Eliminazione disturbi su alimentazione

[resca]

Buon giorno! Visto mio background, visibile nella sezione benvenuto, spero mi perdonerete per termini forse non appropriati nella descrizione del problema. Spero di avere indovinato la sezione, visto che il problema esula comunque dal fatto che ci sia di mezzo un microcontrollore.

In sostanza e semplificando, con un ESP32 comando un "motore" per tapparelle, attraverso due relay (sono in serie: uno determina la direzione, l'altro il movimento). Un progetto sostanzialmente identico ma con un ESP8266 mi funziona da oltre 3 anni su 5 tapparelle praticamente senza problemi. Con ESP32, ho dei crash ogni volta che un relay apre e molto spesso quando chiude.

Dopo innumerevoli prove, sono arrivato a questa configurazione "ridotta":
-linea 230V che alimenta il P.S. 3.3VDC, il comune del motore (nota 1) e uno switch on-off-on per il comando diretto del motore.
-i 3.3V hanno due condensatori all'ingresso della scheda con l'ESP da 47uF e 0.1uF in parallelo (nota 2) ed un secondo 0.1uF sui pin di alimentazione dell'ESP.

In questo modo, l'ESP lo lascio girare in idle e solo attivando lo switch va in crash. Mi sembra quindi evidente che il problema non è il codice ma una maggiore criticità dell'ESP32 a disturbi esterni rispetto all'ESP8266.

A questo punto, con oscilloscopio collegato sui pin di alimentazione dell'ESP, ho notato con raccapriccio che ho degli spike di oltre 19V PP! Leggendo qua e là, mi è sembrato di capire che serviva mettere un "snubber" sullo switch. Costruito alla bell'e meglio con un condensatore da 0.01uf ed una R da 43 Ohm, (avevo dei C ad alta tensione e delle R da 2W con quei valori) ho notato un enorme miglioramento ma anche due cose curiose:
-Con il C collegato dal lato alimentazione e la R lato motore, va molto meglio che nel verso opposto.
-Se installo un solo snubber non ha effetto sullo switch che chiudo/apro ma sull'altro (Nota 3).

In queste condizioni, vedo uno spike di "soli" 6.6V PP (la durata è di 1-2 uS in chiusura e ~6 uS in apertura) e tutti in campo positivo. L'ESP non va più in crash. Anche tornando a comandare il motore dall'ESP tramite i relay non ho più alcun crash.

Le domande:
-Posso migliorare ulteriormente l'alimentazione dell'ESP, magari con una sorta di filtro prima del PS? Oppure agendo dove?
-E' accettabile/normale che un qualunque microcontrollore con simili sovratensioni funzioni e non esploda?

Grazie.




Nota 1: il cosiddetto motore, in realtà è un cilindro sigillato che contiene un motore asincrono "trifase", un condensatore e due switch di fondo corsa. Escono 3 fili: comune, salita, discesa. I due sensi di marcia si ottengono inviando tensione ad un capo o all'altro del condensatore.
Nota 2: ho effettuato diverse prove da 0 + 0 fino 4700 + 0.1 e questa si è rivelata la meno-peggio.
Nota 3: il motore ha 3 fili: uno è il comune, gli altri due determinano il senso di rotazione. Devo quindi inviare tensione al filo A per la salita oppure a B per la discesa. Intendo dire che se, per esempio, invio tensione al filo A, lo snubber che mi attutisce il disturbo è quello sul filo B. Questo è molto positivo in quanto non potrei mettere altri due snubber in parallelo ai due switch interni di fondo corsa ma me ne sfugge la ragione.

[Fabrizio_Br.]

Ciao, ti consiglierei di mettere un'induttanza di blocco (1 o 2 spire su un tiroide oppure fare passare il cavo attraverso un filtro antirumore come quelli che si trovano su alcuni cavi USB per computer oppure prima dello spinotto dei caricabatterie per pc) sul filo "live" oppure di mettere un filtro di modo comune sull'alimentazione DELL'ESP (magari lo puoi smontare direttamente da un alimentatore switching o puoi farlo te, considera che la corrente che passa non è molto alta, quindi la resistenza del filo non dovrebbe creare problemi).
Sennò puoi anche provare a schermare con stagnola o a inserire in qualche scatoletta metallica l'ESP... A te la scelta
Buona serata,
Fabrizio

[resca]

Grazie della risposta, Fabrizio!

Nel frattempo, ho fatto molte altre prove ed ho riscontrato un fatto che, per me, è sconcertante e mi fa pensare che la soluzione possa essere molto più complicata. Ho alimentato l'ESP con una batteria! Non c'è quindi alcun collegamento tra lui e la rete. Comando il motore con uno switch manuale e, quando chiude o apre, vedo comunque lo spike sull'alimentazione!
Infatti la bobina di modo comune (che ho trapiantato con annessi e connessi) non fa niente. Ho provato anche a metterla sul "ramo" che alimenta il mrtore.

