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jeff_pimenta

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jeff_pimenta

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Mensagem Dom Ago 15, 2010 8:02 pm
Ruído causado por motores
Bem pessoal, 

O problema é bem simples, porém minhas tentativas de solucionar o mesmo falharam.

Estou montando um projeto de um robô e o ruído dos motores estão me dando uma baita dor de cabeça: nem os motores de parafusadeira que consome muuuito mais o problema foi resolvido apenas com um capacitor cerâmico de 100nF.

Já os dois motorredutores que consomem uns 800mA geram um baita ruído no microcontrolador, sensores e em dois micro servos. Atualmente estou usando três capacitores: dois eletroliticos em série e um capacitor cerâmico (ceramico 100nF e eletrolítivo 470uFx25V).

A idéia tirei da revista mecatrônica fácil segundo a imagem:

Thumbnail, clique para aumentar.
O capacitor cerâmico coloquei por minha conta. Há também dois reguladores de tensão para alimentar todo o robô, um deles serve a tensão desejada para o microcontrolador, sensores de luz um LCD e um teclado, o outro para dois servos e um sonar, todos com dois capacitores: um eletrolítico e um cerâmico, porém parece que não surte efeito frente aos tais motorzinhos infernais Evil or Very Mad . Vale salientar que não tenho um osciloscópio pra analizar o ruido, mas tenho quase certeza que o problema é esse, pois o controlador começa a processar direitinho e depois de alguns segundos (com os motores ligados) eles param ou travam e até ficam mais lentos. Acho que o meu problema é que os capacitores que estou colocando não estão filtrando o ruido em todas as frequências, mas como não sou engenheiro é melhor pedir ajuda para pessoas mais experientes. Abraços.

evristow
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evristow
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Mensagem Ter Ago 17, 2010 5:01 pm
Ruído causado por motores
Jeff,

Também já tive problemas com motores gerando ruídos em eletrônicas. 

Na maioria dos casos o uso de 3 capacitores cerâmicos de 100µF 100nF (Valeu Beto!), um entre as escovas e os outros dois, cada um entre uma escova e a carcaça do motor, resolve. 

Já em outros casos, com motores muito nervosos, o jeito é separar a alimentação da parte lógica da de potência. 

Abraços,
Dudu

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Última edição feita por evristow em Ter Ago 17, 2010 8:38 pm; editado 1 vez no total

jeff_pimenta

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jeff_pimenta

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Mensagem Ter Ago 17, 2010 7:27 pm
Ruído causado por motores
Olha!!!

Esqueci dos capacitores ligados na carcaça!!

Próximo final de semana estarei testando o método...

Abraços.

robertordf

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robertordf

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Mensagem Ter Ago 17, 2010 8:11 pm
Ruído causado por motores
evristow Escreveu:
Jeff, Na maioria dos casos o uso de 3 capacitores cerâmicos de 100µF, um entre as escovas e os outros dois, cada um entre uma escova e a carcaça do motor, resolve.
Dudu, não seriam capacitores cerâmicos de 100nF? E é preciso ter cuidado ao colocar capacitores grande em paralelo com o motor. Podem "ganhar" da indultância do motor e acabar com a desejada linearidade da função da corrente gerada pelo PWM da eletrônica. Também não gosto de usar capacitor eletrolítico para isso (tem de fábrica um de 10uF dentro dos GPB), pois podem operar com polarização contraria, mas se duraram até hoje... Tente trançar o fio do motor e soldar os 100nF diretamente nos terminais e na carcaça (se for interno, melhor ainda). E na placa, capacitores de poliester. Abraço!

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Roberto Ferreira

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evristow
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evristow
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Mensagem Ter Ago 17, 2010 8:37 pm
Ruído causado por motores
Beto, 


Verdade!!!! Bem observado! Eram de 100nF, eu que anotei errado no meu caderninho ou então a minha letra está bizonha, o que é provável Razz 

Vendo aqui poderia ser um µ, mas realmente é forçar a barra, vou até editar a mensagem acima para não levar ninguém ao erro. 

