روش های رفع نویز AVR

میکروکنترلر AVR یکی از میکروکنترلرهای پرکاربرد و پرطرفدار در بازار می باشد که در پروژه های بسیاری مورد استفاده قرار گرفته و میگیرد. شاید برای شما هم این ابهام بوجود آمده باشد که آیا میکروکنترلر AVR برای کار در شرایط صنعتی و پرنویز ، میکروکنترلر مناسبی است یا باید به سراغ انواع دیگر میکروکنترلر مانند PIC رفت ؟ هر چند به صورت عادی میکروکنترلر PIC نسبت به نویز حساسیت کمتری دارد و در شرایط پرنویز پایداری بالاتری دارد ، اما این بدان معنی نخواهد بود که AVR نمی تواند در شرایط پر نویز عملکرد مناسبی داشته باشد.

    اما برای اینکه بتوانیم از AVR در محیط های پر نویز استفاده کنیم راهکار های زیادی وجود دارد ، زیرا صرفا قرار گرفتن AVR در ک محیط پر نویز باعث ایجاد آشفتگی در مدار ما نخواهد شد ، بلکه چیزی که نگران کننده است ، راه یافتن نویز محیط به داخل میکروکنترلر و تاثیر بر مدارات منطقی درون میکروکنترلر است لذا ضروریست تا در مدار هایی که طراحی میکنیم تدابیری برای فیلتر کردن و جلوگیری از ورود نویز به داخل دستگاه یا میکروکنترلر در نظر بگیریم.

مواردی که AVR را آسیب پذیر می کند :

•  راه یافتن نویز و عدم فیلتر کردن نویز در بخش تغذیه مدار
• تاثیر نویز بر مقادیر ورودی و خروجی
• تاثیر میادین الکترومغناطیسی روی چیپ AVR

تغذیه میکروکنترلر یکی از بخش های بسیار مهم است برای پیشگیری از نویز است به چند دلیل :

• انتقال نوسانات شبکه به میکروکنترلر در مدار هایی که از برق شهر تغذیه می شوند.
• انتقال نوسانات ایجاد شده توسط بار های نزدیک به مدار مانند موتور های AC که در هنگام روشن شدن نوسان شدیدی در برق ایجاد می کنند
• انتقال برخی امواج الکترومغناطیسی محیط به داخل دستگاه

با توجه به موارد ذکر شده ضروریست که در قسمت تغذیه مدار موارد زیر را رعایت نماییم :

1. استفاده از منابع تغذیه سوییچینگ با خروجی دقیق و ثابت ( دقت نمایید در صورت استفاده از این منابع تغذیه حتی الامکان سعی نمایید مدار منبع تغذیه را در داخل جعبه مدار میکروکنترلر قرار ندهید و یا در صورتی که هر دو مدار در یک جعبه قرار دارند حتما بوسیله ی شیلد فلزی محفظه ی تغذیه را از محفظه میکروکنترلر جدا نمایید به گونه ای که کاملا در امواج ایزوله باشد. )
2.  استفاده از رگولاتور در صورت استفاده از منابع تغذیه ترانسی ( در صورتی که قصد دارید از ترانس به عنوان منبع تغذیه استفاده نمایید سعی کنید حداقل ترانس با خروجی 3 الی 5 ولت بیشتر از نیازتان تهیه نمایید و سپس بوسیله ی پل دیود و رگولاتور خروجی ترانس را پایدار و دقیق نمایید.)
3. در انتخاب رگولاتور دقت کنید ! سعی کنید رگولاتوری که استفاده می کنید از نظر جریان خروجی با جریان مورد نیاز شما متناسب باشد ، در غیر اینصورت علاوه برا اینکه رگولاتور شما دچار افت ولتاژ می شود ، با گرم شدن زیاد احتمال سوختن رگولاتور و از کارافتادن مدارتان نیز وجود دارد.
4. بین پایه گراند و ورودی رگولاتور یک خازن با ظرفیت بیش از 1000 میکروفاراد و یک خازن پلی استر 100 نانو فاراد قرار دهید.
5. بین پایه خروجی و گراند رگولاتور نیز یک خازن 100 نانو فاراد پلی استر و یک خازن الکترولیتی با ظرفیت بیش از 1000 میکروفاراد قرار دهید.
6. قرار دادن خازن 100 نانو فاراد بین پین های VCCو گراند AVR در نزدیکی پایه های میکروکنترلر
7. در محیط های صنعتی در صورتی که دلیل خاصی برای استفاده از ولتاژ تغذیه پایین برای AVR ندارید سعی کنید ولتاژ ایمن ماکزیمم را انتخاب نمایید ( به عنوان مثال میکروکنترلر Atmega32A را هم می توان با ولتاژ 3 ولت راه اندازی نمود و هم با ولتاژ 5 ولت ، در صورتی که ضرورت خاصی برای انتخاب ولتاژ پایین ندارید ، بهتر است ولتاژ 5 ولت را انتخاب نمایید زیرا در این ولتاژ Noise Margin نسبت به حالت 3 ولت کمی بیشتر و در نتیجه تاثیر نویز کمتر است)
8. سعی کنید حتی الامکان تغذیه وسایل جانبی متصل به AVR را از یک منبع تغذیه مجزا یا یک رگولاتور مجزا تامین نمایید علی الخصوص وسایلی نظیر موتور های DC و سایر تجهیزاتی که جران لحظه ای بالایی در هنگام راه اندازی نیاز دارند. برای این وسایل در نزدیکی پایه های تغذیه شان ، خازن های مناسب قرار دهید. در صورتی که از چند رگولاتور استفاده می کنید سعی کنید قسمت های مختلف را بوسیله ی دیود و خازن از یکدیگر جدا کنید تا تاثیر به کمترین میزان برسد.
9. در صورتی که از رله استفاده می کنید ، یک دیود معکوس با بوبین رله موازی کنید.
10. سعی کنید هرگز از پین های AVR جریان نکشید. از ترانزیستور ها و درایور ها برای تقویت جریان استفاده نمایید.

در طراحی PCB نیز چند نکته را به یاد داشته باشید

1. در فضا های خالی مدار از شیلد هایی که به گراند متصل شده اند استفاده نماید علی الخصوص در نزدیکی و زیر محل قرار گیری AVR
2. سعی کنید Track ها کمترین مسیر ممکن را طی کنند.
3. ترک های حامل جریان های متناوب یا ترک های ورودی های غیر ایزوله که از محیط خارج وارد می شوند را در نزدیکی ترک های ورودی / خروجی میکرو قرار ندهید.
4. ترک های تغذیه را در مدار از کوتاه ترین مسیر به مصرف کننده برسانید.
5. مدارات سوییچینگ فرکانس بالا را در کنار میکرو قرار ندهید.

نکته ی دیگر که دارای اهمیت بالایی است ، جعبه مدار است ، سعی کنید مدار را برای حفاظت از نویز شدید در جعبه های فلزی قرار دهید، در صورتی که استفاده از جعبه فلزی محقق نیست ، می توانید از فویل آلومینیوم در داخل جعبه های پلاستیکی برای ایجاد شیلد استفاده نمایید.

ضمنا سعی کنید ورودی سنسور ها ، سیم های ارتباطی و سایر مواردی که از خارج به میکروکنترلر متصل می شوند ترجیحا ایزوله شوند و در صورتی که امکان ایزوله کردن برایتان وجود ندارد فیلتر های نویز گیر لازم را نصب نمایید.

در صورت امکان WatchDog Timer را در برنامه فعال کنید تا در صورتی که میکرو هنگ کرد ، ریست شود.