एलईडी जनित शोर को खत्म करने में मदद की आवश्यकता है

Question

मैं इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बहुत नया हूं। इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए। ईएस.कॉम और यह मेरी पहली परियोजना है, इसलिए मेरे साथ सहन करें यदि मेरे प्रश्न में कुछ महत्वपूर्ण जानकारी याद आती है (ऐसे मामले में, बस एक टिप्पणी छोड़ दें और मैं लापता को जोड़ने की कोशिश करूंगा बिट्स)।

मैंने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो लगभग 500 एलईडी को 106 विभिन्न चैनलों पर नियंत्रित करता है। मूल रूप से डिजाइन है:

• 1 स्विच किया गया 24V 3A बिजली की आपूर्ति
• 1 वोल्टेज नियामक जो 5 वी का उत्पादन करता है
• 1 नियंत्रण बोर्ड एक AVR ATmega168 (वोल्टेज नियामक से जुड़ा) चल रहा है
• 106 एलईडी तार (24V पावर रेल से जुड़े)
• 7 TLC5940 (16 चैनल प्रत्येक) एलईडी स्ट्रिंग्स के लिए ड्राइवरों को सिंक करते हैं (ये एलईडी के 24V से शेष सिंक करते हैं, लेकिन उनका तर्क 5 वी नियामक से संचालित होता है)।

सब कुछ काम-ईश लेकिन मुझे शोर के साथ भारी समस्याओं का सामना करना पड़ रहा है जो कभी-कभी मेरे डिवाइस के अप्रत्याशित रीसेट को ट्रिगर करता है ।

एक मित्र का धन्यवाद, जिसका DSO है, मैं इस मामले की जांच करने में सक्षम हूं और ये मेरे निष्कर्ष हैं ...

शोर 5V पावर रेल पर है और यह काफी बड़ा है, कुल मिलाकर 2.55V है। SPI चैनल सभी अपेक्षाकृत अप्रभावित हैं:

एलईडी के द्वारा शोर उत्पन्न होता है , एसपीआई संचारित डेटा द्वारा नहीं (एसपीआई चैनल और शोर के बीच कोई स्पष्ट संबंध नहीं है)। इस वीडियो में (क्षमा करें, इसे यहां एम्बेड करने का तरीका नहीं मिल सका) आप देख सकते हैं कि एलईडी की संख्या शोर के आयाम को प्रभावित करती है, जबकि उनकी तीव्रता (पीडब्लूएम के माध्यम से नियंत्रित) शोर की लंबाई को प्रभावित करती है " फट "[यूट्यूब पर वीडियो विवरण पर अधिक विवरण]।

शोर की आवृत्ति ~ 8 मेगाहर्ट्ज है , जो एक ऐसी आवृत्ति है जिसका मैं उपयोग नहीं करता (कम से कम स्पष्ट रूप से नहीं), यह देखते हुए कि मेरा नियंत्रक बोर्ड 16 मेगाहर्ट्ज पर और मेरा SPI 250KHz पर चलता है।

अपने प्रयोगों को करते समय, मैंने महसूस किया कि डीएसओ ने शोर तब भी उठाया जब जांच का केवल आधार टर्मिनल जुड़ा हुआ था। मैं इसे एक संकेत के रूप में व्याख्या करता हूं कि शोर 5V फीड की अस्थिरता के कारण नहीं है, बल्कि जमीनी स्तर की एक दोलन क्षमता के कारण है । क्या मैं सही हू?

इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए पूरी तरह से नया होने और क्षेत्र में औपचारिक ज्ञान की कमी के कारण मैंने "इंटरनेट से" कई समाधानों की कोशिश की, यह बात स्वीकार किए बिना कि वे अपने परिदृश्य में पूरी तरह से 100% थे। दूसरों के बीच मैंने कोशिश की:

