versorgungsspannung plötzlich auf 10 V, nicht auf 12 V.

Viele digitale Elektronik mag es nicht, wenn sich ihre Versorgungsspannung schnell ändert. Zusätzliche Probleme treten auf, wenn mehrere Geräte versuchen, über einen digitalen Bus miteinander zu kommunizieren, aber hohe Ströme in den Versorgungsschienen jedem Gerät eine andere Vorstellung davon geben, was „Masse“ ist. Schauen Sie sich "Masse" für die MCU und in diesem Fall den Motor an. Alle Widerstände haben 1A in sich und somit 1V an ihnen. "Masse" an der MCU ist 1V anders als "Masse" am Motor! Wenn dies digitale Geräte sind, die eine "0" signalisieren, indem sie eine Spannung gleich "Masse" machen, werden sie nicht sehr gut kommunizieren, wenn sie sich nicht darauf einigen können, was "Masse" ist.

Eine Lösung hierfür besteht darin, beide Stromversorgungsanschlüsse für jedes Gerät bis zurück zur Batterie oder zum Spannungsregler zu führen und dort alle Stromversorgungsanschlüsse für jedes Gerät herzustellen. Dies ist die Situation, die in der Schaltung links modelliert ist. Hier wird beim Einschalten des Motors ein hoher Strom in R5 und R7 fließen. Hier wird es einen Spannungsabfall geben, aber der Motor hat nichts dagegen. Währenddessen bleibt der Strom in R6 und R8 unverändert, ebenso die Spannung. Somit ist die vom Mikrocontroller gesehene Versorgungsspannung konstant.

Sie müssen dies nicht immer für jedes Gerät tun, aber Sie müssen sich Gedanken darüber machen, wo hohe Ströme fließen, wenn Ihr Stromkreis ein solches Gerät enthält. Denken Sie daran, dass alle Ihre Drähte einen gewissen Widerstand haben und daher einen Spannungsabfall erfahren, wenn hohe Ströme durch sie fließen. Planen Sie dann Ihre Drähte oder Leiterbahnen so, dass die hohen Ströme nicht durch die Versorgung für die empfindlichen Komponenten fließen und Rauschprobleme verursachen.

Dies ist nur eine mögliche Erklärung. Andere Antworten werden zweifellos zusätzliche Möglichkeiten bieten.