Problem med störningar (relä/motor vs MCU)

[olof_n]

Hej!

Jag är rätt grön när det gäller elektronik. Köpte min första mikrokontroller för ca 2 år sedan och började då lära mig grunderna i ämnet.
Jag har byggt lite praktiska saker hemma (elmätare, bevattningssystem m.m) och har hela tiden haft en del problem med störningar när jag använder mig av relän/motorer m.m. Efter att ha läst en hel del på olika forum har problemen lösts med enkla medel (dioder, kondensatorer, feritkärnor).

Mitt senaste projekt är styrning av framledningstemperaturen ifrån min vedpanna. Jag har en kolv (elskruv?) som vrider shunt-ratten.
Jag styr kolven med 2 st SSR. En ATmega328 processor läser av temperaturen och slår på/av reläerna.

Problemet är att kolven genererar kraftiga störningar, ibland triggar en interrupt, i värsta fall startar processorn om.
Styrningen har en separat nätadapter som sitter i ett eget uttag. Jag trodde det skulle räcka.
Solid state reläna separerar min styrning ifrån kolven.

Jag har testat att köra styrningen via batteri och då fungerar det. Alltså kommer störningen via det vanliga elnätet.
Det är 2 saker jag undrar över.

Även om det inte är så i mitt fall men kan kablar med 230V AC generera störningar om dom ligger nära (ett par cm) min 5v elektronik?

Jag har testat att ersätta min 5v nätadapter med en annan 7,5 nätadapter + en extra 7805 regulator + kondensatorer efter nätadaptern men det hjälpte inte.

Hur ska jag lösa mitt problem? Kondensatorer? Batteri (+ laddare)?

Mvh

Olof

[AndersG]

Även om det inte är så i mitt fall men kan kablar med 230V AC generera störningar om dom ligger nära (ett par cm) min 5v elektronik?

Ja

Om det nu är kolven som är boven så vore det bäst att försöka avstöra där. Se sedan till att din nätdel som matar processorn är OK avstörd.

Har du ett oscilloskop kan du försöka jaga var störningarna kommer ifrån med en enkel loopantenn, testa annars med en AM-radio

[Swech]

Det är inte at rekommendera att köra med en 5V adapter. Du har säkerligen 70-100 cm
kablar från adaptern till ditt kort. Denna plockar gärna upp störningar.

Bytar du till 7.5V och 5V 7805 regulator så har du inte mycket marginal kvar.
Testa isåfall med en 9V adapter. Du har säkerligen inte heller satt på några 100nF
kondensatorer till regulatorn?

KOrtet som du gjort, har det jordplan eller är 5V och 0V dragna med tunna ledare runt hela
kortet?

Har du några avkopplingskondensatorer ?
Har du några filter på dina ingångar?

Swech

[prototypen]

Jordplan är A och O och hela alfabetet och att filtrera in och utsignaler.

Protte

[Icecap]

Störningarna kommer ganska säkert från shuntmotorn (som motorn heter), när man slår på/av sådana induktiva grejer blir det oftast en del störningar.

Ett bra sätt att minska dessa är att använda SSR med noll-genomgångsstyrning, detvtar bort mycket skit.

Sedan är det, som Prutte skriver, väldigt viktigt att filtrera in- och utgångar, det är en vetenskap att få det rätt och välfungerande.

Utan ett exakt schema går det ju inte att rådge men det finns en del trådar som omhandler allt med avstörning, oanvända pinnar osv. så det är bara att leta lite men ett handfast råd kan jag ge direkt: alla portar på processorn som inte måste vara input ska vara output!

[olof_n]

Tack för alla svar!
Hoppas att det inte blir dubbelpost men det blev något fel med mitt sista svar.

Jag använder ett enkelt labbkort och tunna kablar (fel design förstår jag efter era svar ).

Jag monterade inte någon regulator på labbkortet eftersom jag tänkte använda en separat switchat 5v adapter.
Trodde att jag kunde skippa extra kondensatorer då.
Jag borde ha haft kondensatorer på mina ingångar.
Egentligen spelar det inte någon större roll om jag får någon extra knapp tryckning eller puls på interrrupten. Det värsta är att processorn startar om ibland eller att LCD:en störs.

Jag använder redan SSR för att separera min styrning. http://www.fotek.com.hk/solid/SSR-1.htm

Jordplan - är det ett "extra" lager på kretskortet som är jordat? Måste ett "jordplan" ligga väldigt nära (typ 1mm) övriga kopparbanor?

