Я б почав з розгляду вашої схеми заземлення. Ваш двигун, ймовірно, керується ШІМ, швидко вмикаючи і вимикаючи напругу, і, ймовірно, на 50 кГц. Це означає, що іноді у нас протікає досить сильний струм, що проходить через двигун, а потім через короткий момент, без струму. Це викликає пару проблем.
Фільтр живлення
Перший крок - переконатися, що у вас є роз'єднані конденсатори біля кожного компонента позитивної та негативної сторін акумулятора. Вони забезпечують шлях низького опору для струмів високої частоти. Це ще один спосіб сказати: вони забезпечують запас потужності поблизу, щоб заповнити раптові поточні потреби, не йдучи до батареї.
Заземлення
Розглянемо ці схеми:
Тут резистори R1, R2 і R3 насправді не є резисторами, але являють собою опір у провідниках. Я моделював ваш датчик сонара як ідеальне джерело напруги V1, і намалював у підсилювачі U1 представлення вашого підсилювача. Ваш власний контур, звичайно, складніший, але це покаже проблему.
Розглянемо випадок BAD . Коли ваш двигун працює, сильний струм тече в R1 і R2. За законом Ома, в цих опорах відбудеться падіння напруги, головне - R2. Коли двигун увімкнено, "земля" на V1 істотно відрізняється від "землі" на U1. Ці відмінності посилюються за допомогою U1.
Якщо ми перестроїмо двигун так, щоб він більше нагадував схему ДОБРЕ , то струми двигуна все одно спричинить падіння напруги над R1, але це однаково вплине на датчик і підсилювач, тому це не стільки проблема. Є ще потенціал для R3 зіпсувати речі, але течія там, ймовірно, невелика.
У найкращій схемі ми підключаємо підсилювач і датчик до загальної точки, щоб уникнути і цієї проблеми. Це називається зоряним ґрунтом . Струми вашого датчика та підсилювача, ймовірно, досить малі, що це не потрібно, але все одно у вас є.
Важливо пам’ятати, що ми щойно розглянули заземлення акумулятора, але ці ж проблеми можуть стосуватися і іншого боку батареї. Просвітництво виникає з огляду на те, де протікають струми, і де ви вимірюєте напругу, подумайте, що таке опорна напруга.
Індуктивна муфта
Іншим джерелом шуму може бути ненавмисна індуктивна муфта. Коли через ваш двигун тече струм, струм протікає в петлі. Струм у цій петлі робить магнітне поле. Коли це поле зростає і скорочується через включення та вимкнення вашого двигуна ШІМ-драйвером, всі інші дроти у вашій схемі відчують зміну напруги за законом індукції .
Щоб мінімізувати цей ефект, ви хочете, щоб мандрівна індуктивність була невеликою. Розглянемо, що струм фізичного шляху повинен протікати від акумулятора, через привідний ланцюг двигуна, до двигуна, назад до водія і назад до акумулятора. Це зробить петлю. Чим більша ця петля, тим вище її індуктивність. Зробіть цю петлю якомога меншою, зберігаючи заземлення та позитивні з'єднання акумулятора як можна ближче.
Зробіть те саме для свого датчика сонар. Крім того, уникайте того, щоб два бігали близько один до одного або паралельно один одному, оскільки це посилює їх взаємну індуктивність.
Якщо це виявиться недостатньо для вирішення проблеми, ви можете розглянути можливість створення диференціального підсилювача . Я не буду його детально описувати, оскільки, підозрюю, ці інші зміни будуть достатніми, і правильне проектування системи диференціальних підсилювачів є досить складним, щоб заслуговувати на власне питання. Однак якщо вирішити інші проблеми, добре розроблений диференціальний підсилювач може настільки добре відхиляти шум, що він може виміряти по-справжньому незначні сигнали, поховані в шумі, як електричні імпульси, що генеруються вашими нервами.
