Cómo eliminar ruidos eléctricos en microcontroladores Pic.


Uno de los grandes inconvenientes de los microcontroladores PIC, es la sensibilidad a los ruidos eléctricos. 

Cuando diseñamos un circuito con PIC, este probablemente funcione correctamente en un simulador como PROTEUS o en el Protoboard, pero cuando nuestro circuito, deba accionar o activar cargas de potencia y recibir señales del mundo real, entonces comenzaran los problemas con los ruidos eléctricos.

Debemos aclarar que los ruidos eléctricos, no afectan a todos los circuitos por igual. Si el circuito con PIC solo genera señales de control, los ruidos eléctricos pueden ser eliminados fácilmente, con la ayuda de simples condensadores cerámicos y en algunos casos, con algunas bobinas.

Ruidos eléctricos vistos en osciloscopio.


Cuando nuestro circuito involucra el accionado de etapas de potencia, con relés, contactores, triacs, FET, etc, los cuales a su vez alimentan motores y otras cargas de alto consumo de corriente, el funcionamiento del PIC se puede ver seriamente afectado, debido a los ruidos eléctricos.

Para resolver el problema con los ruidos eléctricos, debemos actuar de forma pro activa, es decir tener en cuenta todos los detalles de nuestro circuito, antes de construirlo en forma definitiva. 

Para ello debemos tener en cuenta, de que el microcontrolador  es un circuito digital y que debe tratarse como tal. Suena muy obvio, pero a veces esto no se toma muy en cuenta, por parte del diseñador. 

A continuación, damos las primeras indicaciones para darle estabilidad a un circuito digital.


1- Utilizar el famoso condensador de Bypass, (0.1uF) entre los pines de alimentación (VCC y GND) del microcontrolador (lo mas cerca posible) y de todos los demás circuitos integrados del circuito (si los tiene).


Condensador bypass.

2- No dejar pines sin conexión. Llevarlos a  GND, habiendo programado esos pines como salida y otorgándoles un valor de 0 (se pueden conectar directamente).

3- Utilizar los condensadores de aterrizado del cristal (si se utiliza). Usualmente estos son de valores, entre los 15 y 22 pf (consulte la datasheet de su microcontrolador).

4- Si su diseño lo permite, utilice el Reset por Hardware (Resistencia y condensador). Este es más efectivo y estable, que el Reset por software.


Reset externo en Pic

5- Si el microcontrolador debe leer botones, pulsadores y/o interruptores. Conecte un condensador de 0.1uF entre el pin de entrada y tierra (GND),  para eliminar el efecto “antena”, que producen los pines de entrada, del microcontrolador.


Condensador bypass entrada Pic.


Evitar los ruidos eléctricos es todo un dolor de cabeza, pero para circuitos sencillos con microcontroladores y que se alimenten con baterías, las anteriores recomendaciones serán suficientes, para un correcto funcionamiento del circuito.


Para circuitos más complejos, debemos tener en cuenta otra serie de recomendaciones, como las siguientes:

6- Si el circuito maneja etapas de potencia, lo mejor es, utilizar una fuente independiente para el microcontrolador.

7- Utilice conexiones a tierra separadas, para el microcontrolador y  la etapa de potencia (GND Digital) y (GND Análoga).

8- Utilice el optoacoplador, para aislar el o los terminales de salida hacia la etapa de potencia. Esto evita que se induzcan ruidos hacia el microcontrolador.

9- Calcule un filtro “apaga chispas” en caso de utilizar relés y contactores.


Apaga chispas para Pic


10- Diseñe el circuito impreso, con una buena área  para GND (plano de masa), con conexiones cortas entre componentes y líneas de tierra que partan de un solo punto.


Plano de masa.


11- Utilice gabinete metálico. Este favorece la disminución de ruidos eléctricos, si se conecta a tierra desde diferentes puntos del mismo. 

Si alguna vez destapó un monitor de PC de tubo de rayos catódicos, habrá notado la cantidad de conexiones a tierra que posee y que parten desde diferentes ubicaciones. Precisamente, es para eliminar los ruidos eléctricos e interferencias.



Conexiones de tierra monitor PC.


Pero todas estas indicaciones, no servirían sino contamos con una buena fuente de alimentación. Esta debe ser lo menos ruidosa posible (sin ripple) y en la que debemos tener algunas consideraciones.

Fuente de alimentación de bajo ripple


En la entrada de la fuente tenemos a C1 de 2200uF, el cual filtra el voltaje DC proveniente de la rectificación del voltaje AC. Luego encontramos un filtro pasabajos RC, formado por R1 (2.2 Ohmios) y C2 de 220uF. 

Este filtro RC esta sintonizado a una frecuencia de 32hz  ...328hz todas las frecuencias por encima de esta, serán eliminadas, con lo cual queda el circuito protegido contra ruidos de artefactos de uso común, como: Licuadoras, taladros, lámparas etc.

El regulador de voltaje 7805 es el componente activo de la fuente de alimentación, el diodo D1 (1N4001) protege al circuito contra inversiones de corriente, provocadas por cargas inductivas. 

El diodo D2 (1N4148) provee 0.5 Vdc  adicionales, en caso de que una caída súbita de voltaje, pueda hacer descender el voltaje de alimentación del microcontrolador, al punto de hacerlo reiniciar.

Finalmente, tenemos una red de filtrado formada por C3 a C8, los cuales forman filtros LC con las pistas del circuito impreso, para asegurar un filtrado mejor y eliminar oscilaciones parasitas.