• 1Kohm रोकनेवाला और 100nF संधारित्र का उपयोग करके कम-पास फिल्टर का निर्माण करने और इसे 5V पावर रेल पर रखने के लिए, लेकिन शोर को आयाम में ज्यादा नहीं बदला।
• 5V रेल को अलग करने की क्षमता के साथ विभिन्न संधारित्रों सहित कुछ टैंटलम वाले [विभिन्न रेटिंग] (कोई दृश्य प्रभाव नहीं)
• जमीनी रेखा को कम करने के लिए (डीएसओ जाओ केले बनाओ)
• एलईडी के लिए ग्राउंडिंग, टीएलसी बोर्ड और डीएसओ को मेरी सर्किटरी के विभिन्न हिस्सों में, जहां तक ​​संभव हो "ग्राउंड लूप्स से बचने के लिए 24 वी पीएसयू के ग्राउंड पोर्ट के लिए अलग तारों के साथ जोड़ने" के रूप में ... लेकिन इस मामले में भी मेरा कोई भाग्य नहीं था।

यह अच्छी तरह से हो सकता है कि मैंने ऊपर गलत तरीके से किया (अर्थात समाधान उपरोक्त में से एक है, लेकिन मैंने इसे गलत तरीके से लागू किया है) - यदि आपको लगता है कि समाधान उपरोक्त में से एक है, तो बताने में संकोच न करें यह, शायद मुझे "सही" लागू करने के तरीके पर कुछ दिशा दे रहा है।

अंतिम नोट: मेरी परियोजना के भौतिक आकार के कारण, मैंने अपने टीएलसी बोर्डों में से केवल एक का उपयोग करके सभी परीक्षणों का प्रदर्शन किया जिसे मैंने ध्यान से रिग से हटा दिया और 5 वी स्रोत द्वारा संचालित कुछ व्यक्तिगत परीक्षण एलईडी का उपयोग किया। हालांकि पूर्ण रिग पर कम सटीक परीक्षण से पता चलता है कि "वास्तविक चीज़" में व्यवहार परीक्षण रीडिंग के अनुरूप है।

अपने समय और समर्थन के लिए अग्रिम धन्यवाद!

Answer 1

अपराधी खुद एल ई डी नहीं है, वे हानिरहित हैं, लेकिन TLC5940s, जो PWM के माध्यम से एलईडी चमक को नियंत्रित करने के लिए उच्च आवृत्ति पर स्विच करते हैं। आप PWM आउटपुट को फ़िल्टर नहीं कर सकते हैं (आप कर सकते हैं, लेकिन फिर ब्राइटनेस कंट्रोल ठीक से काम नहीं करता है), इसलिए यह बाहर है, लेकिन आप बिजली की आपूर्ति को कम करने के बारे में कुछ करने की कोशिश कर सकते हैं। काम करने की गारंटी नहीं है, इस तथ्य की गुंजाइश है कि गुंजाइश की जांच असंबद्ध संकेत को इंगित करती है कि यह संभवतः विकिरणित है, लेकिन यह कोशिश करने लायक है।
TLC5940s को ठीक से डिक्लेय करें। उन्हें बहुत अधिक शक्ति प्रदान करनी है, इसलिए इसका मतलब है कि प्रत्येक डिवाइस के लिए बिजली की आपूर्ति पर 100 F, 1 F और 100nF सभी समानांतर, पिंस के सबसे छोटे मूल्य। अपने 5V पावर को माइक्रोकंट्रोलर में ठीक से घटाएँ: $\mu$$\mu$

Comments

इस उत्तर के लिए धन्यवाद। कुछ प्रतिक्रियाएँ: कंट्रोलर बोर्ड (AVR) को ठीक से डिकॉउन्ड किया जाना चाहिए, लेकिन अगली बार जब मैं अपने दोस्त के यहाँ हूँ तो वहाँ भी गुंजाइश के साथ जाँच करूँगा। टीएलसी पावर इनपुट को भी कम करने के लिए अपने सुझाव का प्रयास करेंगे। फिर भी मैं आपकी टिप्पणी से आश्चर्यचकित हूं "उन्हें बहुत शक्ति प्रदान करनी है" जैसा कि वास्तव में उनकी विशिष्ट बिजली नाली 16mA है [वे सिर्फ 24V को सिंक करते हैं] ... क्या मुझे गलतफहमी थी कि आप मुझे बताने की कोशिश कर रहे थे? इसके परिणाम पर वापस रिपोर्ट करेंगे लेकिन मुझे अपने दोस्त के दायरे में वापस आने में कुछ हफ़्ते लग सकते हैं। अभी के लिए: अपने त्वरित उत्तर के लिए tnx! :)

