El arranque del motor daña la pantalla de 7 segmentos impulsada por SPI

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Estoy manejando seis pantallas de 7 segmentos con SPI usando MAX7219 y ATmega128. Esto es para mostrar varios parámetros del motor como rpm, presión de aceite, etc. para motores diesel marinos grandes (> 100 kW). El sistema funciona con 24 V CC de baterías de plomo ácido (tipo automotriz) reducidas a 5 V con la ayuda del convertidor de CC-CC Mornsun (URB2405 - Convertidor de CC a CC aislado).

El sistema funciona bien cuando el motor está funcionando sin problemas (aprox. > 900 rpm) y se probó recientemente en un banco de pruebas durante 2.5 horas sin problemas. Sin embargo, la pantalla no funciona correctamente y es muy poco confiable cuando el motor está arrancando.

Después de depurar esto durante muchos días y corregir muchos errores estúpidos (se me olvidó agregar diodos de retorno de retorno para algunos relés a bordo :( !!) Todavía tengo muy poca fiabilidad de visualización mientras hago el arranque. Cuando la pantalla funciona mal, cualquiera de los dos es basura se muestra en los 7 segmentos, o todos los segmentos se iluminan o se ponen en blanco.

He agregado un condensador de 1000uF / 63V y un MOV antes del convertidor de CC a CC para reducir las fluctuaciones de suministro durante el arranque. Sin embargo, todavía es muy poco fiable. Creo que el controlador está funcionando bien durante el arranque y es solo la pantalla la que no funciona correctamente.

Estoy buscando algunas sugerencias para la estabilidad de la fuente de alimentación durante el arranque o grandes transitorios. He probado algunas cosas y estoy a punto de probar si lo siguiente mejora la situación:

  1. Use cables blindados que conectan la pantalla PCB a la placa del controlador para evitar que el ruido corrompa SPI
  2. Aísle los cables portadores de alta corriente (bobina de relé del motor de arranque, parada de la bobina del relé de solenoide, etc.) de los cables de señal con blindaje y encamínelos de manera diferente dentro del gabinete.
  3. Agregue una tapa de 0.1uF (104) entre las 2 conexiones a tierra del convertidor DC-DC para reducir el ruido en el lado de 5V
  4. Alimente todo desde una fuente de alimentación automotriz disponible que proporciona todas las protecciones estándar. Alguna sugerencia ? (Entrada 24V, Salida 5V, 600 mA máx 3W)
  5. Reduzca la longitud del cable para mejorar la confiabilidad del SPI (aunque actualmente la longitud total: la pista + el cable es inferior a 1 pie, por lo que no tengo tantas esperanzas de que esto haga una diferencia)
  6. Aumente la tapa de desacoplamiento para cada MAX7219 de 10uF a 470uF
  7. Use un capacitor muy grande para mantener el voltaje mientras se enciende

Todavía siento que me estoy perdiendo la razón crucial por la que la pantalla funciona mal. La caída de voltaje no debería ser realmente un problema ya que el convertidor DC-DC está calificado para proporcionar 5V suaves para un amplio rango de entrada de 9-36V. Incluso si la batería está descargada, dudo que el voltaje caiga de 24V a menos de 9V, por lo que es un misterio por qué la pantalla se queda en blanco o muestra basura.

    
pregunta beta_male

2 respuestas

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  • Coloque una Perla de ferrita de 100 ohmios a 100 MHz entre la salida de la fuente de alimentación y la entrada de voltaje para el circuito digital.

  • En la línea SPI, coloque una Perla de ferrita de 100 ohmios a 100 MHz entre el Atmega y el MAX, puede ayudar a que se añada algo de ruido a su PCB.

  • Condensadores de 100 nF (X5R o X7R) en cualquier parte de su PCB, para un proyecto como este no puede ir sin ellos o su circuito puede actuar de manera "extraña".

¿Es esto posible para usted publicar una impresión de su PCB? Tal vez necesite algunos ajustes, puede estar acoplando el ruido en él.

Todos los componentes electrónicos hechos para un automóvil o todo lo que tenga mucho ruido requieren cuentas y una buena protección contra el ruido, solo una fuente de alimentación aislada no va a funcionar.

¿Cómo ver el ruido? Sencillo. Obtenga un cable de cobre n. ° 18, alrededor de una lata de refresco puede hacer un bucle con 3 ~ 4 vueltas, colóquelo en el osciloscopio. Si lo mueve alrededor del motor del automóvil con cuidado, podrá ver la cantidad de EMI que produce.

    
respondido por el Felipe Navarro
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Un solo MOV y una tapa de 1000uF no protegen mucho el ruido de RF emitido durante el encendido. Para empezar, agregaría un B32529C104K189 en paralelo con el MOV. Además, asegúrese de separar sus RF y sus bases digitales, para que cada uno tenga diferentes rutas de regreso al límite de 1000uF.

También dijo que podría aumentar la tapa de desacoplamiento MAX7219 de 10uF a 470uF. Recomendaría no aumentar la tapa de desacoplamiento, sino agregar una segunda y una tercera tapa de desacoplamiento. Deje el 10uF y agregue un 470uF, así como añada una cerámica de bajo esr de 0.1uF.

Esto también debe hacerse en el ATmega128 si aún no lo ha hecho. Cada pin Vcc en el ATmega128 necesita una tapa de desacoplamiento de 0.1uF y se debe colocar una segunda tapa de 0.01 cerca.

Aquí hay un PDF que recomienda un filtro RC de 50 ns en línea con el SPI para intentar mitigar la interferencia de RF, así como el uso de una cuenta de ferrita para aislar aún más la potencia del MAX7219 individual:

enlace

    
respondido por el David Drysdale

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