رفتن به نوشته‌ها

راه کارهای کاهش نویز

  • استفاده از اسنابر:

اسنابر از یک خازن سری با مقاوت تشکیل شده که کل این مجموعه بصورت موازی با بارهای القایی مورد استفاده قرار می گیرد تا نویزهای برگشتی به مدارهای کنترلی را خنثی نماید. معمولا بارهای القایی مثل موتورها، فن ها، شیربرقی ها، سولونوئیدها و قفل های مغناطیسی پس از  قطع شدن، ولتاژ پسماند قوی ایجاد می کنند که این ولتاژ می تواند از طریق رله به مدار کنترلی القا شده و باعث هنگ کردن برنامه میکرو شود. با استفاده از مدار اسنابر در دو سر بار القایی این پسماند خنثی می شود.

اسنابر
اسنابر

این اسنابر از یک خارن پلی استر 39 نانوفاراد سری با یک مقاومت 47 اهم 1 وات تشکیل شده است و برای بارهای معمولی AC-220v مثل فن ها، شیربرقی ها و … بکار می رود.

به عنوان یک نکته خیلی مهم حتما موازی با دوشاخه ۲۲۰ تغذیه دستگاه هایی که می سازید (ترجیحا داخل دوشاخه) یک اسنابر (مقاومت ۴۷ تا ۱۰۰ اهم یک وات سری با خازن ۲۲ الی ۱۰۰ نانوفاراد ۶۰۰ ولت) قرار بدید تا تمام نویزهای روی شبکه برق رو بگیره. با این روش دستگاه ها خیلی در برابر نویز مقاوم میشن.
برای تغذیه دستگاه ها هم از آداپتورهای سوئیچینگ مرغوب آی سی دار که در قسمت ۲۲۰ لاین فیلتر و وریستور و خازن عدسی دارن استفاده کنید. خیلی تاثیر داره. روی یک کار صنعتی انجام دادیم و نتیجه گرفتیم.

نویزگیر
نویزگیر1
نویزگیر
نویزگیر2

این دو تا آداپتور بالا هر دو لاین فیلتر ورودی دارن و هر دو آی سی دار هستن (آی سی شکل چپ SMD و پشت مداره). شکل چپ 1 هم وریستور داره (اون سبزه) هم سلف تروئید یا لاین فیلتر و هم خازن و باز هم سلف بشکه ای و در خروجی هم سلف داره.

سمت راستی2 هم یک ترانس کوچیک داره که همون لاین فیلتره و وریستور زرد و خازن و سلف در خروجی ۱۲ ولت. استفاده از این مدل سوئیچینگ ها نویز ورودی به مدارها رو به شدت کاهش میده.

این که در مقاله سایت ذکر شده ترانس از سوئیچینگ بهتره منظور سوئیچینگ های ارزان و بی کیفیت و ترانزیستوریه که ۹۹ درصد فروشگاه ها بخاطر ارزون بودن میارن.

 

  • انتخاب مارک معتبر AVRکه در کشور و کارخانه با gradeبالا تولید شده باشد. از نظر کیفیت پائین شماره هایموجود در بازار، برخی شماره های پرمصرف مانند mega8یا mega32در وضعیت نامطلوب تری قرار دارند.
  • استفاده حتی الامکان از پکیج های SMDکه معمولا نسبت به نوع DIPآن از نظر عملکرد وضعیت بهتری دارند.
  • قرار دادن EMI Filter+VDRو حداقل یک خازن 100nFو با ولتاژ 400Vدر ورودی تغذیه در حالتی که
    تغذیه از برق شهر یا ژنراتور یا مانند آن تامین می شود. برای اطمینان بیشتر می توان در هر دو سمت
    EMI filter چنین خازنی را قرار داد. در فیلترهای استاندارد، یک اتصال Earthوجود دارد که برای حفاظت بیشتر باید متصل شود.
  • در صورت استفاده از یک منبع تغذیه سوئیچینگ باید طراحی منبع تغذیه به گونه ای باشد که تمهیدات لازم برایمقابله با شرایط نویزدر آن وجود داشته باشد.

 

  • در صورت استفاده از تغذیه خطی:
    الف- ولتاژ خروجی ترانس تغذیه نباید برای ولتاژ 220ولت محاسبه شود، بلکه باید شرایطی که تغذیه تا حد 180ولت یا کمتر هم افت می کند در نظر گرفته شود. به این منظور باید خروجی ترانس در حدود %20بزرگتر از مقدار معمول آن قرار داده شود. مثلا بجای خروجی 12ولت برای ترانس، خروجی تا 15 14ولت برای آن در نظر گرفته شود.

ب- در خروجی پل دیود باید خازن الکترولیت با مقدار کافی و مارک معتبر )در محدوده 2200µfتا 3300µFبا ولتاژ حداقل (25vبه موازات یک خازن حداقل 470nFقرار داده شود و از قرار دادن خازن های چینی بی کیفیت خودداری شود.

