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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.