电机驱动引起数据异常

Question

用stm32最小系统板做的一个小东西，mq5检测烟雾浓度，到达阈值后自动开启风扇，风扇用的是直流电机，是pwm驱动。开启风扇前正常显示浓度，一旦到达阈值后，风扇能够自动开启。但是显示的mq5浓度就会异常。从之前的20左右，变成200多，数值异常。有没有友友知道是怎么回事啊，电机是5v，其他是3.3v，用的adc数模转换

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

看起来你遇到的问题可能是因为电气干扰导致的ADC读数不准确。当直流电机启动时，它可能会产生电磁干扰（EMI），这可能会对ADC的输入信号造成影响。解决这个问题的方法有多种，我会列举几个常见的建议：

1. 电源隔离： 由于电机工作电压为5V，而你的微控制器的工作电压是3.3V，可能存在电源噪声。尝试为电机提供独立的电源，并使用电容（例如0.1uF和10uF并联）进行滤波，同时在微控制器供电线路上也做同样的处理。

2. 地线隔离： 确保你的电路板上有一个良好的接地设计。电机的地线和微控制器的地线应分别连接到单点并确保接触良好。有时，使用双绞线连接地线可以减少噪声。

3. 屏蔽： 如果可能，将ADC输入引脚及其相关线路用金属屏蔽层包围，以减少辐射噪声的影响。

4. 软件补偿： 在程序中，你可以设置一个短暂的时间窗口，在这个时间段内不读取ADC值。让电机稳定运行一段时间后再开始采集MQ5的数据。这样可以让系统的噪声逐渐平息。

5. ADC采样速率调整： 尝试降低ADC的采样速率，减小读取频率可能会降低受干扰的可能性。但也要注意，过低的采样速率可能会影响实时性。

6. 硬件滤波： 使用低通滤波器（如RC滤波器）在ADC输入端可以减少高频噪声。

7. 软件滤波： 在获取ADC值之后，可以使用简单的滑动平均算法来过滤掉一些随机噪声。

下面是一个简单的滑动平均算法示例代码，用于处理ADC读数：

#include <stdint.h>

#define WINDOW_SIZE 5 // 滑动窗口大小
volatile uint16_t adc_buffer[WINDOW_SIZE]; // 存储ADC读数的缓冲区
volatile uint8_t buffer_index = 0; // 缓冲区当前索引
volatile uint16_t average_adc_value = 0; // 平均ADC值

// 假设adc_read函数是从ADC读取值的函数
void update_average_adc() {
    uint16_t new_adc_value = adc_read();
    
    adc_buffer[buffer_index] = new_adc_value;
    buffer_index = (buffer_index + 1) % WINDOW_SIZE; // 循环滚动缓冲区
    
    // 计算滑动平均值
    for (uint8_t i = 0; i < WINDOW_SIZE; i++) {
        average_adc_value += adc_buffer[i];
    }
    average_adc_value /= WINDOW_SIZE;
}

// 获取平均ADC值
uint16_t get_average_adc_value() {
    return average_adc_value;
}

记得根据实际情况调整WINDOW_SIZE，较大的窗口会增加抗噪能力，但也可能导致响应速度变慢。在主循环中调用update_average_adc()函数，然后在需要读取浓度值的地方调用get_average_adc_value()。

请尝试这些方法，并观察是否能改善ADC读数的稳定性。如果有进一步的问题或需要更深入的分析，请随时告诉我。