¿Cómo puedo encontrar y eliminar el ruido del servo / motor de este amplificador de audio?

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Estoy solucionando un problema de ruido de audio en un proyecto que tiene varios componentes conectados de la siguiente manera:

Vistageneral:

Elproyectogeneralrealizaalgúncontroldemovimientoconunservoytieneunanotificacióndeaudioactivadaporunodeloscanalesdeservo.

Paralarutadeaudio,utilizaun Arduino Uno con Wave Shield como fuente de audio, a Kemo M034N amplificador de clase desconocida, y un solo altavoz de 4Ω. En el lado del servo de las cosas, hay un convertidor reductor para reducir el voltaje de 12V a 6V, un receptor Spektrum RC y un servo genérico Futaba. Uno de los canales RC se conecta al Arduino para que el audio se pueda activar de forma remota.

El 6V del receptor RC al Arduino está no conectado, pero los motivos están unidos.

El problema:

El amplificador está captando el ruido del servomotor, pero no he podido desacoplarlo. El amplificador tiene conexiones inusuales en que la conexión a tierra es la misma que una de las líneas de audio (indicada en verde en el diagrama de bloques).

Si simplemente desconecto el audio del Arduino, el problema desaparece (pero, por supuesto, el audio no llega al amplificador en este caso). Creo que esto me dice que el problema no está presente en el Vcc y la conexión a tierra al amplificador.

Conectar un osciloscopio a la salida de audio del Arduino muestra una señal limpia, incluso cuando el servo está siendo activado. Sin embargo, si los vuelvo a conectar, luego conecte el alcance al extremo del amplificador de los cables, unos 12 cm (aproximadamente 5 pulgadas), la forma de onda es mucho más ruidosa y tiene el ruido servo presente.

Lo que he probado:

Intenté pasar un cable blindado desde el Arduino al amplificador, conectando el escudo a tierra. He intentado agregar tres capacitores de diferentes tamaños (1000μF, 100μF y 0.1μF) en paralelo tanto al amplificador como a la entrada de potencia de Arduino para intentar desacoplarlos del resto del circuito. Ninguno de estos tenía ninguna mejora.

Si conecto los auriculares al Arduino e ignoro el amplificador y el altavoz, el sonido es limpio y no hay ruido de servo.

Editar: También he intentado usar dos fuentes de alimentación separadas; Una para los componentes de audio y otra para los componentes del servo. Eso también resuelve el problema, pero en última instancia necesito tener una sola fuente de alimentación. El problema ocurre si uso una batería de 12V 5Ah, una fuente de alimentación de banco regulada o el SMPS de 12V 10A previsto.

Pregunta :

No estoy seguro de qué más intentar. ¿Hay algún tipo de bucle de tierra? ¿Estoy desacoplando inadecuadamente / insuficientemente? ¿Qué más debería intentar eliminar el ruido?

    
pregunta JYelton

1 respuesta

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La solución fue separar físicamente las conexiones de alimentación para los componentes de audio. Si bien @Dave mencionó en los comentarios algo sobre una topología de estrella tierra , el problema era que mientras las conexiones a tierra estaban todas centralizadas, las conexiones Vcc también eran también , y no deberían han sido.

En el diseño original, se suministró energía a todo el ensamblaje a través de una PCB pequeña con clavijas de cabecera para cada componente separado. Dos filas de clavijas macho, una para 12V DC y otra para tierra. En esta disposición, todo el ruido se descargaba en los componentes de audio cada vez que se accionaba el servomotor. Agregar capacitores ayudó un poco, pero ciertamente no fue suficiente.

Los dos cables principales que suministran a la PCB de distribución de potencia pequeña tienen aproximadamente 10 cm de largo. Agregué un segundo par y creé un segundo PCB de distribución de energía. El original se usó para los servos y el receptor, mientras que el nuevo se usó para el audio y el amplificador. La división en "Y" en el cable de alimentación finalmente tuvo el efecto de mantener la energía limpia en el lado del audio.

También eliminé la conexión a tierra entre el receptor RC y Arduino, aunque esto no fue necesario. Su presencia no agregó ruido, ni su ausencia causó problemas desencadenantes.

Un compañero de trabajo de ingeniero eléctrico me aconsejó que era importante tener fuentes de alimentación separadas para motores en lugar de componentes digitales. Si bien este proyecto aún usa solo una fuente de alimentación, la solución fue dividir la energía tan pronto como sea práctico y dedicar cada uno a su propósito respectivo.

    
respondido por el JYelton

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