EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

[Solsal]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری:

پیرو سوال یکی از دوستان در انجمن XMEGA، برخی راهکارهایی که رعایت آن می تواند در عدم تاثیر نویز روی AVR موثر باشد، بیان می شود. برخی از این موارد در همین تاپیک بیان شده و برای یادآوری مجدد دوباره ذکر می شود. برای مقابله با تاثیر نویز روی AVR ابتدا باید به این مسئله توجه کنیم که منشا نوبز تاثیرگذار روی AVR از چه عواملی می تواند ناشی شود. 3 عامل عمده را می توان برای این مسئله ذکر کرد:

1- نویزی که از راه منبع تغذیه وارد می شود و عملکرد میکروکنترلر را مختل میکند.
2- نویزی که قطعات متصل به میکروکنترلر تولید می کنند و به پایه های ورودی و خروجی آن تزریق می کنند.
3- نویز تشعشعی که با القای میدان های الکترومغناطیس در کار میکروکنترلر اختلال ایجاد می کند.

برای خنثی سازی این عوامل می توان به راهکارهای مختلفی متوسل شد که برخی از آنها در اینجا ذکر می شود:

1- انتخاب مارک معتبر AVR که در کشور و کارخانه با grade بالا تولید شده باشد .

2- استفاده حتی الامکان از پکیج های SMD که معمولا نسبت به نوع DIP آن از نظر عملکرد وضعیت بهتری دارند.

3- قرار دادن EMI Filter + VDR و حداقل یک خازن 100nF و با ولتاژ 400v در ورودی تغذیه در حالتی که تغذیه از برق شهر یا ژنراتور یا مانند آن تامین می شود.

4- در صورت استفاده از یک منبع تغذیه سوئیچینگ باید طراحی منبع تغذیه به گونه ای باشد که تمهیدات لازم برای مقابله با شرایط نویزدر آن وجود داشته باشد.

5- در صورت استفاده از تغذیه خطی:

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

ب- در خروجی پل دیود باید خازن الکترولیت با مقدار کافی و مارک معتبر به موازات یک خازن حداقل 470nF قرار داده شود و از قرار دادن خازن های چینی بی کیفیت خودداری شود.

ج- رگولاتور باید بصورت دو مرحله ای باشد. مثلا ابتدا یک 7812 و بعد یک 7805

د- در خروجی رگولاتورها یک خازن 1000uF به موازات یک خازن 10u/Tantalium به موازات یک خازن 100nF قرار داده شود. به منظور جلوگیری از سوختن رگولاتورها به دلیل وجود خازن 1000uF (در هنگام خاموش شدن مدار)، یک دیود معکوس باید بین ورودی و خروجی آن قرار داده شود.

6- دیودهای زنر از نوع Fast و با ولتاژی اندکی بزرگتر از ولتاژ تغذیه باید در خروجی تغذیه های 5 و 12 موازی شود.

7- بین تغذیه میکرو کنترلر و تغذیه خروجی رگولاتور باید یک فیلتر LC با مقدار مناسب قرار داده شود. مقدار سلف در حد کمتر از 1mH و خازن از نوع 10uF Tantalum و به موازات آن 100nF Multi Layer باشد. مقاومت اهمی سلف نباید به حدی باشد که افت قابل توجهی روی آن ایجاد شود. جریان قطعات جریان کش مانند 7segment نباید از این تغذیه تامین شود و باید به قبل از سلف متصل شود.

8- ایزوله کردن ورودی و خروجی های میکروکنترلر از منابعی که می توانند نویز را به پورتهای آن تزریق کنند.

9- قرار دادن یک صفحه زمین در زیر میکروکنترلرهای SMD در طراحی PCB

10- طراحی کاملا اصولی PCB با توجه به منابع موجود و تقسیم ستاره ای GND به گونه ای که جریان یک بخش روی بخش های دیگر اثر نگذارد.

11- استفاده از کریستال خارجی و فعال کردن فیوزبیت CKOPT و یا اسیلاتور خارجی با طراحی معتبر.

12- فعال کردن Watch dog Timer

13- فعال کردن Brown out detection و انتخاب سطح ولتاژ پائین تر برای این حفاظت

14- استفاده از یک خازن 1nF در ورودی وقفه های خارجی فعال

15- قرار دادن خازن های 100nF در نقاط مختلفی که دور از تغذیه اصلی قرار دارند و جریان کشی دارند، اعم از IC ها و تغذیه LCD و 7segment و ...

16- توجه به اتصال AVcc حتی در صورتیکه از ADC استفاده نشود و قرار دادن یک خازن 100nF در ورودی Vref در شرایطی که ولتاز خارجی به آن اعمال نمی شود.

17- اتصال تمام پایه های GND و Vcc در AVRهایی که چند پایه در این مورد وجود دارد.

18- قرار دادن Pull up خارجی و عدم اکتفا به Pull up داخلی برای ورودی هایی که باید این مقاومت در آنها فعال باشد.

19- در صورت وجود نویزهای تشعشعی شدید، قرار دادن یک صفحه یا محفظه فلزی برای محافظت از میکروکنترلر و اتصال آن به زمین.