ج-رگولاتور باید بصورت دو مرحله ای باشد. مثلا ابتدا یک 7812و بعد یک ) 7805برای خانواده XMEGAمی توان از LF33یا LM1117بجای 7805استفاده کرد.

د- در خروجی رگولاتورها یک خازن 1000 µFبه موازات یک خازن 10µF Tantalumبه موازات یک خازن100nFقرار داده شود. به منظور جلوگیری از سوختن رگولاتورها به دلیل وجود خازن 1000 µFدر هنگام خاموش شدن مدار و تخلیه خازن در رگولاتور، یک دیود نظیر 1N4001 باید بصورت معکوس بین ورودی و خروجی رگولاتور قرار داده شود ( آند در سمت خروجی و کاتد در سمت ورودی رگولاتور).

  • دیودهای زنر از نوع Fastو با ولتاژی اندکی بزرگتر از ولتاژ تغذیه باید در خروجی تغذیه 5 و 12موازی شوند. در صورت عدم دسترسی به زنر از نوع FAST به قسمت 20 فیلم اموزشی AVR مراجعه کنید.
  • بین تغذیه میکرو کنترلر و تغذیه خروجی رگولاتور باید یک فیلتر LCبا مقدار مناسب قرار داده شود. مقدار سلف میتواند در حد کمتر از 1mHو خازن از نوع 10µF Tantalumو به موازات آن 100nF Multi Layerباشد.
    مقاومت اهمی سلف نباید به حدی باشد که افت قابل توجهی روی آن ایجاد شود. جریان قطعات جریان کش مانند 7segmentنباید از این تغذیه تامین شود و باید به قبل از سلف متصل شوند.
  • ایزوله کردن ورودی و خروجی های میکروکنترلر بوسیله اپتوکوپلرها از منابعی که می توانند نویز را به پورتهای آن تزریق کنند.
  •  قرار دادن صفحات زمین مناسب در زیر میکروکنترلرهای SMD و سایر بخش های خالی از برد مدار چاپی.
  • طراحی اصولی PCBبا توجه به مدارات موجود و تقسیم ستاره ای GNDبه گونه ای که جریان یک بخش روی بخش های دیگر اثر نگذارد. همچنین در طراحی PCB باید به اثر القایی و کوپلینگ بین بخش های نزدیک به هم توجه کرد.
  • استفاده از کریستال خارجی و فعال کردن فیوزبیت CKOPTو یا استفاده از اسیلاتور خارجی با طراحی معتبر.
  • فعال کردن Watch dog Timerو ریست کردن نرم افزاری آن در نقاط مناسب برنامه.
  • فعال کردن Brown out detection از طریق فیوز بیت ها و انتخاب بالاترین سطح ولتاژ ممکن برای این حفاظت که این ولتاژ باید کمتر از سطح تغذیه باشد. برای تغذیه 5v انتخاب سطح 4vو برای تغذیه 3.3vسطح 2.7v برای حفاظت Brown outمناسب است. وجود این حفاظت برای جلوگیری از پاک شدن احتمالی حافظه EEPROM ضروری است.
  • قرار دادن یک خازن 1nFبین ورودی وقفه های خارجی فعال حساس به لبه تا زمین.
  • قرار دادن خازن های 100nF بین تغذیه و زمین در نقاط مختلفی که دور از تغذیه اصلی قرار دارند و جریان کشی دارند، اعم از IC ها و تغذیه LCDو 7segment و…
  •  توجه به اتصال ،AVcc حتی در صورتیکه از ADCاستفاده نشود و قرار دادن یک خازن 100nFدر ورودی Vref در شرایطی که ولتاژ خارجی به آن اعمال نمی شود. همچنین برای تغذیه AVcc لازم است یک فیلتر پائین گذر مجزا مطابق اطلاعات موجود در Datasheetقرار داده شود.
  • اتصال تمام پایه های GNDو Vccدر AVRهایی که چند پایه در این مورد وجود دارد.
  • قرار دادن Pull upخارجی و عدم اکتفا به Pull upداخلی برای ورودی هایی که باید این مقاومت در آنها فعال باشد.
  • قرار دادن حداکثر زمان  Start-up برای راه اندازی میکروکنترلر از طریق فیوزبیت.
  • استفاده از کابل مناسب برای ارتباط میکروکنترلر با فواصل دورتر که بسته به نوع ارتباط در مواردی مانند RS485 لازم است بصورت سیم های تابیده شده  (twisted pair ) باشد و در مواردی از جمله انتقال سیگنال های آنالوگ دارای shieldبافته شده متصل به زمین باشد. توضیح اینکه شیلد در بعضی از کابل ها به صورت بافته شده نیست و تنها به صورت چند رشته سیم وجود دارد که مطلوب نیست.
  • در صورت وجود نویزهای تشعشعی شدید، قرار دادن یک صفحه یا محفظه فلزی مناسب برای محافظت از میکروکنترلر و سایر مدارات و اتصال آن به زمین.
  • وجود و برقراری اتصال Earthدر کاربردهای برق صنعتی.
  • جدا کردن تا حد امکان محل تغذیه ACاز منابع پر نویز با روش هایی مانند استفاده از فاز های دیگر برق، استفاده از پریزهای جداگانه، انتخاب سیم های مناسب و با قطر کافی برای افت کم در تغذیه AC و استفاده از استابلایز.