Abração,
Dudu

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jeff_pimenta

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jeff_pimenta

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Mensagem Ter Ago 17, 2010 9:45 pm
Ruído causado por motores
Comentário:
Verdade!!!! Bem observado! Eram de 100nF, eu que anotei errado no meu caderninho ou então a minha letra está bizonha, o que é provável Razz Vendo aqui poderia ser um µ, mas realmente é forçar a barra, vou até editar a mensagem acima para não levar ninguém ao erro.
Pra mim não iria causar erro: assim que vi os 100 alguma coisa eu pensei, "é aquele que tem escrito 104"... Razz Lembrei também que da última vez que usei estes motores resolvi o problema com um capacitor e uma pseudo-blindagem com papelão e papel alumínio. Não sei como, mas funcionou... Abraços.

PauloChip

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PauloChip

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Mensagem Qua Ago 18, 2010 1:17 pm
Ruído causado por motores
Oi Jef...

Espero que você aceite sugestões de quem não é engenheiro... Wink 

Acho que você precisa saber, antes de tudo, como o ruído está chegando ao seu microcontrolador para poder tomar as medidas mais adequadas.

Os ruídos de motor podem ser irradiados ou conduzidos: 

Irradiado é o ruído que chega pelo ar e afeta principalmente a geração de clock dos microcontroladores. Os pinos onde o cristal vai conectado precisa ter alta-impedância para “deixar” o cristal oscilar em sua frequência fundamental e isso faz com que se tornem uma porta de entrada pros ruídos. Os cristais nunca devem ficar distantes dos pinos do microcontrolador/processador e sua carcaça precisa ser ligada ao GND.
Trilhas longas e sem capacitores de desacoplamento (100nF cerâmicos ou multi camadas entre 5Vdd e GND), assim como  portas de I/O configuradas como entrada e com impedância muito alta também são bons alvos para ruídos irradiados.

Para saber se o ruído é irradiado blinde a eletrônica em uma caixa metálica. Se for o caso providencie para corrigir os problemas mencionados acima.

Conduzido é o ruído que chega conduzido (Dã... Rolling Eyes ) pelos fios que ligam o motor na eletrônica de potência e da eletrônica de potência à eletrônica controladora.
São bem mais difíceis de serem eliminados e, as vezes, exigem isolação total entre o circuito de potência e o de controle. A isolação pode ser feita separando as baterias dos circuitos (mantendo somente o GND em comum). Ou mesmo com GNDs separados e acoplados oticamente (foto-acopladores).

É muito provável que você tenha os 2 tipos de ruídos e a solução do filtro em delta (3 capacitores no motor) ajuda nos 2 tipos.

Vale lembrar que os capacitores são componentes que, por ter capacitâncias diferentes, respondem a freqüências diferentes, então se seu ruído é de alta frequência não adianta colocar capacitores de alta capacitância e vice-versa. É comum termos 2 ou 3 capacitores em paralelo, isso é usado para filtrar mais de uma faixa de frequência de ruído, pode ser o seu caso. Quando eu quero chutar o pau da barraca eu uso 3 em paralelo: 1 de 10uFx100V, 1 de 100nF multicamada e 1 de 10nF multicamada.

Você também pode utilizar TVSs. Eles funcionam como diodos zener só que são muito mais rápidos e suportam muito mais corrente. Eles podem ser instalados em paralelo com os terminais dos motores e irão “grampear” (curto-circuitar) as tensões superiores à sua especificação. Se eu alimento o motor com 12Volts eu coloco diodos supressores de 18Volts, por exemplo. Tudo que está acima da tensão de alimentação foi gerado pelo motor e pode afetar a eletrônica.

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evristow
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evristow
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Mensagem Qua Ago 18, 2010 2:34 pm
Ruído causado por motores
Paulo,

Absolutamente fantástica a sua explicação! 

Além dos capacitores, vou usar TVSs nos Dewalts do robô que estou projetando Wink Esses Dewalt dão uma ruideira... 

Abração,
Dudu

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jeff_pimenta

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Mensagem Qua Ago 18, 2010 3:08 pm
Ruído causado por motores
Surprised 

Simplesmente destruiu na explicação!!!

