Mit dieser Anleitung beschreibe ich wie kleine 3 V bis 6 V DC Elektromotoren entstört werden können. Mir ist bei dem Bau meiner Roboter-Autos immer wieder aufgefallen, dass ich Probleme mit meiner Elektronik bekommen habe wenn alle vier Motoren aktiv gelaufen sind. Die Probleme haben sich z. B. bei den HC-SR04 Ultraschallsensoren gezeigt, dass mein Python Programm Entfernungen gemessen hat die so gar nicht möglich waren. Auch machte das Raspberry Pi Sense-HAT und hier im speziellen das Magnetometer Probleme.

Das folgende Bild zeigt den typischen Aufbau meiner Roboter-Autos mit den bekannten gelben Elektromotoren aus einem Bausatz. Der Stepdown-Converter, der Batteriehalter und der Motortreiber sind auf der unteren Acryl-Glas Paltte des Bausatzes befestigt. Auf der zweiten Ebene wird oberhalb der Elektromotoren das Raspberry Pi Computer und z. B. die Ultraschallsensoren montiert.

Smart robot chassis Acrylic chassis

Smart robot chassis Acrylic chassis

Entstörkondensator:

Für die Entstörung werden eigentlich nur Kondensatoren benötigt. Diese haben eine Größe von 1 µF und sollten Keramik Kondensatoren sein die bipolar sind. Die bipolare Eigenschaft ist wichtig, da durch umpolen der Motoren für die jeweilige Drehrichtung auch der Strom immer wieder anders fließt.

Es wird mindestens ein Kondensator pro Motor benötigt. Mit diesem einen Kondensator können schon bis zu ca. 70% der durch den Motor erzeugten Störungen eliminiert werden. Möchte man die vom Elektromotor erzeugten Störungen noch weiter eliminieren, dann werden pro Motor noch zwei weitere Kondensatoren mit einer Größe von 1 µF  benötigt. Mit diesen zwei weiteren Kondensatoren können noch einmal zusätzliche ca. 20% der Störungen eliminiert werden.

Entstörkondensator einbauen:

Der erste Kondensator wird zwischen die beiden Pole des Elektromotors gelötet. So wird schon ein großer Teil der elektrischen Störungen die von dem Stator des Elektromotors erzeugt werden eliminiert. Das folgende Bild zeigt den Einbau des Kondensators zwischen den beiden Polen.

dc motor capacitor one for reducing electric noise

Elektromotor mit einem Entstörkondensator

Den größten Erfolg bei der Entstörung wird erreicht wenn drei Kondensatoren pro Motor verbaut werden. Dazu werden pro Pol des Elektromotors noch jeweils ein Kondensator zwischen Pol und Motorgehäuse angebracht.

Wichtig ist wenn der Kondensator am Motorgehäuse angelötet wird das es nicht zu einer kalten Lötstelle kommt. Ich habe dazu erst mit etwas Lötfett das Metallgehäuse des Motors an der Stelle eingestrichen an der der Lötpunkt gesetzt werden soll. Dann habe ich meinen Lötkolben auf ca. 400°C aufgeheizt und das Metall des Gehäuses erhitzt. Anschließend habe ich etwas Lötzinn aufgetragen und darauf geachtet das es sich schon mit dem Metallgehäuse verbindet.

Buch - Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi: Planen, bauen, programmieren

Ich habe auch ein Buch veröffentlicht, in dem ich den Bau von Roboter Autos mit dem Raspberry Pi Computer Schritt für Schritt beschreibe. Ich erkläre das notwendige Basiswissen beginnend bei der Roboter Elektronik, über das Design des Chassis bis hin zum Navigieren nach GPS. Python ist die für diese Bauanleitung gewählte Programmiersprache. So wird im Buch erklärt wie Ultraschallsensoren ausgelesen werden können oder ein Motortreiber angesteuert wird. Auch kommen der Raspberry Pi und das Betriebssystem Raspbin nicht zu kurz. Mit all diesem Wissen aus dem Buch ist es möglich selber Roboter auf Basis des Raspberry Pi zu bauen.

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Aus dem Inhalt:

Die elektronischen Komponenten kennenlernen: Raspberry Pi, Kamera- und W-LAN-Modul, Motoren, Step-Down-Converter, Ultraschall-Sensor, GPS-Empfänger u. v. m.
Die benötigten Werkzeuge kennenlernen: Lötkolben, Dritte Hand und Co.
Grundlagen zum Elektromotor
So fügt sich alles zusammen: Chassis basteln, Fahrgestell montieren, Elektronik verbauen
Grundlagen der Elektrizitätslehre
Verkabelung der elektronischen Komponenten
Den Raspberry Pi in Betrieb nehmen
Wichtige Linux-Grundlagen
Einführung in die Programmierung mit Scratch und Python
Das google-Auto hat eine und Ihres auch: Die Kamera nutzen
Auto-Steuerung: via W-LAN fernsteuern oder vollständig autonom
Liste der benötigten Elektronik-Komponenten sowie alle...

Im zweiten Schritt habe ich dann den Kondensator am Motorgehäuse angelötet. Je nach Bauart der Kondensatoren macht es vielleicht Sinn ein Bein des Kondensator zu kürzen wie es auf dem folgenden Bild zu sehe ist. In meinem Fall habe ich mir so leichter getan den Kondensator einzusetzen.

dc motor how to solder a capacitor between the motor terminal and the metal case

dc motor how to solder a capacitor between the motor terminal and the metal case

Ich verbaue immer pro Motor drei Kondensatoren. So erreiche ich eine maximale Entstörung. Es ist etwas Zeit aufwändiger aber ganz ehrlich eine Fehlersuche aufgrund von Störungen des Elektromotors lassen sich noch viel schwerer finden.

Fertigt entstört sieht der Motor wie auf dem folgenden Bild zu sehen ist aus.

dc motor three capacitors to reduce electric noise

Motor mit drei Entstörkondensatoren

Wichtig bei all den Arbeiten ist, darauf zu achten das später der Motor mit den angebrachten Kondensatoren noch in das Getriebegehäuse passt. Auf dem folgenden Bild ist gut zu erkennen, dass nicht viel Platz vorhanden ist. Ich habe auch immer wieder den Sitz und die Passgenauigkeit während dem Löten überprüft und dazu den Motor probehalber mit den Kondensatoren in das Getriebegehäuse gesteckt.

dc motor mounted into the gear box with the three capacitors

dc motor mounted into the gear box with the three capacitors

Fazit Entstörkondensator:

Mit kleinen Kondensatoren ist es möglich einen Elektromotor kostengünstig zu entstören. Die durch den rotierenden Stator und den Bürsten erzeugte Störung kann mit diesem Aufbau gemindert werden.

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