电磁干扰减少

电子

电动模型飞机通常非常安静，因此电动飞行中最大的问题之一就是噪音，这有点讽刺。但是，我们并不是在谈论你，我或我们飞行场的邻居听到的噪音。相反，它是电噪声，只有我们飞机上的电子设备才能听到，这是潜在问题的根源。

就像可听噪声是任何不必要的过大声音一样，电噪声是不必要的过强电磁辐射。正如音频噪声可能使我们难以听到我们想要听到的声音（例如我们在人群中的对话伙伴），电噪声使我们飞机的无线电接收器很难“听到”来自发射器的信号。

噪音来源
最早的无线电发射器，例如马可尼用于在大西洋上传输第一信号的无线电发射器，相当于汽车点火线圈和火花塞。每当产生火花时，就会产生电磁波。当这些波穿过导线（例如天线）时，电流将被感应到导线中，并且连接在导线和地之间的耳机会发出轻微的静电爆发。

在我们的许多飞机中使用的拉丝电动机基本上是点火线圈和火花塞的旋转集合（参见电动机如何工作）。当电动机的电枢转动并且不同的绕组通电和断电时，在换向器和电刷之间产生火花。一个完美的电机，具有无限小的电刷和换向器间隙，完美的时间用于它所使用的负载和速度，可能不会产生任何火花，但任何真正的电机将始终表现出一定量的火花。

与精细调谐的发射器不同，火花将在很宽的频率范围内传输，其中一些频率必然与典型R / C接收器使用的5到10kHz宽频带重合。如果该频率处的噪声幅度远高于接收器应该接收的信号的幅度，则接收器将难以从噪声中选择信号。

此外，由于噪声源非常靠近接收器，它也会影响接收器的中间级，因此即使没有噪声与接收器的频率一致，也会产生干扰。

除了电机工作方式产生的噪音外，电子速度控制器（ESC）在部分节流下的开关切换可以产生更多噪音。

症状
噪声问题最明显的症状是抖动控制面，特别是在节气门切换噪声加到电机噪声上的部分节气门。

即使您的伺服系统在台架测试期间在所有油门设置下都保持稳定，您仍然可能会遇到噪音问题，这种问题只会出现在更远的范围内。例如，天线向下范围检查通常可以在距离100英尺（30米）远的地方提供可靠的操作，但在电机运行时最多只能达到20英尺（6米）。在近距离范围内，信号强度足以在噪声之上听到，但随着信号减弱，噪声将其淹没。

噪音传播
来自电机的噪声可以通过多种方式进入接收器，但它们都归结为两种方法的组合：辐射和传导。

辐射
电机噪声进入接收器的一种方法与发射器信号到达那里的方式相同，即通过电磁辐射（不用担心，尽管使用相同的词，这与核辐射不同）。由电动机中的火花产生的电磁波将在空气中传播，并且将由接收器的天线或接收器的部件拾取。

传导
噪声到达接收器的另一种方式是通过传导。由于电机连接到ESC，并且ESC连接到接收器，因此一些电噪声可以流过导线和组件以一直到接收器的接收电路就不足为奇了。

具有电池消除电路（BEC）的电解调器理论上更容易引起噪声问题，因为不仅ESC连接到接收器，而且接收器从电动机电池（通过电压调节器）获得电力。从电机传回电池的任何噪声都可能通过电压调节器进入接收器。实际上，大多数BEC内置的有效过滤使这成为一个无问题。

具有光学隔离的ESC通过不在两者之间直接连接来防止噪声直接从电动机传递到接收器。相反，来自接收器的信号控制光隔离器芯片，该芯片通过光学（LED和光电晶体管）连接将信号传输到ESC的其余部分。

一点点
大多数由电噪声引起的干扰不仅仅是辐射或传导的简单情况。相反，通常涉及多种因素的组合。例如，电噪声可以从电动机，沿着电线通过ESC流回到电动机电池。电池（和电机线）可以充当天线，辐射噪音。然后可以通过伺服引线将其拾取，伺服引线将噪声传导到接收器中。