Se eu fosse o Dudu fechava o tópico e não deixava mais ninguém postar nada!! Very Happy 

Exatamente! A pseudo-blindagem que eu me referi funcionava como uma antena que "canalizava" o campo elétrico para o lado oposto da eletrônica, enquanto um capacitorzinho de 100nF era o suficiente pra acabar com o ruído na fonte de alimentação!

Só não estava lembrando como eu tinha feito isso da ultima vez, além disso, dando uma pesquisada aqui nas fotos do motor, ele originalmente possui uma carcaça de metal que provavelmente iria amenizar o problema do campo.

Só mais uma duvidazinha:

Como o capacitor funciona microscopicamente no esqueminha da revista? Conversando com um professor de física ele disse que superficialmente funcionava como um "bastão" de elétrons que injeta ou suga os tais quando há falta ou excesso, mas ele disse que por não conhecer muito sobre eletrônica pode ter algo a mais aí no meio.

Afinal, meu professor acertou ou não?

Abraços.

PauloChip

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PauloChip

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Mensagem Qua Ago 18, 2010 5:09 pm
Ruído causado por motores
Obrigado  Embarassed 

Tenham certeza que cada frase e conceito descrito foi aprendida e entendida na  Crying or Very sad porrada  Evil or Very Mad !

A explicação do seu professor está perfeita, gostei ! 
Eu gosto de comparar os capacitores à molas, cuja função é amortecer impactos (amortecedores).
As molas pequenas (baixa capacitância) são ótimas pra amortecer variações mecânicas (ruídos) com intervalo de tempo pequeno (alta frequência).
As molas grandes (alta capacitância) são ótimas para absorver grandes deslocamentos mecânicos (ruídos de baixa frequência).

Não adianta pegar a mola errada, você precisa conhecer o tamanho do buraco pra usar o amortecedor certo, na dúvida (ou desconhecimento) pode usar várias.

Para entender esta analogia no circuito em questão é necessário lembrar que uma mola não absorve a energia e a retêm... ela devolve esta energia de uma forma mais branda. Lembremos também que a mola pode tanto ser comprimida  (quando uma tensão mais alta que a atual é aplicada no capacitor) como expandida (quando uma tensão mais baixa que a atual é aplicada ao capacitor).

Ruídos são grandes buracos que aplicam uma tensão muito alta no capacitor e ele absorve este impacto de forma que o circuito não sofre com a amplitude da tensão, instantes depois, quando o ruído não existe mais, ele libera esta tensão aos poucos no circuito até alcançar sua proporção de repouso.

É exatamente por isso que o Roberto Ferreira falou pra tomar cuidado com o valor do capacitor, se ele for muito grande irá armazenar muita energia e quando o PWM “tira a tensão” o capacitor repõe a energia armazenada nele, puxando o tapete da função do PWM, isso faz a curva de resposta do motor ficar log em relação ao PWM.

No circuito proposto o valor do capacitor é bem alto, provavelmente o autor não espera que alguém use este circuito para modular PWM!
O autor usou 2 capacitores unipolares (que tem polaridade) em anti-série para criar um capacitor bipolar (sem polaridade como os cerâmicos ou poliéster). Eu também faço isso com os eletrolíticos de 10uFx100V porque a polaridade do motor pode ser invertida e os ruídos também podem ter polaridade invertida.

Há muitos componentes especialmente desenhados para tratar ruídos:
Capacitores de poliéster;
Capacitores supressores de ruído (X1 e X2);
Tranzorbs;
Varistores;
Centelhadores...

Nem todos se aplicam à nossa realidade... mas é um assunto muito interessante, especialmente porque mostra o lado mais sombrio da eletrônica  Twisted Evil

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jeff_pimenta

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Mensagem Qua Ago 18, 2010 6:40 pm
Ruído causado por motores
Eu também concordei com ele na idéia do bastão de elétrons, a minha dúvida era na polarização dos capacitores...

Se eu entendi bem é para obter capacitores com alta capacitância e sem polarização.

Abraços.

evristow
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evristow
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Mensagem Qua Ago 18, 2010 6:43 pm
Ruído causado por motores
Paulo,

Mudando um pouco de assunto, mas ainda mantendo a mesma linha de ruídos, picos e TVSs. 

