Проблема с питанием ATmega168 + 5кВт ДПТ

[r0st]

Имеется система управления двигателем на основе контроллера ATmega168, который выдает управляющий сигнал ШИМ для полумостового преобразователя на нижней плате. Все это предназначено для вращения двигателя 4.8 кВт. Контроллер и драйверы полевиков питаются от одного аккума 12В, на полумост же поступает питание от последовательных 4х12В аккумуляторов. Двигатель подключен между средней точкой полумоста (клемма GSM) и землей. Обе платы располагаются друг над другом в алюминиевом корпусе, как показано на рисунке.
Все было бы хорошо, если бы не одна проблема, которая состоит в том, что питание на выходе стабилизатора 7805 выглядит примерно как показано на осциллограмме красным цветом. Референсное напряжение АЦП выставлено на вход AVCC, поэтому там тоже выходят такие же колебания.
"Благодаря" этому при управлении скважностью ШИМ при помощи потенциометра (Замер на АЦП происходит каждый 20й импульс в прерывании таймера) во время увеличения примерно до 40% увеличение ширины прекращается до тех пор, пока не накручивается около 60% и происходит скачок 40-›60%, так как в этом промежутке не происходит обработка прерывания, видимо по причине нестабильного питания (надеюсь понятно объяснил ). При этом по видимому происходит перезагрузка контроллера, поскольку в терминале (через RS232) постоянно заново пишется стартовое сообщение.
Теперь вопрос:
Каким образом можно избавиться от колебаний и стабилизировать питание +5В?

[alvadep]

Есть несколько замечаний.
1. В цепи сброса надо поставить конденсатор мкФ эдак 10 на землю и диод параллельно R5, катодом на +5В.
2. По питанию ВЧ емкость (0,1 мкФ) должна быть как можно ближе к ногам процессора. Где она?

P.S. Еще не мешало бы поставить экран между платами.

[С.М.С]

Питание модуля АЦП следовало сделать через LC фильтр, как в документации.

[Vastok83]

Оговорюсь сразу, что не электронщик, а программист.
То что я увидел:
1) Зачем диод D1?
2) Конденсатор С4 должен быть в 10 раз больше.
3) Reset должен быть подтянут через RS цепочку. Получается, что контроллер у Вас еще не запитан, а RESET уже подтянут.

p.s. Программа должна стартовать с задержкой (выставляется фьюзами и RS цепочкой на Reset), ...вся схема на момент старта программы, должна быть запитана.

[niXto]

1) Зачем диод D1?

От переполюсовки, все правильно

2) Конденсатор С4 должен быть в 10 раз больше.

В этом и причина. Минимум 470 мкф, лоу-еср и на правильной земле. Сплошную землю по нижнему слою платы придумали трУсы? Ну так ипитесь теперь с помехами на своих 5 кВт...

Получается, что контроллер у Вас еще не запитан, а RESET уже подтянут.

У контроллера есть внутренняя задержка, ресет можно вообще на плюс посадить.

[alvadep]

В условиях больших импульсных помех по питанию я бы не рекомендовал подключать сброс непосредственно к плюсу. Большая вероятность того, что контроллер будет просто сбрасываться (перезапускаться) от помех. При подключении к плюсу через резистор и при отсутствии конденсатора на ножке RES результат будет тот же.

P.S. По поводу "земли". Прочтите статью и поймете в чем ошибка такой разводки "земли" как у Вас.

[r0st]

1. В цепи сброса надо поставить конденсатор мкФ эдак 10 на землю и диод параллельно R5, катодом на +5В.

Сейчас попробую. Похоже на то, что контроллер сбрасывается от помех.

2. По питанию ВЧ емкость (0,1 мкФ) должна быть как можно ближе к ногам процессора. Где она?

Есть такая, прям на ноги припаял.

Сплошную землю по нижнему слою платы придумали трУсы?

Есть там сплошная (ну почти) земля.

Питание модуля АЦП следовало сделать через LC фильтр, как в документации

Прочтите статью и поймете в чем ошибка такой разводки "земли" как у Вас.

Уже исправляю все это.
Статья, кстати, интересная, спасибо.

[Sinthez]

В условиях больших импульсных помех по питанию я бы не рекомендовал подключать сброс непосредственно к плюсу. ...

Может все таки супервайзер посоветуете, микруха то копеечная.