噪声抑制方法
为了阻止电噪声干扰接收，我们必须确定噪声从电机到接收器的方式，然后如何将噪声水平降低到足够低的程度，使接收器可以可靠地检测来自发射器。

调音
开始使用降噪策略的最佳位置是源头。所有有刷电机都会产生电噪声，但它们产生的噪音量会有很大差异。最重要的因素是电机定时。电动机电刷相对于磁铁的位置需要根据电动机运行的条件适当设定。设定时间的一种方法是从中性点开始，然后使其前进，直到空载电流增加预期工作电流的10％。另一种方法是在预期的操作条件下运行电动机（即所需的螺旋桨和电池数量），然后在黑暗的房间内调整时间直到火花最小化。（小心！使用螺旋桨以全功率搅拌的电机进行修补是危险的，尤其是在黑暗中。）

与具有光滑良好的刷子的电动机相比，具有不良配合，凹痕或破裂的电刷的电动机也将产生更多的火花，因此产生更多的电噪声。无论何时购买新电机或安装新电刷，都要在没有负载的情况下将电机运行几个小时以正确固定电刷（某些电机已经在工厂完成了这项工作，但如果需要重新安装，则需要重新安装。你更换刷子）。

过滤
即使是处于完美状态的电机也会产生一些电噪声，因此需要某种形式的滤波来防止噪声进入接收器。最简单的滤波器由一个，两个或三个电容器组成，如图1至图3所示。

图1.单电容滤波器。电容器简单地焊接在电机端子上。

电容器是一种电子元件，它只能传导高频变化的电流。连接在电机端子上的单个电容器将充当高频电噪声的短路，同时根本不影响电机的电源。这减少了沿着电动机布线的噪声传导。

图2.双电容滤波器。每个电容器的一个引线连接到电机端子，另一个引线连接到外壳。

当使用两个电容器时，每个电容器连接在电动机壳体和一个电动机端子之间。从噪声的角度来看，这具有将壳体和端子短接在一起的效果。在电路中包括外壳将通过使外壳成为屏蔽来减少辐射噪声。

图3.三电容滤波器。这基本上是单电容和双电容电路的组合。

照片1.铁氧体电机上的典型三电容滤波器安装。这些特殊的电容器是老式的高压电容器; 较新的会更小。黑色圆柱是ESC续流二极管。

三电容滤波器只是单电容和双电容两种版本的组合。一个电容器连接在电动机端子两端，一个电容器连接到每个端子和电动机壳体。这是我在我所有飞机上使用的滤波器，我只有一次噪声问题（原来是由于失调的接收器）。我在端子上使用0.1μF（微法拉）电容，在每个端子和外壳之间使用0.047μF电容。照片1显示了安装在电机上的电容器。

当使用高速ESC（所有现代ESC都是）时，切勿使用电解电容进行噪声滤波。来自ESC的高开关频率将导致这种电容器爆炸。始终使用陶瓷圆盘或类似电容器。

某些电机，如Graupner Speed 400系列，配有一个双电容滤波器，已经安装在电机内部。通常不需要额外的过滤，尽管它不会造成任何伤害。

噪声滤波的另一种方法是通过铁氧体环或磁珠将每个电机引线循环几次。围绕铁氧体磁芯或仅在半空中的一个或多个这样的导线环称为扼流圈。扼流圈与电容器相反，因为它只能传导低频信号（例如电机的电源），同时阻挡更高的频率。

可以使用多个电容器和扼流圈构造更精细的滤波器。由于扼流圈传导电动机功率并阻止噪声，因此它们与电源引线串联，而不是通过端子连接。图4示出了电容器 - 阻流滤波器，照片2示出了由Graupner销售的市售单元。

图4.电容器 - 阻流滤波器。这些通常组装在单独的电路板上，然后焊接到电机端子上。

照片2.由Graupner销售的电容器 - 阻流滤波器，设计用于直接焊接到任何05尺寸的罐式电动机，例如Graupner Speed 600.Grupner还销售Speed 400尺寸的过滤器。