Non mi è chiarissimo dove dovrei mettere il toroide antirumore: per live, intendi la fase che va al motore? Solo su un conduttore ed il neutro resta fuori? A monte o a valle dello switch?

Per quanto riguarda il discorse della schermatura, peccato che l'ESP lavori in WiFi e se lo racchiudo in una scatola metallica perdo la connessione.

Visto che quello che ha comportato, comunque, un enorme miglioramento, sono i due snubber che, però, non ho assolutamente calcolato ma realizzato con quello che avevo in casa, non è possibile che realizzandoli a regola d'arte possano risolvere?

Ancora una domanda: la massa della scheda su cui ho l'ESP, realizzata con generosi ground planes, la devo forse collegare alla terra? O ci vanno dei condensatori verso la terra? Attualmente è isolata.

[Fabrizio_Br.]

Ciao, con toroide sul "live" intendevo di creare un'induttanza sulla sola fase in modo da attenuare le correnti differenziali ad alta frequenza, ma a quanto pare non è questo il problema.
Direi che il ground plane dell'ESP potresti accoppiarlo alla massa dell'impianto elettrico tramite un condensatore in classe Y o Y2 (quelli ceramici blu che trovi tra primario e secondario degli switching), con una capacità tra 0.1 e 1 nF.
Poi siccome dici che lo snubber funziona, potresti provare ad aumentare la capacità portandola per esempio a 22nF e poi magari potresti provare a giocare anche con la restenza, variando tra 33 e 100Ohm

[resca]

Fabrizio, non so come ringraziarti!
Farò sicuramente tutte queste prove. Purtroppo non a breve in quanto ho altri impegni prioritari oltre agli obblighi delle feste! Darò sicuramente un feed-back che, però, posso immaginare, non sarà prima di metà gennaio.

[Fabrizio_Br.]

Tranquillo, in qualità di studente liceale so benissimo cosa vuol dire avere degli obblighi che tengono lontani dai propri interessi

[Fabrizio_Br.]

Poi una domanda forse scontata... I relays, hanno un diodo di ricircolo in antiparallelo alla bobina?

[resca]

Si, si, certo che ci sono i diodi. Anzi: prima erano 1N4007 e poi li ho sostituti con degli schottky!

Pero', come dicevo, anche comandando il motore con uno switch esterno e scollegando completamente l'ESP ho comunque quello spike quando lo switch chiude o apre.

Sono riuscito, pero', a fare un'altra prova ed ho scoperto (roba che voi elettronici penso sappiate benissimo) che, se collego la massa col puntale dell'oscilloscopio vedo comunque quegli spike se mi metto vicino (fino a mezzo metro) allo switch. Quindi il problema e' sicuramente (odio usare questa parola...) dovuto a questo motore ad induzione ed il mio incubo sono anche i due switch interni, di fondo corsa, a cui non posso mettere mano.

Come dicevo inizialmente, lo snubber che ha più' effetto non e' quello relativo al contatto che apre-chiude ma quello relativo all'altro ramo e questo mi spiazza abbastanza. L'ho riscontrato installandone solo uno. Appena riesco a metterci mano proverò' a cambiare i valori, come da te suggerito.

La mia impressione e' che il grosso del disturbo, arrivi dal cavo che non viene utilizzato, collegato ad un polo del motore e del condensatore di avviamento. Puo' essere?

Ho anche fatto un'altra scoperta... il tutto e' installato dentro al telaio di un serramento: una struttura scatolata di acciaio zincato. Ho scoperto che non e' messo a terra e vorrei provare a collegarlo. Ha senso?

[Fabrizio_Br.]

Ciao, direi che ogni collegamento a massa di una struttura metallica è sempre ben accetto, poi se i disturbi irradiati via etere sono così tanti non è proprio normale.. Comunque potresti provare a mettere tra fase e neutro dei condensatori di filtro da 100nF e poi non so cos'altro aggiungere per i disturbi irradiati, dato che in quel campo non ho ancora avuto molta esperienza... Potresti andare su un video di Pier inerente ai disturbi, magari quello sull'accoppiamento capacitivo o quello sui filtri EMI e aggiungere un commento descrivendo molto brevemente il problema e dicendo che hai aperto un post sul forum... Secondo me una settimana massimo e sarà qui a scriverti anche lui

[resca]

Allora, sono finalmente riuscito a collegare la terra di casa al telaio metallico della porta-finestra che, di fatto, alloggia sia il motore incriminato che i relay che l'ESP anche se, quest'ultimo, si trova a 1.20m dai primi due.
Il "disturbo" si è ridotto a circa 1/3 o 1/4 rispetto a prima e non ho riscontrato più alcun reset. Magari insisterò anche nell'ottimizzazione degli snubber ma penso di poter considerare chiuso il problema.
Grazie ancora delle "dritte".