Jag har ingen motorshunt utan en vanlig shunt och en separat kolv (skruv) som ändrar shuntratten när den åker in/ut.
Kolven är på 440watt enligt texten på den.

Vad är mina alternativ nu?

Kolven - På en DC-motor kan jag sätta kondensatorer. Jag får googla på hur det fungerar på en AC-motor.

Nätadaptern - Ska jag minimera längden på kabeln mellan labbkortet och nätadaptern?

Feritkärnor - Hjälper det något?

Extra kondensatorer på processorn och LCD:en (5v och GND ingången)?

/Olof

[Icecap]

Det finns ju redan ett antal trådar i forumet om avstörning men i korta drag:
* Keramiska 100nF kondensatorer så nära spänningsmatningspinnarna till alla kretsar på kretskortet.
* Minst en avstörningskondensator till varje krets.
* En lite större kondensator (låg-ESR elektrolyt) på ingången för spänning, 10µF till 220µF är bra.
* Ingen ingång får lämna kretskortet utan att vara avskärmat med filter eller liknande. Det kan vara så enkelt: ett RC lågpassfilter. Men fortfarande: utan schema är det nära nog omöjligt att ge exakta råd...
* Precis alla oanvända pinnar på processorn ska vara antingen utgångar eller terminerat ordentligt.
* Det SSR du länkar till är helt rätt typ: nollgenomgångsstyrd. Bra! Det minskar störningar ganska mycket men likaväl kan en X2-kondensator (t.ex. 65-600-31) över motorn (eller ja, två stycken blir det ju med tanke på 2 st SSR) göra underverk.
* Långa ledningar med kraft och data ska gå så långt ifrån varandra som möjligt!
* Groundplane är inte livsviktigt på ett kretskort! Avkoppling (kondensatorer) är däremot!

[superx]

I brist på jordplan kan det hjälpa att ta lite tjockare tåtar till jorden på kortet. Koppla även ihop jordarna så mycket det går. Alternativa vägar är bra i detta fall!

[prototypen]

Jordplan är ena sidan av ett dubbelsidigt mönsterkort ska vara heltäckande, ska vara så lite ledningar som bryter jordplanet som möjligt.
Storpojka gör 4 lagerskort där ett av lagren inuti är ett helt obrutet jordplan.

Dom här filtren är bra, finns i lite olika kapacitansvärden 58-657-54

Prutte

[sodjan]

Ser att ingen svarade på :

> Nätadaptern - Ska jag minimera längden på kabeln mellan labbkortet och nätadaptern?

Eller, ja det svarades på det tidigare, men i alla fall...

Du ska nog fundera på att inte ha 5V direkt från nätaggregatet.
Troligtsvis enklare att avkoppla o.s.v. med t.ex 9-12 V som du sedan
"stabbar ner" med t.ex en 7805 lokalt på ditt kort, ordentligt avkopplat
"enligt spec" direkt på kortet så klart.

> Jag monterade inte någon regulator på labbkortet eftersom jag tänkte använda en separat switchat 5v adapter.
> Trodde att jag kunde skippa extra kondensatorer då.

Troligtsvis lite fel tänkt med tanke på möljön (d.v.s shuntmotorn).

Du har inte heller kommenterat detta från Icecap :

> ...ett handfast råd kan jag ge direkt: alla portar på processorn som inte måste vara input ska vara output!

För att generalisera, du ska aldrig ha några öppna/oanslutna CMOS ingångar.
Har du det så kan det mycket väl förklara dina fenomen.

[Mindmapper]

* Det SSR du länkar till är helt rätt typ: nollgenomgångsstyrd. Bra! Det minskar störningar ganska mycket men likaväl kan en X2-kondensator (t.ex. 65-600-31) över motorn (eller ja, två stycken blir det ju med tanke på 2 st SSR) göra underverk.
* Långa ledningar med kraft och data ska gå så långt ifrån varandra som möjligt!
* Groundplane är inte livsviktigt på ett kretskort! Avkoppling (kondensatorer) är däremot!

För motorer ska SSR vara nollgenomgångsstyrda, det är rätt. För att styra resistiva laster styr man när spänningen är noll. Reaktiva laster däremot ska styras när strömmen är noll.
Vad jag kan se verkar de SSR som länkas till vara styrda på nollgenomgång av spänning. Därför blir det lite krångligare att hantera dessa. Det blir större motemk när spänningen slås av vid en nollgenomgång och strömmen fortfarande är stor, detta bör tas hänsyn till vid dimensionering av diverse kondensatorer.