20- وجود اتصال Earth در کاربردهای برق صنعتی

با سلام

ضمن تقدیر از جناب طراح برای ارایه لیست فوق،
در ارتباط با ردیف 3 ( نویز تشعشعی که با القای میدان های الکترومغناطیس در کار میکروکنترلر اختلال ایجاد می کند. ) که بارها در مدارات نصب شده در محیط های صنعتی
ایجاد اختلال آنرا شاهد بوده ایم.

تمام منابع تشعشعی انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته که انرژی و توان کافی دارند ، مظنون به اختلال می باشند.

از جمله :
قطع و وصل جریان بوبین کنتاکتورها و موتورها و شیر ها و محرکه های سلنویدی...
فرستنده های پر قدرت بی سیم و رادیوتلویزیونی و ماهواره ای و انتقال داده و .....
احتمالا تابش شدید نور مادون قرمز ! و ماورابنفش!

ردیف اول با رنگ سبز بر اساس مقدار انرژی جریان در مدارهای مغناطیسی و طول مدت قطع و وصل نمودن جریان ( توان لحظه ای تشعشع )
می تواند از طریق انتقال تشعشعی ( شبیه رفتار فرستنده و گیرنده و آنتن ...) با فرکانسهای وسیع
در آنتنهای کوچک و بزرگ مدارات میکرویی و دیجیتال ( مثل خطوط داده و آدرس و خطوط امپدانس بالا و حتی تغذیه ) ، ایجاد جریان و ولتاژ القایی کافی
برای بر هم زدن سطوح منطقی نماید و میکرو وارد حالت ناشناخته شده و منجر به هنگ نمودن یا ریست شود.

توانهای بالای این نوع تشعشعات برای ساخت بمب الکترومغناطیسی که قابلیت القای توان کافی برای تخریب مدارات الکترونیکی
را دارند استفاده شده است.

با سپاس

[esmaeil21]

اینتراپت خارجی و نویز

سلام
با فعال کردن اینتراپت خارجی میکرو شدیدا به نویز حساس میشه و در کار میکرو اختلال ایجاد میکنه
آیا دوستان به این مشکل بر خوردند ؟ راه حل چیه ؟
سپاسگزارم

[حمیدرضا رضایی]

پاسخ : اینتراپت خارجی و نویز

مگه از مقاومت برای پول پ یا پول دان استفاده نمیآکنید؟

[esmaeil21]

پاسخ : اینتراپت خارجی و نویز

بله قرار دادم ولی باز هم مشکل سازه
مثلا وقتی اسپیکر کامپیوتر رو روشن میکنم و سریع خاموش میکنم . میکرو هنگ میکنه (منبع تغذیه میکرو نزدیک منبع تغذیه اسپیکر هست)

[حمیدرضا رضایی]

پاسخ : اینتراپت خارجی و نویز

روی پایه های وقفه ها ،خازن 100 نانو بزار.
مطمئنی که نویز از راه تغذیه وارد نمیشه؟

[esmaeil21]

پاسخ : اینتراپت خارجی و نویز

سلام دوستان
آقا مشکل حل شد
من دو حرکت همزمان انجام دادم نمیدونم کدومشون کارساز شدند.
اون میکرویی که نویز میگرفت m32 بود و int خارجیش با لبه بالارونده فعال میشد. حالا کاری که من کردم:
1- میکرو m32 رو عوض کردم و جاش m88 گذاشتم.
2- همانطور که میدونید میکروی m88 مثل xmega این قابلیت رو داره که تمام پینهاشو به صورت int خارجی در بیاوریم و فقط در حالت any change(هر تغییری در پین باعث وقفه میشه) قابل استفاده است.
یکی از این دو حالت مشکل من رو حل کردند: 1- احتمال داره pcint کمتر نویزپذیر باشد 2- خاصیت any change کمتر نویزپذیر است.

[طراح]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

در مورد EMI Filter + VDR و اینکه آیا EMI چطور میشه تهیه کرد و طراحی کرد؟؟؟
در این مورد توضیح بیشتری میدید؟؟

VDR یا Voltage dependent resistor با عنوان varistor هم نامیده می شود و در واقع المانی است که مقاومت آن با افزایش ولتاژ از یک حد مشخص به شدت کاهش می یابد و می تواند در زمان های بسیار کوتاه حتی تا چندهزار آمپر را از خود عبور دهد. این قطعه برای جذب انرژی spike هایی که به دلایل مختلف و از جمله بارهای سلفی روی شبکه ایجاد می شود، مورد استفاده قرار می گیرد. در فایل زیر منحنی مشخصه برای برخی از انواع این قطعه آورده شده است:

http://www.rapidonline.com/netalogue/specs/26-3115e.pdf

EMI-fillter که به عنوان Noise filter هم شناخته می شود، در آمپرهای مختلف بصورت پک های آماده در بازار وجود دارد و می توان آن را با حداقل دو خازن (سه خازن در صورت وجود Earth) و یک Line filter که روی هسته تروئید پیچیده شده، بصورت مجزا ساخت. اما توصیه می شود در صورت عدم وجود تجربه، آن را به شکل آماده تهیه کنید. این یک فیلتر پائین گذر است که اجازه نمی دهد فرکانس های بالا از طریق تغذیه از درون مدار به بیرون سرایت کند و همچنین مانع وارد شدن فرکانس های بالا از طریق تغذیه به داخل مدار می شود.