— मैक

@ एमएसी - टीएलसी की शक्ति के बारे में: मेरी खराब, मुझे डेटशीट की गलत व्याख्या करनी चाहिए थी और यह सोचा था कि यह एलइडी करंट को स्रोत बना देगा। वैसे भी, 500 एल ई डी को नियंत्रित करने वाले पीडब्लूएम बिजली की आपूर्ति (24 वी) पर भारी है, इसलिए यह वास्तव में ऐसा है जिसे अच्छी तरह से खराब करने की आवश्यकता है। गलतफहमी के लिए खेद है।

— स्टीवनवह

ठीक है, अब यह स्पष्ट है। मुझे अभी भी समझ नहीं आ रहा है (किसी भी सूचक को इंटरब्यूटेस पर किसी पृष्ठ पर?) क्यों एलईडी फ़ीड (24 वी) को डीकोप करने से टीएलसी फीड (5 वी) पर शोर कम हो जाएगा। यह देखते हुए कि 5V 24V के स्विच किए गए विनियमन से आता है, मुझे उम्मीद होगी कि 19V के हेडरूम के साथ, 5V को 24V रेल में काफी झूलों के साथ भी "स्थिर" होने की गारंटी दी गई होगी ... या मुझे गलतफहमी हुई कि कैसे? डिकूपिंग चिप की मदद करनी चाहिए?

— मैक

@ एमएसी - साइमन ने 24 वी पीएस और एलईडी के बीच लंबी केबल के बारे में बताया। यह देखते हुए कि एल ई डी उच्च आवृत्ति पर स्विच किए जाते हैं आपने इस उच्च आवृत्ति को संचारित करने के लिए एक सुंदर एंटीना बनाया और शायद यही 5V पीएस उठा, इसलिए विकिरण किया गया, संचालित नहीं किया गया। लेकिन यहां तक ​​कि विकिरणित ईएमआई को डिकॉउपिंग कैपेसिटर के साथ दबाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए, एनालॉग आईसीएस के अंदर, जैसे कि आप डिकॉप्लिंग नहीं कर सकते।

— स्टीवनवह

इसके लिए शुक्रिया। अब मैं इस मुद्दे को समझना शुरू करता हूं और मुझे एहसास होता है कि प्रत्येक स्ट्रिंग को व्यक्तिगत रूप से डिकूप्ल करना एक नौकरी का नरक होने वाला है। :( मैं इसे निश्चित रूप से करूंगा यदि यह मेरी परियोजना को बचाने का एकमात्र तरीका है, लेकिन मैं सोच रहा था ... यह देखते हुए कि मेरे पास 106 सक्रिय चैनल हैं लेकिन केवल 7 टीएलसी बोर्ड हैं, क्या बोर्डों को "पिक" करने से रोकने का एक तरीका है इसे "प्रसारण" को रोकने के बजाय संकेत को "मैं" कह रहा हूं क्योंकि मैं बोर्ड को स्ट्रिंग्स की तुलना में संशोधित करने के लिए 85% कम काम कर रहा हूं ... फिर से: सभी समय और विशेषज्ञता के लिए बहुत धन्यवाद जो आप इसे समर्पित कर रहे हैं जवाब! :)

— मैक

Answer 2

क्या आप वास्तव में TLC5940 के साथ 24 V बिजली की आपूर्ति का उपयोग कर रहे हैं, जब TLC5940 डेटाशीट का पहला पृष्ठ स्पष्ट रूप से आउटपुट पिन पर निरपेक्ष अधिकतम वोल्टेज बताता है +18 V पर रेट किया गया है?

