¿Por qué conectar un dispositivo de alta corriente a mi circuito digital causa un comportamiento extraño?

tengo un

• arduino
• microcontrolador
• otra cosa digital

y cuando conecto un

• motor
• bomba
• calentador
• otra cosa de alta corriente

Yo experimento

• mediciones extrañas de ADC
• reinicia
• accidentes
• errores en la comunicación digital
• otro comportamiento inesperado

Mi fuente de alimentación tiene el tamaño adecuado para alimentar todos estos dispositivos. No tengo un osciloscopio, así que no puedo ver mucho lo que realmente está sucediendo en el circuito. ¿Cuál es una causa probable?

Sin detalles es imposible dar una respuesta específica. Mira estas cosas de cerca:

1. Puesta a tierra . Este es exactamente el síntoma que se obtiene de una mala estrategia general de puesta a tierra. Sin un diagrama de bloques que muestre el poder y los fundamentos de todo lo que está conectado, es imposible dar consejos específicos. Sin embargo, visualice cuidadosamente todas las corrientes de retorno a tierra y considere que cualquier corriente en un conductor a tierra causará un desplazamiento a tierra.

2. Desacoplamiento local . Asegúrese de que haya una tapa de cerámica de 1 µF o menos lo más cerca posible entre cada par de clavijas de alimentación y tierra de cada chip. Estas conexiones deben ser cortas, porque incluso una pequeña inductancia en serie reduce significativamente su efectividad.

3. Capacidad de sobretensión de la fuente de alimentación. Asegúrese de que haya suficiente capacidad de depósito a granel en la fuente de alimentación para manejar los transitorios durante el tiempo que le tome a la fuente de alimentación ponerse al día y suministrar más corriente.

4. Diodos de captura inductivos. Asegúrese realmente de que cualquier posible carga inductiva, que incluya cualquier carga externa, tenga un diodo de polaridad inversa a través de ella. Para voltajes de hasta 50-100 V más o menos, estos deberían ser Schottky debido a su alta velocidad. Esto se aplica a las cargas accionadas por CC. Dado que siempre se accionan con una polaridad, el diodo puede acortar con seguridad la otra polaridad. Como Tut señaló en un comentario, para las cargas de CA, se deben usar amortiguadores y / o circuitos de recorte más complicados .

Considere estos dos circuitos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

¿Son lo mismo? En el modelo de elementos agrupados son. Sin embargo, nuestro modelo descuida lo que puede ser un hecho relevante: los cables reales tienen resistencia. Vamos a presentar un par de esquemas que modelan que:

^{simular este circuito}

$1A\cdot 1\Omega = 1V$

A muchos dispositivos electrónicos digitales no les gusta cuando su voltaje de suministro cambia rápidamente. Se producen problemas adicionales cuando hay varios dispositivos que intentan comunicarse entre sí a través de un bus digital, pero las altas corrientes en los rieles de suministro le dan a cada dispositivo una idea diferente de lo que es "tierra". Mire "tierra" para el MCU y el motor en este caso. Todas las resistencias tienen 1A en ellas y, por lo tanto, 1V en ellas. ¡"Tierra" en la MCU es 1 V diferente de "tierra" en el motor! Si se trata de dispositivos digitales que señalan un "0" al hacer un voltaje igual a "tierra", no se van a comunicar muy bien cuando no pueden ponerse de acuerdo sobre qué es "tierra".

Una solución a esto es ejecutar las dos conexiones de la fuente de alimentación para cada dispositivo hasta la batería o el regulador de voltaje, y hacer todas las conexiones de la fuente de alimentación para cada dispositivo allí. Esta es la situación modelada en el circuito de la izquierda. Aquí, cuando el motor se enciende, habrá alta corriente en R5 y R7. Habrá alguna caída de voltaje aquí, pero al motor no le importará. Mientras tanto, la corriente en R6 y R8 no cambia, y también lo es el voltaje. Por lo tanto, el voltaje de alimentación visto por el microcontrolador es constante.

No tiene que hacer esto todo el tiempo, para cada dispositivo, pero debe pensar en dónde se ejecutarán las altas corrientes cuando su circuito incluya dicho dispositivo. Recuerde que todos sus cables tienen cierta resistencia y, por lo tanto, experimentarán una caída de voltaje cuando altas corrientes los atraviesen. Luego, planifique sus cables o trazas para que las altas corrientes no fluyan a través del suministro de los componentes sensibles, causando problemas de ruido.

Esta es solo una posible explicación. Sin duda, otras respuestas proporcionarán posibilidades adicionales.