ทำไมการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีกระแสสูงเข้ากับวงจรดิจิตอลของฉันทำให้เกิดพฤติกรรมแปลก ๆ

ฉันมี

• Arduino
• ไมโครคอนโทรลเลอร์
• สิ่งดิจิตอลอื่น ๆ

และเมื่อฉันเชื่อมต่อ

• เครื่องยนต์
• ปั๊ม
• เครื่องทำความร้อน
• สิ่งที่สูงในปัจจุบันอื่น ๆ

ฉันมีประสบการณ์

• การวัด ADC แปลก ๆ
• เรียบ
• เกิดความผิดพลาด
• ข้อผิดพลาดในการสื่อสารแบบดิจิตอล
• พฤติกรรมที่ไม่คาดคิดอื่น ๆ

แหล่งจ่ายไฟของฉันมีขนาดที่เหมาะสมเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมด ฉันไม่มีออสซิลโลสโคปดังนั้นฉันจึงไม่เห็นเลยว่าเกิดอะไรขึ้นในวงจร สาเหตุที่เป็นไปคืออะไร?

หากไม่มีรายละเอียดเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำตอบเฉพาะ ดูสิ่งเหล่านี้อย่างใกล้ชิด:

1. สายดิน นี่เป็นอาการที่คุณได้รับจากกลยุทธ์การลงดินโดยรวมที่ไม่ดี หากไม่มีบล็อกไดอะแกรมที่แสดงพลังและเหตุของการเชื่อมต่อทุกอย่างเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำแนะนำเฉพาะ อย่างไรก็ตามเห็นภาพอย่างละเอียดทุกกระแสกลับพื้นดินและพิจารณาว่าปัจจุบันใด ๆ บนตัวนำพื้นดินจะทำให้เกิดการชดเชยพื้นดิน

2. ท้องถิ่นdecoupling ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีฝาเซรามิก 1 µF หรือใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ระหว่างคู่พลังงานและพินกราวด์ของชิปแต่ละตัว การเชื่อมต่อเหล่านี้จำเป็นต้องสั้นเพราะแม้แต่การเหนี่ยวนำซีรีส์น้อยก็ลดประสิทธิภาพลงอย่างมาก

3. ความสามารถของแหล่งจ่ายไฟกระชาก ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความจุอ่างเก็บน้ำจำนวนมากเพียงพอสำหรับแหล่งจ่ายไฟเพื่อจัดการกับสภาวะชั่วครู่ไม่ว่าเวลาใดก็ตามที่แหล่งจ่ายไฟจะต้องติดตามและส่งมอบกระแสไฟฟ้าให้มากขึ้น

4. ไดโอดจับอุปนัย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโหลดอุปนัยใด ๆ ที่เป็นไปได้ซึ่งรวมถึงโหลดภายนอกใด ๆ มีไดโอดขั้วกลับด้าน สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 50-100 V หรือมากกว่านั้นควรเป็น Schottky เนื่องจากความเร็วสูง สิ่งนี้ใช้กับโหลดที่ขับเคลื่อนด้วย DC เนื่องจากพวกมันถูกขับด้วยขั้วหนึ่งเสมอไดโอดจึงสามารถลัดวงจรไปอีกขั้วหนึ่งได้อย่างปลอดภัย ดังที่ Tut ชี้ให้เห็นในความคิดเห็นสำหรับโหลด AC ต้องใช้snubberและ / หรือวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น

พิจารณาวงจรทั้งสองนี้:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

พวกเขาเหมือนกันหรือไม่ ในรูปแบบองค์ประกอบล้างโลกที่พวกเขามี อย่างไรก็ตามแบบจำลองของเราละเลยสิ่งที่อาจเป็นข้อเท็จจริงที่เกี่ยวข้อง: สายจริงมีความต้านทาน ขอแนะนำแผนผังคู่ที่โมเดล:

^{จำลองวงจรนี้}

พิจารณาในวงจรด้านขวาว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อกระแสมอเตอร์ดึงเปลี่ยน ช่วงเวลาหนึ่งมันปิดและวาดภาพ 0A จากนั้นเปิดใช้งานและวาดภาพ 1A 1A นี้ต้องไหลผ่าน R1 และ R3 ตามกฎของโอห์มจะต้องมีแรงดันตกคร่อมสำหรับตัวต้านทานเหล่านี้$1A\cdot 1\Omega = 1V$. ด้วยแรงดันไฟฟ้า 1V ที่สูญเสียไปในแต่ละ R1 และ R3 จากมุมมองของไมโครคอนโทรลเลอร์แรงดันไฟฟ้าทันที 10V ไม่ใช่ 12V

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลจำนวนมากไม่ชอบเมื่อแรงดันไฟฟ้าของพวกเขาเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ปัญหาเพิ่มเติมเกิดขึ้นเมื่อมีอุปกรณ์หลายชิ้นพยายามที่จะพูดคุยกันผ่านบัสดิจิทัล แต่กระแสสูงในรางจ่ายไฟทำให้อุปกรณ์แต่ละเครื่องมีความคิดที่แตกต่างกันว่า "พื้นดิน" คืออะไร ดูที่ "กราวด์" สำหรับ MCU และมอเตอร์ในกรณีนี้ ตัวต้านทานทั้งหมดมี 1A อยู่ในตัวพวกเขาและทำให้ 1V ทั่วทั้งพวกมัน "กราวด์" ที่ MCU คือ 1V ต่างจาก "กราวด์" ที่มอเตอร์! หากสิ่งเหล่านี้เป็นอุปกรณ์ดิจิตอลที่ส่งสัญญาณ "0" โดยสร้างแรงดันเท่ากับ "กราวด์" พวกเขาจะไม่สามารถสื่อสารได้ดีนักเมื่อพวกเขาไม่สามารถตกลงกันได้ว่า "ดิน" คืออะไร

วิธีแก้ปัญหานี้คือเรียกใช้การเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟทั้งสองสำหรับอุปกรณ์แต่ละตัวกลับไปที่แบตเตอรี่หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและทำการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดสำหรับอุปกรณ์แต่ละตัวที่นั่น นี่คือสถานการณ์จำลองในวงจรด้านซ้าย ที่นี่เมื่อมอเตอร์เปิดจะมีกระแสสูงใน R5 และ R7 จะมีแรงดันตกที่นี่ แต่มอเตอร์ก็ไม่สนใจ ในขณะเดียวกันกระแสใน R6 และ R8 ก็ไม่เปลี่ยนแปลงดังนั้นก็คือแรงดัน ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เห็นโดยไมโครคอนโทรลเลอร์จึงคงที่

คุณไม่จำเป็นต้องทำสิ่งนี้ตลอดเวลาสำหรับอุปกรณ์แต่ละชิ้น แต่คุณต้องคำนึงถึงจุดที่กระแสสูงจะทำงานเมื่อวงจรของคุณมีอุปกรณ์ดังกล่าว โปรดจำไว้ว่าสายไฟทั้งหมดของคุณมีความต้านทานบางส่วนและดังนั้นจะได้สัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าตกเมื่อกระแสสูงไหลผ่านพวกเขา จากนั้นวางแผนสายไฟหรือร่องรอยของคุณเพื่อให้กระแสสูงไม่ไหลผ่านแหล่งจ่ายสำหรับส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนทำให้เกิดปัญหาด้านเสียงรบกวน

นี่เป็นเพียงหนึ่งคำอธิบายที่เป็นไปได้ คำตอบอื่น ๆ จะไม่มีข้อสงสัยให้ความเป็นไปได้เพิ่มเติม