Autor Tema: Esquema alimentación.  (Leído 2408 veces)

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Desconectado andros

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Esquema alimentación.
« en: 20 de Noviembre de 2006, 15:31:29 »
Que tal caballeros:

El siguiente post es para discutir acerca de un esquema de alimentación para un sistema cuya electrónica está compuesta por un motor de paso, sensor de posición y velocidad, el control correspondiente de posición y velocidad y un teclado aparte donde se configura el funcionamiento general del sistema y se despliegan los mensajes en un LCD.

En la figura de abajo muestro un esquema general:

Planteo una fuente central ubicada en una placa, de esta salen 1 conector (4 terminales: Vcc digital, Vcc análogo, Gnd digital, Gnd Análogo) directamente al modulo de control y sensado, otro conector al motor o drive de potencia (sugerido directamente por el fabricante del motor) el cual es regulado a la potencia necesaria según el torque máximo del motor de paso, y un tercer conector al teclado (Vcc Digital Gnd Digital).

La placa de alimentación consta de una fuente general con un regulador de tensión a 5 voltios para el control, sensado –PCB2- y el teclado –PCB1-; y una conexión directa al drive, esto último según lineamientos que leí del documento de Chaly.

La PCB 2 de control y sensado consta de dos planos de tierra, uno análogo y digital. Del mismo modo separo la alimentación a través de una inductancia de ferrita que como puede verse en la gráfica está a la salida del regulador (7805), ubicando la inductancia en la placa de alimentación.

La conexión de las tierras las hago en la placa de alimentación (back plane?), la cual es de tipo estrella.

Los reguladores tendrían sus condensadores de bypass correspondientes.

Bueno, esto es un esquema general, me gustaría discutir:

•   ¿Es adecuado el esquema planteado?

•   ¿Es conveniente colocar la inductancia de desacople en la placa de alimentación, o por el contrario coloco este en la PCB2?

•   ¿Lo reguladores se deben colocar en la placa de alimentación o en cada PCB?, si se colocan en la placa de alimentación, ¿los condensadores de bypass siguen siendo igual de efectivos dado que debo enviar la alimentación a través de un cable?

•   Cómo puede afectar la resistencia interna de la inductancia, ya que esta formaría un divisor de voltaje, ¿debo usar inductancias SMD o es suficiente una trough hole?

Gracias por la colaboración..

Andros!
Andros!

Deimos

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #1 en: 21 de Noviembre de 2006, 12:21:11 »
Hola andros. La verdad que lo ke quieres hacer parece complicado, pero ahí van unos consejos.

No separes las GND. Eso de GND digital y GND analógica te dará problemas, ya que estás metiendo dos referencias de masa, lo cual no me parece demasiado prudente.

Es posible que el motor te de problemas de ruidos, y supongo que por eso pones la ferrita, pero si abres algún día una máquina taladradora verás como le ponen un filtro LC todo lo cerca posible del motor. La ferrita tal y como la tienes puesta no se si te será muy útil o te dará problemas.

La placa de alimentación no es back plane. Un back plane, que yo sepa, es un tipo de bus, cable plano, como el que hay dentro de los ordenadores (PC) para comunicar sus diferentes elementos (hdd, floppy, etc...)

No es necesario poner un regulador en cada placa. Tenía un compañero de facultad que hacía eso, a cada micro le ponía un regulador. Personalmente me parece un exceso. Con que hagas una placa de potencia donde vayan todos los reguladores que necesites para las diferentes tensiones, ya tienes suficiente. Eso sí, has de colocar un condensador de 0.1uF al lado de las patillas de Vdd de cada integrado que pongas, te ahorrarás disgustos.

Con respecto a la SMD, no se si solucionas algo así, en definitiva sea SMD o Throught Hole, el comportamiento es el mismo, así que no creo que solventes nada con el cambio.

Espero haberte ayudado

Dews!!!

Desconectado andros

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #2 en: 21 de Noviembre de 2006, 13:24:49 »
Hola Deimos, gracias por la respuesta:

* Lo de las dos tierras si lo veo necesario, ya que es para evitar acoplamiento de ruido de la parte digital de la parte análoga, ya que las conmutaciones a alta velocidad me pueden introducir transitorios en el lazo de sensado, por eso tengo dos tierras "separadas" pero unidas en el regulador en un solo punto teniendo de este modo una sola referencia.

* Lo de la ferrita era para aislar la alimentación del sensor de la alimentación del microcontrolador, sin embargo preguntaba pues no sé que tan necesario sea...., (es mi cabeza está que sería bueno).

* Según tengo entendido el back plane es como una SUPER TIERRA a la cual se conectan todos los dispositivos de una board, ya que las targetas no posee fuente de alimentación pero si sus terminales correspondientes de vcc y gnd, investigaré al respecto.

* Gracias por lo del regulador, lo haré en la placa de alimentación.

* Por el motor no me preocupo mucho, la verdad ese motor que he adquirido es una "belleza" y no me dará problemas pues él mismo maneja todo. Aunque debo tener en cuenta tu consejo en caso que requiera usar uno mas económico.

* Lo del SMD lo pregunto por el ESR que es mucho menor en los SMD que en los Throught Hole, pero si me dices que es lo mismo me evito complicaciones, buena idea --> tienes algún valor típico para el inductor?.

Gracias por la ayuda!

Andros.
Andros!