Os Victors não possuem diodos de circulação e com isso acabam gerando picos de tensão boçais (~80V) na alimentação. Esses por sua vez podem queimar outras eletrônicas e torram as baterias de Li-Po.

Logo, será que usar um TVS em paralelo com os Victors ajudaria alguma coisa?  

Jeff, 

Desculpe o sequestro de tópico, mas no fundo o problema é bem parecido Wink

Abração,
Dudu

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Mensagem Qua Ago 18, 2010 6:51 pm
Ruído causado por motores
Comentário:
Jeff, Desculpe o sequestro de tópico, mas no fundo o problema é bem parecido Wink Abração,
Tá tranquilo... Cool
Comentário:
Logo, será que usar um TVS em paralelo com os Victors ajudaria alguma coisa?
Bem, não sou o Paulo, mas acho que essa eu posso responder: Quanto custa uma bateria lipo? E um diodo? Acho que vale a pena o sacrifício né Razz Abraços.

natanael_fim

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Mensagem Qui Ago 19, 2010 10:41 am
Ruído causado por motores
Agora eu entendi perfeitamnte o "por quê" dos capacitores de 100nF nos terminais dos motores.. Mr. Green 

Paulo, muito obrigado por essa perfeita explicação... 

Comentário:
o lado mais sombrio da eletrônica Twisted Evil
gostei dessa..... Very Happy

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PauloChip

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Mensagem Sex Ago 20, 2010 12:56 pm
Ruído causado por motores
Eu uso TVSs em muitas situações de proteção, para proteger:

- Interfaces em geral (USB, serial, CAN...);
- Linha telefônica;
- Circuitos de controle de bobinas;
- Circuitos de controle de motores;
- Entrada de fontes de alimentação...

A família que mais uso é essa aqui:

http://www.datasheetcatal.../K/E/P6KE.shtml

É o sonho de proteção de qualquer um que precise se livrar de transientes (ruídos rápidos de alta tensão e, possivelmente, de alta corrente). Mas é claro que não há componente perfeito...

Como eu havia comentado eles funcionam como diodos zener. A diferença é que os TVSs são muito mais rápidos e suportam muito mais corrente que os zeners tradicionais.

Eles podem ser unipolares ou bipolares, o modelo unipolar (sufixo A) tem polaridade (como um zener) e o bipolar (sufixo CA) possui internamente o equivalente a 2 zeners em anti-paralelo, assim ele consegue “grampear” transientes com qualquer polarização.

Em alguns casos coloca-se um fusível na entrada do circuito AC e um TVS em seguida, caso o TVS não suporte a corrente de descarga o fusível abre.

Precisamos observar o data-sheet do TVS pra saber a partir de qual tensão ele começa a grampear (conduzir): 
www.datasheetcatalog.org/...8z2zt8u80fy.pdf

Por exemplo: o P6KE18CA (teoricamente conduz somente a partir de 18Volts) começa a conduzir com, no mínimo 15,3Volts, é verdade que nesta tensão a corrente é mínima (1mA) mas as vezes você não pode se dar ao luxo de ter uma corrente constante drenando sua bateria.
Por isso que a tensão de condução do componente precisa ser um pouco maior do que a maior tensão possível em sua bateria (totalmente carregada). Mas se for muito maior o TVS não vai atuar em transientes de menor amplitude.

Este componente suporta uma descarga de até 123Amperes nas condições descritas no data-sheet !

Como desvantagem temos o fato destes componentes possuírem uma capacitância que pode pesar no circuito, principalmente quando temos um link de comunicação sendo protegido.

Com tantas qualidades alguém pode perguntar por que o projetista de placas de controle (ESCs) não colocam estes componentes em seu circuito.
Além do custo (que não é tão alto assim) o projetista não sabe qual tensão você vai usar então não tem como determinar qual será a tensão de condução necessária.

Acho uma boa idéia usar TVSs no Victor, lembre-se que, assim como os capacitores, os TVSs devem ser instalados o mais próximo possível da unidade geradora de transientes.

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