Вот и статья по теме

[r0st]

Не особо что-то поменялось. ШИМ продолжает увеличиваться скачком, только теперь с ~15% до ~65% если в сторону увеличения и с ~45% до ~15% если потом уменьшать.
Изменил схему согласно рекомендациям - поставил LC фильтр после C (L=47 uH, C=4.7 uF) на вход микроконтроллера, но до 100 nF стабилизирующего конденсатора, который припаян прямо на ноги.
Увеличил C4 до 470 uF. Отделил землю контроллера от общей земли, перерезав площадку земли справа от контроллера, и соединив снова проводком слева. 22 pF конденсаторы подключены теперь к "чистой" земле контроллера.
Осциллограммы показывают:
1)Напряжение питания до фильтра
2)Напряжение питания после фильтра (клемма GND осциллоскопа на ноге атмеги)
3)Самый загадочный график - клемма GND осциллоскопа на общей земле схемы, щуп - на этой же клемме.
4) как и 1, только розовым цветом и на общей осциллограмме (GND каналов осциллоскопа не связаны).

Ах, да, еще я не отметил диод и конденсатор на RST.

[r0st]

на всякий случай приведу код прошивки

#define ATMEGA168  1

int		istwert;
int		sollwert = 0;
char 	err = 0;
char 	pwmMode = 1;
char 	adcDelay = 0;
char	pwm_value = 0;
int 	test = 0;

#include "system.h"
#include "util/delay.h"
#define TERMINAL_PORT 0

void USART_Transmitt_4b(int, char);

int pwm = 0;
char count = 20;
int i = 0;

int main(void)
{
	begin:
	SREG |= (1‹‹7);
	TIMSK0 |= (1‹‹OCIE0A);
	TCCR0A |= (1‹‹WGM01);
	TCCR0B |= 0;

	//	USART Aktivieren
	USART_Init(57600, INT, 0);
	Terminal_Init(0);
//	UBRR0 = (unsigned int) (F_CPU/8/115200)-1;
//	UCSR0A |= (1‹‹U2X0);

//	ADC Aktivieren auf Kanal 0
	ADC_Init(REFEXTERN, 128, 1);
	ADC_Channel(SINGLE, 0, 0);

//	PWM Initialisierung
	PWM_Init_Timer1('A',8,FAST_PWM,124);
	TIMSK1 |= (1‹‹TOIE1);


	DDRB |= (1‹‹DDB3);
	DDRC |= (1‹‹DDC4) | (1‹‹DDC5);

// 	Analog Comparator
	ACSR |= (ACME‹‹1) | (1‹‹ACIE) | 2;

	// Normalbetrieb
	do
	{

		if (pwmMode)	pwm = sollwert/8;
		else 			pwm = pwm_value;

		// Begrenzung auf 94,4% PWM
		if	( pwm ‹ 117)	PWM_Set_Timer1('A',pwm);
		else				PWM_Set_Timer1('A',117);


		if (pwm › 62) 	OCR0A = pwm/2+110+adcDelay;
		else			OCR0A = pwm/2+172+adcDelay;

	}
	while(!err);

	// Notbetrieb
	do
	{
		Toggle('B',3);
		i = 0;
		while (i‹=300)
		{
			_delay_ms(1);
			i++;
		};
	}
	while(err);
	goto begin;

	return 0;
}

// Zaehlen von Impulsen und starten Verzoegerung von ADC
ISR(TIMER1_OVF_vect)
{
		if (count == 10)
		{
			TCCR0B = (1‹‹CS01);
			count=20;
		};
		count-=1;
//		Set('B',3);
//		Clear('B',3);
}

// ADC Messung
ISR(TIMER0_COMPA_vect)
{
	TCCR0B = 0;
	TCNT0 = 0;
	Set('C',4);
	if (test ›= 1)
	{
//		_delay_us(15);
		Set('B',3);
		ADC_Channel(SINGLE, 3, 0);
		ADC_Start(SINGLE);
		ADC_Finished();
		istwert = ADC_Get_Value();

		USART_Transmitt_4b(istwert,0);
		USART_Transmitt_Char('!',0);
		USART_Transmitt_Char(pwm,0);
		test-=1;
		if (test == 400) pwm_value = 30;
		Clear('B',3);
	};
		ADC_Channel(SINGLE, 0, 0);
		ADC_Start(SINGLE);
		ADC_Finished();
		sollwert = ADC_Get_Value();

	Clear('C',4);
}

/*
// Notaus
ISR(ANALOG_COMP_vect)
{
	TCCR1A = 0;
	TCCR1B = 0;
	Clear('B',1);
	err = 1;
}
*/

void USART_Transmitt_4b(int value, char port)
{
int d3,d2,d1,d0,di;

	if (value‹0) { USART_Transmitt_Char('-',0); value = value * (-1); }

	d3=value/1000;
	di=value%1000;
	d2=di/100;
	di=value%100;
	d1=di/10;
	d0=di%10;
	USART_Transmitt_Char(d3+48,port);
	USART_Transmitt_Char(d2+48,port);
	USART_Transmitt_Char(d1+48,port);
	USART_Transmitt_Char(d0+48,port);
}