高速ESC利用肖特基二极管实现更高效的运行。在部分节流时，在ESC的MOSFET关闭期间，二极管用于再循环电动机电流。大多数ESC都有一个板载二极管，但有些可能需要你在电机端子上焊接二极管（带状端朝向正极端子）。在这种情况下，请勿省略二极管，因为这会降低效率并增加噪声。如果您的ESC上有二极管，如果ESC远离电机，或者您从一个ESC运行多个电机，则仍应在电机上安装一个二极管。肖特基二极管可用于大多数带有R / C汽车用品的业余爱好商店。

任何滤波都应靠近电机进行，最好是在电机端子处。如果进一步远离电机进行滤波（例如在ESC输出处），那么噪声必须在到达滤波器之前沿着电机电源线传播。然后电线会辐射噪音。

屏蔽
滤波旨在阻止传导噪声（因此间接地抑制辐射噪声）。另一方面，屏蔽旨在阻止辐射噪声。如果您曾试图在金属外壳的建筑物内操作晶体管收音机或手机，您将目睹屏蔽的影响。

在电动飞行系统中可以屏蔽许多东西。一个是接收器。许多建模者通过将接收器包裹在铝箔中解决了他们的电气噪声问题，只有天线伸出。这样，信号辐射到接收器的唯一方法是通过天线，因此，只接收接收器频率范围内的信号。

消除
当电线在存在电磁辐射的情况下长距离运行时，电线就像天线一样，并且辐射在电线中感应出电流。如果附近有辐射电噪声源，则导线会将其转换为传导噪声，并将其传导到连接到的任何地方（例如，连接到接收器的长伺服引线）。当涉及多根导线时，如在3线伺服引线中，通过扭绞或编织导线可以显着降低噪声拾取。

两条或多条平行线将根据它们离源和相互之间的距离来获得一定程度的噪声。导线之间的距离导致它们之间的电压差，从而导致电流流动。通过扭转它们，导线轮流更靠近噪声源，并且一个部分中的电压差将与下一部分中的电压差具有相反的极性，从而导致沿着导线整体消除噪声。

正如将伺服电线扭绞在一起可以减少辐射噪声的吸收一样，将电源线绞合在一起可以减少电线首先辐射的噪声量。这对于长电源线尤其重要，例如那些馈送翼式电机的电源线。

扭曲量不必过多。每2英寸（5厘米）左右一次完全扭转就足以满足电源线的要求。较薄的伺服电线每英寸容易扭曲几次。我更喜欢将伺服引线的三根线分开，然后将它们编织在一起，因为这不能像扭曲一样自行消除。

在2004年的文章“ Let's Do the Twist”中更详细地讨论了用于减少干扰的扭绞线。

分割
即使使用最精细的滤波，屏蔽和噪声消除，如果电机或电源线太靠近接收器或伺服引线，您仍然可能会遇到噪音问题。例如，如果接收器紧挨着电机放置，或者伺服引线绕过电机，则很可能会出现噪音问题。为防止出现此类问题，请将接收器，伺服器和相关接线尽可能远离电机，ESC和电池。

在具有长电源线和长副翼伺服引线的多机动飞机上，尽可能保持它们彼此远离。当电线必须彼此靠近时，尽量使它们彼此成直角交叉。

建议
那么，您需要走多远才能防止电噪声问题？一般来说，不是很远。如果您为电动机配备一个典型的三电容滤波器，正确计时，并保持电源线远离接收器和伺服接线，您应该没有任何问题。发射器天线向下的范围检查应该在距离电机关闭的距离的至少80％的半节气门处提供可靠的伺服操作。使用我的JR收音机，即使电机运转，我也可以获得100英尺（30米）的速度。

如果范围较差，您可能不得不采取更激烈的措施，例如更复杂的过滤器，屏蔽，重新安排设备以增加分离，或使用带光隔离器的ESC。如果这些策略仍无法解决，请考虑由合格的技术人员检查您的发射器和接收器。我曾经有一台收音机，即使在非常近距离的范围内也会因电机运转而出现故障。事实证明我的接收器失调了，因此几乎没有检测到来自发射器的信号。增加一点电机噪音几乎完全淹没了。

王栋春 · 2018-8-22 21:09:03

这个的确非常重要大学当中有专门的一门课程的

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