منبع  استفاده از AVRدر محیط صنعتی و مقابله با نویز
نویسنده: اوژن کی نژاد

  • یک نمونه از نویز دائمی می تواند ناشـی از لامپ های روشـنایی (مخصـوصـا مهتابی ها) باشـد که نویز 50هرتز (فرکانس برق شـهر) را به سیگنال وارد می کند.
  • اگر دو سـیگنال داخل یک کابل دارای یک سـیم مشـترک (یا مسـیر برگشـت سـیگنال) باشـند، افت ولتاژ ناشی از برگشت یک سیگنال در سیم مشترک می تواند به صورت نویز در سیگنال دیگر ظاهر شود چرا که هم دو سیگنال نسبت به یک سیم مشترک سنجیده می شوند و بنابراین افت ولتاژ ناشی از یک سیگنال، به عنوان نویز در سیگنال دیگر قابل مشاهده است.
  • بهترین راه برای کاهش این نویز هم استفاده از سـیم های مجزا برای برگشـت هر سـیگنال است. این سیم های مجزا، فقط در یک نقطه مشترک می شوند بنابراین اثر جریان برگشتی هر سیگنال بر روی مسیرهای برگشت سایر سیگنال ها اثر ندارد. روش پیاده سازی این روش در شکل زیر نشان داده شده است.

  • انتقال نویز با کوپلینگ خازنی و یا الکترواستاتیک و راه حل کاهش آن
    شـدت این نویز با میزان ظرفیت خازنی بین منبع نویز و سـیم سـیگنال متناسب است. علاوه بر این هرچه فرکانس نویز بالاتر باشد، میزان بیشتری از نویز به سـیم سـیگنال موپل خواهد شـد زیرا امپدانس خازن با افزایش فرکانس کاهش می یابد و مسـیر بهتری برای انتقال نویز فراهم می کند. در شـکل زیر نحوه ی انتقال نویز از منبع آن به مدار نشـان داده شده است. خازن های C1و C2مدل فشرده از خازن های پراکندگی و طرفیت های خازنی قرار داده شده بین سیم سیگنال و منبع نویز هستند.

با توجه به اینکه با افزایش فاصـبه بین منبع نویز و سـیم سیگنال، ظرفیت خازنی بین آن ها کم می شود، یک راه کاهش انتقال نویز به سیم سیگنال، دور کردن آن از منبع نویز اسـت. کاهش طول سـیم سیگنال نیز باعث کاهش میزان خازن پراکندگی شده و بنابراین نویز کمتری به آن منتقل می شود.

  • با توجه به مطالب بالا، چهار روش برای کاهش نویز ناشی از کوپلینگ خازنی شامل موارد زیر است:
    +استفاده از سیم شیلددار برای انتقال سیگنال ها
    +ایجاد فاصله بین سیم های سیگنال و منبع نویز
    +کاهش هرچه بیشتر دامنه و فرکانس نویز در صورت امکان (مثلا کاهش فرکانس کاری میکروکنترلر و مدارهای دیجیتال تا حد امکان)
    +دورهم پیچیدن سیم های سیگنال و ایجاد کابل  Twisted pair

منبع

Hesam Ahmadi
http://ir.linkedin.com/in/hesamahmadi

  • فیلتر EMI 2تا سلف هست که هسته مشترک دارند و به ورودی برق مدار باید وصل بشه و تا حدود زیادی جلوی نویز رو میگیره….دلیل اینکه وقتی شارژر لپ تاپ رو وصل میکنید اینه که یه لحظه خیلی کوتاه ولتاژ افت شدیدی پیدا میکنه و به همین خاطر مدارت ریست میشه…اگه بتونی یه خازن با ظرفیت بالا بزاری که اون لحظه کاهش ولتاژ جریان مدارتو تامین کنه فکر کنم مشکل رو بتونه حل کنه…
منتشر شده در آردوینواتوماسیون و کنترلالکترونیک و میکروکنترلر

نظر

  1. mechi mechi

    انصافا خسته نباشید با این مطلب تمام و کمال روان و علمی
    خیلی وقته دنبال این بحث رفع نویز هستم انچه خوبان همه دارند شما یکجا و مجانی داری مرسی مرسی

    • MechaTronic MechaTronic

      قربان شما…

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

7 + 3 =