Deimos

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #3 en: 21 de Noviembre de 2006, 13:54:40 »
Si quieres evitar ruidos en la PCB, que las lineas analógicas metan ruido a las digitales y viceversa, no me complicaría la existencia con dos masas independientes (al final las unes las dos, así que solo tienes una). Para evitar ruidos separa las pistas analógicas de las digitales, es lo que se hace en todos los circuitos PCB que tienen lineas analógicas y digitales. Puedes separar las lineas tirando una pista de masa entre ellas, pero no con masas independientes. No es buena idea. Lo que sí he visto que microchip en algunos circuitos pone diodos en antiparalelo conectados entre por ejemplo +Vref y masa, realmente no sé para que lo hacen, ya que lo he probado y no obtuve ninguna diferencia entre ponerlos y quitarlos.

La ferrita no te hace falta, creo yo. No se que usas para testear la velocidad y la posición (hall, resolver, encoder...) pero en cualquier caso no lo veo necesario. Microchip en algún circuito he visto que colocan bobinas en las entradas de los sensores hall, no ferritas. Esto solo lo hacen para que la señal del hall no se amorre por falta de corriente. Pero te sigo diciendo que no hace falta. Si pones un condensador a la alimentación del PIC, este no se verá afectado por las posibles interferencias que meta tus sensores, pero te repito que en mi humilde opinión, no te hace falta.

Back plane no es ni lo que dices tu ni lo que digo yo, el back plane son como las targetas de los ordenadores. La PCB lleva una parte que hace de conector macho que se introduce en los slots de la placa madre del PC. Si vas a www.google.com, le das a imágenes y escribes backplane verás lo que te digo.

Un filtro LC para el motor no estaría de más, pero una ferrita para aislar los sensores...... me parece que no.

Dews

Desconectado andros

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #4 en: 21 de Noviembre de 2006, 18:44:25 »
Hola diemos:

Está muy interesante esto, de aquí sé que sacaré muchos elementos... Continuando con lo que me atañe, debo decirte que insisto con los planos de tierra separados pues como verás en el diagrama de abajo no es lo mismo tener un plano de tierra que dos tierras "separadas" pero unidas en un punto de baja impedancia, en este caso el terminal de referencia del 7805 en la placa de alimentación, ¿por que esto?, pues como sabrás las corrientes digitales son de alta frecuencia, al ser de alta frecuencia y al tener las dos tierras en una se me generaría un voltaje parásito debido a la impedancia de la línea de retorno, causando que la referencia de mi circuito análogo ya no sea algo cercano a 0 volts sino a unas decenas - centenas de milivoltios de offset, que para la resolución que se requiere puede ser malo. Creeme que hacer esto en eagle no es muy complicado, pues al tener un conector de 4 terminales (VccA, VccD, GndA,GndD)puedo manejar las tierras como señales independientes, evitando las complicaciones prácticas que conllevaría si fuera solo dos terminales (vcc y Gnd) al diseñar la pcb.

Con respecto a la masas entre líneas me parece buena idea, se podría usár en los conectores de control al motor (no sé que te parece), pues asumo que el efecto de esto es un "shield", que imagino es aplicable a esto. Tendría que ver como, sin embargo lo de los planos de tierra impide que realice esto.

Con respecto a la inductancia, no pretendía separar el circuito de control y sensado del motor, para ello uso dos reguladores aparte (verás uno en la gráfica que alimenta al drive del motor), no tengo problemas con las señales lógicas del uC al motor pues el motor internamente tiene optos y reguladores, así que con el modelo que tengo sólo debo enviar la señal del pwm, una de sentido de giro y otras dos señales de propósito general que se programan en el motor (ese man es una berraquera). La inductancia era para separar la alimentación del micro de la alimentación del sensor y sus circuitos de acondicionamiento, pero creo que tienes razón, sería complicar las cosas, así que estudiaré la alternativa sin dejarla del todo de lado.

Para lo del back plane me basé en un documento de Analog Devices (hardware desing techniques - Walt kester), donde afiman que el back plane es una tierra general a la cual se conectan las tierras de todas las tarjetas, este back plane se conecta al final en una conexión tipo estrella a las fuentes de alimentación, por eso lo decía.

Listo es todo!

gracias por las sugerencias

Andros.

Andros!

Desconectado Azicuetano

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #5 en: 21 de Noviembre de 2006, 18:49:13 »
Hola Andros!

A mi juicio tú diseño me parece correcto. Sólo puntualizar una cosa de la que me enteré no hace mucho. El plano de masa, puesto que puedes ponerlo donde te de la gana, ponlo en la capa TOP (en la capa de los componentes). Así estarás haciendo una especie de jaula de Faraday y evitarás ruido en tus integrados (puesto que el plano de masa no dejará que estos pasen). Esto no es determinante ni mucho menos, puedes poner el plano donde quieras y funcionará bien, pero, puesto que da = donde lo pongas, te recomiendo que lo pongas en la capa TOP. Para dar la explicación que me dieron al respecto utilizaría un lenguaje demasiado técnico (impropio de mi jeje).


Un saludo desde Alicante.

Desconectado andros

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #6 en: 21 de Noviembre de 2006, 18:53:13 »
Ya tengo elementos más claros:

* Reguladores: Placa alimentación
* Inductancia: Muy posiblemente no
* Planos de tierra.

Con respecto a los sensores:

¿Tienes algún link donde pueda encotrar información de los sensores que citas?, he pensado (y muy seriamente) en usar un encoder de cuadratura, pues tengo una realimentación directa de la velocidad, para la posición uso la señal de inicio que traen los encoders calibrandola con respecto a una señal externa que indica la posición inicial (o ángulo inicial, que es lo que requiero medir).

Andros.
Andros!

Desconectado andros

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Re: Esquema alimentación.
« Respuesta #7 en: 21 de Noviembre de 2006, 18:57:03 »
Sip, yo también he pillado el plano de tierra en la capa TOP pero teniendo también un plano de alimentación, solo no lo he escuchado pero investigaré a ver que cosa interesante puedo encontrar.

Gracias por la sugerencia

Andros!
Andros!