Luchando contra los ruidos I

Abro esta nueva sección para recordar fallos y errores de diseño en mis placas y ver como he combatido los ruidos eléctricos en mis circuitos.

En esta ocasión estoy rediseñando el circuito del reóstato de las excitatrices del alternador. Aunque el reóstato actual funciona, presenta el problema de cuelgues durante las tormentas y dado que se ha dañado el circuito del grupo 2 y tengo que fabricarlo de nuevo, he pensado añadir unas nuevas mejoras:

• Separar la alimentación de los relés y del Arduino usando dos reguladores en lugar de uno.
• Cambiar la configuración de los relés usando el contacto normalmente cerrado. Así solvento dos problemas: el primero de ellos el consumo, no es necesario que los relés estén alimentados todo el rato, con lo que el consumo es menor y el regulador se calienta menos. Por otro lado, en caso de reinicio del reóstato, la resistencia del potenciómetro será la menor y la mas alta.
• Optoacoplar las entradas de los botones subir y bajar para que no sea un cable directo al microcontrolador.
• Poner un display a para ver la posición del reóstato.

Al arrancar el grupo 2 cerramos la línea e hicimos unas pruebas del interruptor de acoplamiento, durante ese proceso debió producirse un ruido y el reóstato se colgó sin darnos cuenta. En ese momento todas los relé se desactivaron y el potenciómetro se quedó con la máxima resistencia, lo que implico que al dar campo, la tensión del alternador se subió a las nubes disparando por exceso de tensión.

El problema del ruido.

La nueva placa es igual a la anterior, manteniendo el mismo tamaño y solo moviendo componentes para poder encajar los optoacopladores de las entradas y un conector RJ45 para el display.

El display que se usará será un LCD de 16x2 típico, al cual se le ha hecho una placa para montar la resistencia del led de retroiluminación, el potenciómetro de contraste y el conector RJ45. El uso de este conector es para poder usar un cable S-FTP apantallado y reducir los ruidos.

Una vez montada la placa procedo a hacerle la prueba de ruidos: monto el circuito y como esperaba el display da problemas. Pero no solo eso, quitando el display y realizando pruebas compruebo que el microcontrolador se reinicia.

Hago pruebas añadiendo un núcleo de ferrita en la alimentación, no se resuelve el problema. Añado varistores, no funciona...

Durante las pruebas, observo que algunas veces no se cuelga, pero si que el reóstato cambia de posición como si estuviera pulsando los botones. Hay algo en las entradas que no me gusta, elimino los cables de los botones y evalúa, ya no hay cuelgues del microcontrolador.

Analizando las entradas y el problema.

El esquema de las entradas es el siguiente:

El opto recibe la alimentación de la entrada de 12V. Usa una resistencia limitadora de 2k2 y ataca al foto diodo del PC817. El cátodo de dicho diodo se conecta directamente al bloque de terminales atornillables.

Para poder funcionar el diodo necesita negativo, así que lo llevamos también al bloque de terminales.

Este tipo de configuración la he utilizado en varios autómatas sin problema alguno, así que debe de ser algo que no esta bien conectado.

Al observar la pista me doy cuenta de que el GND para las entradas optoacopladas lo saco del cristal de cuarzo. Creo que el problema está ahí, así que hago una apaño antes de pensar en otra cosa.

Corto la pista que lleva el GND del condensador que está unido al cristal de cuarzo y añado un cable desde la pista de negativo, justo desde la entrada.

Ahora hago las pruebas y... ¡funciona!.

Conclusión

Cuando se diseña una placa hay que tener en cuenta ciertos puntos para evitar ruidos, en este caso, no tuve en cuenta que el cristal de cuarzo es una zona sensible y conviene que su GND venga directo del regulador a ser posible y que cerca de el no haya elementos que puedan provocar ruidos sensibles en el cristal, ya que este lo que hará será colgar el microcontrolador.

Y, sin embargo, el display sigue haciendo ruidos.

Continuará...