[olof_n]

Hej!

Tack för all hjälp.
Nu har jag en hel del saker som jag kan åtgärda.

/Olof

[MiaM]

En bild säger mer än tusen ord. En bild som visar ungefär hur allt är monterat och hur kablar är dragna vore bra. Sånt som problem med jordslingor och kabeldragning i allmänhet är svårt att få till i ord men lätt att se på bilder.


Elektroniken bör ha en och bara en jordanslutning till elnätets skyddsjord. (Här räknas även metalldelar i hela värme/vattensystemet som skyddsjord).


Drar motorn tillräckligt mycket ström för att triac'arna i SSR'erna verkligen ska självhålla ordentligt? Om motorn drar för lite ström så kommer triac'en att släppa före nollgenomgången och då blir det en saftig mot-EMK-spik.

I princip kan du få bort en del av störningarna från motorn genom att paralellkoppla en vanlig glödlampa över motorn. Fast det funkar ju inte om du har två SSR'er som matar in ström på var sida av motorns startkondensator, vilket brukar vara standard på AC-matade shuntmotorer.

Eftersom SSR'en bara har två utgångspoler så är det strömmens och inte spänningens nollgenomgång den normalt bryter vid, och därmed så bör problemet mindmapper nämner inte uppstå.


Någon slags LC-filter borde kunna ta de värsta störningarna. Om kolvmotorn har tre anslutnignar, typ "gemensam nolla", "fas kör åt ena hållet" och "fas kör åt andra hållet" så kanske det är en bra idé att koppla en drossel (spole) i serie med nollan, och en liten kondensator mellan motorns nollanslutning och en av faserna på motorn.

OBS, du får inte koppla så att SSR'en direkt (eller via matande elnät) sluter mot en kondensator utan att ha motorlindning/drossel i serie, då kommer SSR'ens triac att paja rätt snabbt.

Snålvarianten är att seriekoppla en kondensator med ett motstånd och lägga över motorn.

[olof_n]

Jag har testat några av dom enklaste råden.

Monterade en 7805 med 47uf på ingående och 100nf på utgående.
Satte 2 st 100nf på processorns VCC/GND och AVCC/GND.
Satte en extra 100nf nära LCD:ns VCC/GND.

Testkörde en stund. Processorn startade inte om en enda gång.
Fick fortfarande "knapp tryckningar" men det kan väl bero på att jag inte har gjort något med dessa ingångar förutom ett pulldown motstånd. Bör det sitta kondensatorer vid knapparnas ingångar? Eller är det endast för att uppnå fördröjning vid knapptryck?


Ska testa att sätta alla oanvända ingångar till output.
Har jag tur kanske det räcker för att kunna köra regleringen.

MiaM:
Angående skyddsjord.
Eftersom jag endast har ett labbkort utan jordplan som matas med likström ifrån en nätadapter har ju inte elektroniken någon jord? Det är väl inget jag behöver tänka på eller har jag missuppfattat?

Precis som du skriver har kolvmotorn 3 kablar för styrning.
Solid state reläna styr nollan mot respektive fas.
Jag slår på kolvmotorn i 250ms för att vrida shunten i små intervaller. Tror inte att motorn drar för lite ström, står att den är på 440W, startströmmen borde vara rätt kraftig.


I alla fall har jag kommit en bit på väg. Processorn har slutat att starta om och jag har en hel del råd kvar att följa

/Olof

[sodjan]

> Ska testa att sätta alla oanvända ingångar till output.

Det är inget du behöver "testa"...
DU SKA ALDRIG HA ÖPPNA CMOS-INGÅNGAR !!

Öppna ingångar kommer att plocka upp "brum" och andra störningar
"från luften" och kan ställa till alla möjliga underliga problem. Men som
sagt, det är inget som man "testar", det är något man bara inte gör...

> jag inte har gjort något med dessa ingångar förutom ett pulldown motstånd.

Som är hur stort ?
Sen är pull-up och knappen till GND vanligare, bl.a för att det är något okänsligare mot störningar.

> Jag slår på kolvmotorn i 250ms...

Hur ofta ? Verkar lite speciellt att dra igång en 440W motor i bara 250 ms.
Det var en sak som jag hade tänkt att fråga om eftersom det var otydligt,
är det vid själva tillslaget av motorn som störningen uppstår ? Eller kommer
störningarna under tiden som motorn är i drift ? Kan i och för sig vara svårt
att se med så kort på-tid. Om du låter motorn gå kontinuerligt, får du då
samma störningar ?