[vahidsport]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

سلام

آقا من امپلیفایر رو با میکرو کنترلش میکنم که از یه ال سی دی گرافیکی هم استفاده میکنم نمیدونم چرا وقتی ال سی دی رو میارم تو مدار یه صوت از بلند گوها شنیده میشه ولی اگه تغذیه ش رو جدا کنم اون صوت نیست من می خام از یه تغذیه استفاده کنم

[rezasadeghi]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

سلام

آقا من امپلیفایر رو با میکرو کنترلش میکنم که از یه ال سی دی گرافیکی هم استفاده میکنم نمیدونم چرا وقتی ال سی دی رو میارم تو مدار یه صوت از بلند گوها شنیده میشه ولی اگه تغذیه ش رو جدا کنم اون صوت نیست من می خام از یه تغذیه استفاده کنم

دوست عزیز در مورد اینکه چرا نمیدونم. ولی اساسا در مدارات ترکیبی آتالوگ و دیجیتال :
1- تغذیه میکرو باید از بقیه چیزا جدا باشه
2- تغذیه آنالوگ و حتی زمینش گاها باید مجزا باشه

شما میتونی حداقل تغذیه LCD رو از یک 7805 دیگه بگیری.

[پروفسور]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

سلام
ببخشید من چند چیزو در ساخته های کارخانجات بزرگ دقت کردم:
هرگز چن پروسه با سرعت بالا بایک پردازشگر انجام نمیدن:
مثلا هم دوخط انالوگ دجیتال هم تایمر و هم .......
هرگز LCD باپردازشگر اصلی کار نمیکند باید با پردازشگر راه اندازی بشه واون پردازشگر کارش فقط LCD باشه ومرتب ریست بشه واون دوتا پردازشگر از طریق چند پورت به هم متصل شن
رعایت اینها خیلی مشگلات روبرطرف میکنه

[purealone]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

سلام
من یه ال سی دی کارکتری دارم که با هر بار وصل شدن رله روش نویز میفته و نوشته های روش قاطی میکنه.
اینم مدارم.

واسه رفع این مشکل باید چی کار کنم؟

[aryanaar]

پاسخ : نویز و ایزولاسیون

کلاک اصلی هم می تونه از اسیلاتور داخلی یا کریستال خارجی یا کلاک خارجی تامین بشه..
کلاک خارجی دیگه ایده آله. بجای کریستال 100 تومنی باید یه اسیلاتور 1000 تومنی بخرید. این اسیلاتورها شبیه کریستاله اما یه خورده بزرگتره. و 4 پایه داره. دو پایه برای تغذیه و دو پایه خروجی. تغذیه معمولا 5 ولته.
مزیت این اسیلاتورها اینه که در بدترین شرایط هم از کار نمی افتن چون از کریستال بصورت بهینه استفاده کردند.

اسم این کریستال ها چی ؟
برم بگم کریستال خارجی می خوام ؟
تو چه رنج فرکانسی موجودهستند ؟( رنجش مثل همین کریستال های معمولی 2 پایست )

[alipoor90]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

اسم این کریستال ها چی ؟
برم بگم کریستال خارجی می خوام ؟
تو چه رنج فرکانسی موجودهستند ؟( رنجش مثل همین کریستال های معمولی 2 پایست )

منظور از کریستال خارجی همون کریستال های معمولی هست

[mehrdad_416]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

با عرض سلام یک سوال در مورد نوع خازن های مورد استفاده برای دکوپلینگ داشتم.
کدام نوع دی الکتریک برای دکوپلینگ مناسب است.خازن سرامیک(100nf)؟یا پلی استر(100nf) ؟مولتی لیر(100nf)
برای ظرفیت های بالاتر چه دی الکتریکی؟ تانتالیوم(10uf) ؟ شیمیایی؟(10uf)
در آی سی هایی که Vcc و Gnd بالا و پایین آی سی دور از هم هستند مکان مناسب فرار گیری این خازن کجاست؟

[chia]

پاسخ : EMI Reduction in embedded systems .::کاهش نویز در مدارات میکروکنترلری::.

با عرض سلام یک سوال در مورد نوع خازن های مورد استفاده برای دکوپلینگ داشتم.
کدام نوع دی الکتریک برای دکوپلینگ مناسب است.خازن سرامیک(100nf)؟یا پلی استر(100nf) ؟مولتی لیر(100nf)
برای ظرفیت های بالاتر چه دی الکتریکی؟ تانتالیوم(10uf) ؟ شیمیایی؟(10uf)
در آی سی هایی که Vcc و Gnd بالا و پایین آی سی دور از هم هستند مکان مناسب فرار گیری این خازن کجاست؟

سلام
1:مولتی لیر
2:تانتالیوم و یا الکترولیتی با کیفیت بالا Robicon
3: تا جایی که میتونی نزدیک به VCC باشه.