私は、モーターと40KHzソナーを含む3.7Vポリバッテリーを搭載したRCデバイスを持っています。ソナーセンサーの両端の電圧は増幅され、次にDC変換されます。モーターは2KHz PWMによって駆動されます。

モーターがオフの場合、すべてが正常に動作します。モーターがオンのとき、VBATで2kHz 0.5Vの降下があり、これを取り除くのは困難です。モーターへの配線が長いためと考えられます。2線式モーターの両端にダイオードがあります。

とにかく、大きな問題は、センサーにも2kHzの10mVスパイクが発生することです。これにより、ソナー測定値の分析を妨げるノイズが発生します。S / N比が十分ではありません。

モーターオフ時のセンサーノイズ：

モーターオン時のセンサーノイズ：

モーターワイヤのゲージを実際に変更することはできず、VBATドロップによって他の問題が発生することはありません。このようなノイズを回避する方法はありますか？

まず、アーススキームについて検討します。あなたのモーターはおそらくPWMによって駆動されており、それに電圧を素早くオン/オフに切り替え、そしておそらく50kHzです。これは、モーターに非常に大きな電流が流れている場合があり、その後しばらくすると電流が流れないことを意味します。これはいくつかの問題を引き起こします。

電源フィルタリング

最初のステップは、各コンポーネントの近くのバッテリーのプラス側とマイナス側の間にデカップリングコンデンサがあることを確認することです。これらは、高周波電流の低インピーダンスパスを提供します。別の言い方をすると、彼らは近くのパワーリザーブを提供し、バッテリーに完全に行くことなく突然の電流需要を満たします。

接地

次の回路を検討してください。

ここで、抵抗R1、R2、およびR3は実際には抵抗ではなく、ワイヤ内の抵抗を表しています。私は、ソナーセンサーを理想的な電圧源V1としてモデル化し、オペアンプU1で描画してアンプを表しています。実際の回路はもちろんより複雑ですが、これは問題を示しています。

悪いケースを考えてみましょう。モーターが動作しているとき、R1とR2に大電流が流れています。オームの法則により、これらの抵抗、最も重要なのはR2に電圧降下があります。モーターがオンのとき、V1の「グラウンド」はU1の「グラウンド」とは大きく異なります。これらの違いはU1によって増幅されます。

モーターをより良い回路図のように再配置する場合、モーター電流は引き続きR1に電圧降下を引き起こしますが、それはセンサーとアンプに等しく影響を与えるため、それほど問題ではありません。R3が台無しにしてしまう可能性はまだありますが、現在の電流は小さいと思われます。

ではBEST概略図、我々はあまりにも、その問題を回避するために、共通点にアンプとセンサーを接続します。これはスターグラウンドと呼ばれます。センサーとアンプの電流はおそらく十分小さいので、これは必要ありませんが、とにかくそれがあります。

バッテリーのアース側を検討したことを覚えておくことが重要ですが、これらの同じ懸念がバッテリーの反対側にも同様に当てはまる可能性があります。啓蒙は、電流がどこに流れているか、そして電圧を測定している場所を検討することから来ます、その電圧の基準が何であるかを検討してください。

誘導結合

他のノイズ源は、意図しない誘導結合である可能性があります。モーターに電流が流れているとき、ループに電流が流れています。このループの電流が磁場を作ります。このフィールドは、PWMドライバーによるモーターのオン/オフの切り替えを通じて拡大および縮小するため、回路内の他のすべての配線では、誘導の法則によって電圧が変化します。

この影響を最小限に抑えるには、浮遊インダクタンスを小さく保つ必要があります。電流がバッテリーからモーターの駆動回路を経由してモーターに流れ、ドライバーに戻り、バッテリーに戻るという物理的な経路を考慮してください。これはループになります。このループが大きいほど、そのインダクタンスは高くなります。アースとバッテリーのプラスの接続をできるだけ近づけて、ループをできるだけ小さくします。

ソナーセンサーについても同じようにします。また、2つの相互インダクタンスが強くなるため、2つを互いに近づけたり、互いに平行にしたりしないでください。

これで問題を解決するには不十分な場合は、差動アンプの構築を検討できます。これらの他の変更で十分であると思われるため、詳細には説明しません。差動アンプシステムを適切に設計することは、それ自体の疑問に値するほど複雑です。ただし、他の問題に対処する場合、適切に設計された差動増幅器はノイズを拒否できるため、神経によって生成される電気インパルスなど、ノイズに埋もれた非常に微小な信号を測定できます。