Чому підключення пристрою високого струму до моєї цифрової схеми викликає дивну поведінку?

Я маю

• ардуїно
• мікроконтролер
• інша цифрова річ

і коли я підключаю a

• мотор
• насос
• утеплювач
• інша річ з високим струмом

Я переживаю

• дивні вимірювання АЦП
• перезавантаження
• збої
• помилки в цифровому спілкуванні
• інша несподівана поведінка

Мій блок живлення належним чином розміщений для живлення всіх цих пристроїв. У мене немає осцилографа, тому я не можу побачити багато, що насправді відбувається в ланцюзі. Яка ймовірна причина?

Без деталей неможливо дати конкретну відповідь. Подивіться на це ретельно:

1. Заземлення . Це саме той симптом, який ви отримуєте від поганої загальної стратегії заземлення. Без блок-схеми, що показує потужність і підстави всього, що пов'язано, неможливо дати конкретні поради. Однак уважно візуалізуйте всі зворотні струми заземлення та врахуйте, що будь-який струм на земному провіднику спричинить зсув заземлення.

2. Локальна розв'язка . Переконайтеся, що є керамічний ковпачок розміром 1 мкФ або стільки, наскільки це можливо між кожною парою живлення та заземленими штифтами кожної мікросхеми. Ці з'єднання повинні бути короткими, оскільки навіть невелика індуктивність серії значно знижує їх ефективність.

3. Можливість перенапруги живлення. Переконайтесь, що є достатня ємність резервуара на джерелі живлення, щоб обробляти перехідні періоди протягом будь-якого часу, коли саме джерело живлення може наздогнати та подати більше струму.

4. Індуктивні діоди лову. Переконайтеся, що будь-яке можливе індуктивне навантаження, яке включає будь-яке зовнішнє навантаження, має діод зворотної полярності поперек нього. Для напруг до 50-100 В або більше вони повинні бути Шотткі через високу швидкість. Це стосується навантажень, керованих постійним струмом. Оскільки вони завжди приводяться в рух з однією полярністю, діод може спокійно затримати іншу полярність. Як Тут зазначив у коментарі, для навантажень змінного струму потрібно використовувати більш складні схеми снуберингу та / або відсікання.

Розглянемо ці два схеми:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Вони однакові? У моделі згущених елементів вони є. Однак наша модель нехтує тим, що може бути релевантним фактом: реальні дроти мають опір. Введемо пару схем цієї моделі, які:

^{моделювати цю схему}

Поміркуйте у схемі праворуч, що відбувається, коли змінюється струм, що викликається двигуном. Одного моменту він вимикається і малює 0A, потім він увімкнено, і малює 1A. Цей 1А повинен протікати через R1 і R3. За законом Ома , повинен виникати перепад напруги на цих резисторах$1A\cdot 1\Omega = 1V$. При 1 В напруги живлення, втраченої над кожним з R1 і R3, з точки зору мікроконтролера, напруга живлення раптово становить 10 В, а не 12 В.

Багатьом цифровій електроніці не подобається, коли напруга їх живлення швидко змінюється. Додаткові проблеми виникають, коли є кілька пристроїв, які намагаються розмовляти між собою за допомогою цифрової шини, але високі струми в рейках подачі дають кожному пристрою інше уявлення про те, що таке "земля". Подивіться на "землю" для MCU, і мотор в цьому випадку. Всі резистори мають 1А в них, і, таким чином, 1В поперек них. "Заземлення" у MCU на 1 В відрізняється від "заземлення" у мотора! Якщо це цифрові пристрої, які подають сигнал "0", роблячи напругу, рівну "землі", вони не збираються дуже добре спілкуватися, коли не можуть погодитись, що таке "земля".

Вирішенням цього є запуск обох підключень живлення для кожного пристрою аж до акумулятора або регулятора напруги та проведення всіх підключень живлення для кожного пристрою там. Це ситуація, змодельована в схемі зліва. Тут, коли мотор увімкнеться, буде високий струм у R5 та R7. Тут буде деяке падіння напруги, але мотор не буде проти. Тим часом струм у R6 та R8 незмінний, а також напруга. Таким чином, напруга живлення, яку бачить мікроконтролер, є постійною.

Вам не потрібно робити це постійно для кожного пристрою, але вам потрібно задуматися про те, де будуть працювати високі струми, коли ваша схема включає такий пристрій. Пам’ятайте, що всі ваші дроти мають певний опір, і, таким чином, буде відчуватися падіння напруги, коли через них пройдуть високі струми. Потім сплануйте свої дроти або сліди так, щоб сильні струми не протікали через живлення для чутливих компонентів, викликаючи проблеми з шумом.

Це лише одне можливе пояснення. Інші відповіді, без сумніву, надають додаткові можливості.