2.55 वीपी शोर आपके 5 वी पावर रेल पर? यह इतना बुरा है कि यह मुझे संदेह करता है कि शायद यह वास्तविक नहीं है - शायद आपकी 5 वी पावर रेल ठीक है, लेकिन कुछ चुंबकीय क्षेत्रों को इतना मजबूत बना रहा है कि तार आपके 'गुंजाइश जांच से आपके' दायरे तक, एक एंटीना की तरह काम करता है। शोर के 2.55 Vpp उठा रहा है।

अगर मैं तुम होते तो मेरे अगले कदम होते:

1. TLC5940 डेटाशीट के पेज 3 पर उल्लिखित "17 V MAX Vo" की तुलना में कम बिजली की आपूर्ति का उपयोग करें - 12 VDC और 15 VDC बिजली की आपूर्ति बहुत आम हैं।
2. तारों को पीछे करके चुंबकीय शोर को कम करने का प्रयास करें
3. 5V नियामक के लिए अधिक फ़िल्टरिंग जोड़ें
4. ध्यान से पढ़ें और बचने के शोर युक्तियों को लागू करने का प्रयास करें ।

चुंबकीय शोर

आपका उच्च-चालू लूप +12 VDC बिजली की आपूर्ति से चलता है, एलईडी श्रृंखला के एक छोर तक, एलईडी श्रृंखला के माध्यम से, TLC इनपुट पिन तक, TLC ग्राउंड पिन से, बिजली आपूर्ति के GND कनेक्टर में वापस जाता है, और +12 VDC कनेक्टर फिर से बाहर। इस लूप द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र इस लूप का क्षेत्र है (जिसे आप अलग-अलग तारों को व्यवस्थित करके नियंत्रित कर सकते हैं) इस लूप के वर्तमान से गुणा किया जाता है (जिस पर आपका थोड़ा नियंत्रण है)।

इस लूप के क्षेत्र को कम करने की कोशिश करें। इस लूप को 2 भागों में तोड़ने पर विचार करें:

कम आवृत्ति लूप: कंडक्टर की एक जोड़ी, टीएलसी चिप के पास एक बड़े कैपेसिटर को बिजली की आपूर्ति से चलने वाली केबल में, कम से कम सीधे उस संधारित्र को +12 वीडीसी और जीएनडी कनेक्टर्स को बिजली की आपूर्ति से जोड़ने पर। TLC चिप का GND भी उस कैपेसिटर के एक छोर से जुड़ा हुआ है। (शायद 10 यूएफ सिरेमिक कैप के समानांतर एक बड़ा 470 यूएफ कैप)।

उच्च आवृत्ति लूप: कंडक्टर की एक मुड़ जोड़ी, एक केबल में जो टीएलसी चिप से एलईडी श्रृंखला तक चलती है। TLC चिप आउटपुट को एक छोटे रेसिस्टर (शायद 10 ओम?) से कनेक्ट करें, और उस रेसिस्टर के दूसरे सिरे को ट्विस्टेड पेयर के एक कंडक्टर से कनेक्ट करें। TLC चिप के पास बड़े संधारित्र के +12 VDC पक्ष की जोड़ी के दूसरे कंडक्टर को कनेक्ट करें।

जैसा कि रॉकेट सर्जन सर्जन ने बताया, एक कम-पास फिल्टर मदद कर सकता है:

• आरसी कम-पास फिल्टर: जीएनडी को उस छोटे अवरोधक के केबल की तरफ से एक बहुत छोटा संधारित्र मदद कर सकता है, लेकिन बहुत बड़ा संधारित्र पीडब्लूएम मॉड्यूलेशन को गड़बड़ कर देगा
• फेराइट लो-पास फिल्टर: पूरे केबल के चारों ओर फेराइट चोक, या 2 फेराइट बीड्स, मुड़ जोड़ी के प्रत्येक कंडक्टर के आसपास एक, या दोनों मदद कर सकते हैं।

चूँकि ऐसा लग सकता है कि TLC को +12 VDC से कनेक्ट करने की आवश्यकता नहीं है, यह सभी चीजों को एक तरह से वायर में आसान करता है जो सबसे खराब संभव लूप का उत्पादन करता है: 12 VDC पावर सप्लाई से असतत "+12 VDC वायर" एलईडी श्रृंखला के शीर्ष पर, उस तार और रिटर्न पथ (एलईडी श्रृंखला के माध्यम से वापसी पथ के बीच खड़े होने के लिए पर्याप्त कमरे के साथ, फिर एलईडी श्रृंखला के नीचे से टीएलसी तक और फिर टीएलसी के मैदान से) लूप क्षेत्र के एक वर्ग मीटर से अधिक के साथ, बिजली की आपूर्ति पर वापस पिन), बहुत सारे चुंबकीय शोर पैदा करते हैं।

(शायद यहाँ एक चित्र यह स्पष्ट कर देगा ...)