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18 comentarios

comentarios
Anónimo
17 de abril de 2016, 13:28 delete

Muchas gracias por tus consejos.
Estoy teniendo un problema que creo que viene producido por los ruidos del circuito. Concretamente tengo una circuito de control con un pic16f877a y un circuito de potencia formado por reles que activan contactores y estos accionan cargas inductivas, motores de corriente alterna, trifasicos, y cuando se activan los relés, el micro se queda bloqueado y comienza a calentarse hasta quemarse. Esto solo pasa cuando tengo los reles en el circuito, si los quito y pongo leds a modo de simulación, todo va perfecto.
Probaré todos los consejos que has comentado y haber si se arregla el problema.
Si se te ocurre, la solución o algun consejo te lo agradecería enormemente.

17 de abril de 2016, 13:18


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25 de abril de 2016, 21:54 delete Este comentario ha sido eliminado por el autor.
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25 de abril de 2016, 21:59 delete

El filtro RC pasivo de la fuente tiene una frecuencia de corte 328.833 Hertz y no de 32 Hz.
Muy buena su explicación, felicitaciones.

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26 de abril de 2016, 10:46 delete

Hola Gherson Florez.El filtro pasabajos fue calculado con el programa Electronics Assistant V4.31 dando como resultado 32,883hz pero en las calculadoras en linea da como resultado 328.883hz ... parece que ese programa tiene un error. Respecto al comentario que has eliminado; el filtro no esta al revés pues lo forma R1 y C2 y no C1 y R1. Saludos.

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23 de mayo de 2016, 11:12 delete

Si se recalienta con los RELES y no con los LED me da a pensar en dos opciones de problemas; Uno Ruido que podrías probar con APAGACHISPAS; Dos si conectas las bobinas del Relay directo al micro pueden generar un consumo excesivo y eso es lo que te hace recalentar el Micro; si este es el Caso, Te recomiendo que actives los Reles mediante Transistores; Ya que disminuyen el consumo segun el BETA del Transistor o sea su Ganancia Si tiene una Ganancia Beta de 500, la corriente que tomaría del micro es la del Relay dividido 500 veces y eso evitaría el recalentamiento del micro.

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27 de mayo de 2016, 12:08 delete

hola a veces el pic funcionan los botones y otras no q puedo hacer

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14 de julio de 2016, 9:44 delete

Hola a todos.
Yo tengo un problema con un sistema de control basado en el PIC18F2550, está compuesto por un LCD el cual me manda el menú para el funconamiento, tengo sólo una salida a un relevador RAS-1210, el cual alimenta a un contactor, todo funciona bien hasta que el contactor funciona, en ese momento en el LCD aparecen carácteres que nada que ver con el funcionamiento. El contactor maneja un motor trifásico, pero el motor no es el problema, ya que si desconecto el contactor y lo manipulo manualmente, no se me presenta problema alguno. Espero alguien me pueda ayudar. Saludos

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16 de julio de 2016, 19:03 delete

muchas gracias por la fuente! fue la solucion al problema de reinicio que se producian por los reles.

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19 de julio de 2016, 14:37 delete

Me alegra mucho que te sirva la información. Gracias por comentar.

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15 de septiembre de 2016, 21:10 delete

muy buena tu información, GRACIAS. Actualmente estoy diseñando una tarjeta de control para una lavadora industrial... y estaba buscando como proteger al micro de ruido y consejos sobre que debe llevar para realizar una buena la tarjeta.

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16 de septiembre de 2016, 15:02 delete

Te deseo mucho éxito con tu proyecto. Saludos.

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12 de octubre de 2016, 21:21 delete

Hola si tengo una entrada de voltaje de 12 o 24 sirve el circuito o tengo q cambiar valores de capacitores ??

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12 de octubre de 2016, 23:03 delete

Hola, solo debes poner capacitores con voltajes superiores al de la tensión de entrada, pero no se recomienda que sea superior a 12v. El valor de la capacidad es el mismo.

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19 de octubre de 2016, 20:08 delete

Hola, excelente articulo, estoy aplicando lo aprendido, tengo una duda con el filtro pasa bajos, la resistencia dice 2.2 Ohmios, te refieres a 2.2k ??

Saludos

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19 de octubre de 2016, 20:15 delete

Hola, la resistencia del circuito es de 2.2 ohm. 2.2k es 2.200 ohm. Saludos

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19 de octubre de 2016, 21:20 delete

Muy amable, no había visto esa medida antes, pero ahora veo que existen. hemos buscado ya un rato en la web respecto a este tema, y este uno de los mas completos. gracias por la pronta respuesta.

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11 de noviembre de 2016, 22:01 delete

hola, gracias por la informacion aunque no he logrado solucionar mi problema de ruido en el conversor adc, estoy haciendo un osciloscopio usb de bajo costo con el pif 18f2550 y maximo ancho de banda de 20khz, probe colocando los condensadores de los cristales y lo pines que no uso como salidas conectadas a tierra y nada, sigue un poco de ruido en la graficacion de la señal, si la veo con un osciloscopio convencional no se ve ruidosa, estoy usando precision de 8 bits asi que no deberia variar tanto. estoy por rendirme con el adc de estos pic. tengo Vref+ a 5v desde el puerto usb de una pc, aunque tengo dudas sobre eso que dice todo el mundo de aislar las tierras analogicas y digitales, deberia tener dos fuentes? una para digital o otra para alimentar los acondicionadores de la señal analogica? agradezco cualquier ayuda

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12 de noviembre de 2016, 10:27 delete

Hola, es mejor que utilices el Vref+ con la misma fuente de alimentación del PIC. También puede ser un problema con la impedancia de entrada al ADC o un error de cuantificación. Intenta usar un Vref+ más bajo (2.5v) para aumentar la resolución del ADC. Saludo.

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