नियामक फ़िल्टरिंग

क्या बिजली की आपूर्ति वास्तव में इस वर्तमान को संभालने में सक्षम है? क्या बिजली की आपूर्ति और सिस्टम के बाकी हिस्सों के बीच लंबी केबल तेज उछाल दालों का समर्थन करने में सक्षम नहीं है?

क्या +12 VDC लाइन पर बड़े झूलों को संभवतया अपर्याप्त CMRR के कारण 5V नियामक के माध्यम से युग्मित किया जा रहा है, या शायद +12 VDC लाइन को इतना नीचे खींचा जा रहा है कि 5V नियामक "आपके अन्य उपकरणों को रीसेट करने के लिए" कम "पर्याप्त" ?

मैं पहले एक त्वरित परीक्षण के लिए जाऊंगा: अपने +5 वी नियामक को दूसरे बिजली की आपूर्ति (जैसे, +१० वी बिजली की आपूर्ति) से पूरी तरह से स्वतंत्र ड्राइव करें + १२ वी बिजली की आपूर्ति से आपके एल ई डी ड्राइविंग, बिजली की आपूर्ति को जोड़ने वाले जीएनडी को छोड़कर ।

यदि एक दूसरी बिजली आपूर्ति समस्या को ठीक करने लगती है, तो शायद अधिक नियामक फ़िल्टरिंग सिस्टम को एकल बिजली आपूर्ति बंद करने की अनुमति देगा: शायद आपको केवल एक छोटे अवरोधक और डायोड को +12 VDC से नियामक विन के पिन में जोड़ना होगा । शायद नियामक के विन पिन से जीएनडी में अधिक या बड़े कैपेसिटर भी जोड़ते हैं।

सबसे अच्छा डिकूपिंग कैप्स

यदि आप वास्तव में जानते हैं कि शोर आवृत्तियां क्या हैं, तो दबाने के लिए सबसे अच्छा डिकूपिंग कैप जो उन आवृत्तियों पर सबसे कम प्रतिबाधा के साथ कैप हैं। ( उन आवृत्तियों पर भौतिक कैपेसिटर का वास्तविक प्रतिबाधा, 1 / jwC द्वारा गणना की गई सैद्धांतिक प्रतिबाधा नहीं )। आप एक "प्रतिबाधा बनाम आवृत्ति चार्ट" का उपयोग करते हैं जो कुछ इस तरह दिखता है:

(तमारा शमित्ज़ और माइक वोंग से। "बाइपास कैपेसिटर का चयन और उपयोग करना" )।

ऐसे चार्ट हमेशा दिखाते हैं कि, बहुत कम आवृत्तियों पर, बड़े समाई मूल्य सर्वोत्तम हैं; बहुत अधिक आवृत्तियों पर, शारीरिक रूप से छोटे पैकेज सबसे अच्छे होते हैं।

एक वास्तविक प्रतिबाधा-बनाम-आवृत्ति चार्ट मुरता चिप अखंड सिरेमिक कैपेसिटर कैटलॉग के पृष्ठ 61 पर है ।

Answer 3

आपका शोर यादृच्छिक नहीं है, और बजने जैसा लगता है।

• प्रभावी रूप से सर्किट एक उच्च आवृत्ति वाली पल्स स्रोत है जिसके अंत में बंद एल ई डी की समाई के साथ आगमनात्मक केबल को तेज वृद्धि / गिरावट के साथ लोड किया जाता है।

• केबल में नैनोहेनेरी, माइक्रोनीरी रेंज में इंडक्शन है

• कैपेसिटेंस प्रति एलईडी लगभग कुछ पीएफ है

तो सुझाव, जवाब, PWM आउटपुट और लोड के बीच लो-पास फिल्टर को जोड़ने के लिए हो सकता है।