Jak prawidłowo połączyć masy w urządzeniu CNC z silnikiem DC i ATmega?

Witam.
Mam prośbę o pomoc. Wykonałem urządzenie z "zakresu" CNC, oparte na przesuwie wózka po prowadnicach + śruba kulowa, a napędem jest silnik DC z enkoderem, z własnym sterownikiem (posiadającym wyjścia sygnałów DIR i CL oraz końcówkę mocy).
Natomiast "sercem" elektroniki jest sterownik oparty o procesor ATmega, który odczytuje sygnały z czujników i na podstawie danych wysyła odpowiednie komendy do urządzeń sterowanych (peryferiów), czyli sterownika silnika oraz serwomechanizmów (w moim przypadku takich, jakie stosuje się w modelarstwie).

Mój problem polega na tym, że nie jestem elektronikiem, w związku z czym nie orientuję się, jak poprawnie połączyć masy: czujników, serwomotorów w moim konkretnym urządzeniu.
Na schemacie przedstawiam układ, jest nieco uproszczony, ale zawiera to co istotne, czyli przykładowy sposób prowadzenia masy.

Całość tej elektroniki przedstawionej na rysunku będzie ulokowana w obudowie, która jest już zaopatrzona w gniazdko z filtrem oraz zasilacz dający m.in. napięcie 12V wymagane dla elektroniki sterownika silnika oraz sterownika z ATmegą.

Jak widać na rysunku, filtr 220V ma wyjście masy, które jest podłączone śrubą do obudowy.
Jednocześnie biegun ujemny zasilania listwy (ze stabilizowanymi napięciami dodatnimi i ujemnymi) również jest podłączony do tego punktu "śrubowego" masy obudowy.
Wyszedłem z założenia, że masa z zasilacza powinna być prowadzona do sterownika z ATmegą a dopiero stamtąd, z jednego, wspólnego pinu, rozchodzić się "gwieździście" do poszczególnych elementów "składanki".
Dodatkowo, w obudowie są ulokowane dwa dodatkowe zasilacze, które będą zasilały serwomechanizmy. Zasilacz "główny" nie dysponował odpowiednim potencjałem, więc wykonałem je dodatkowo.

Tutaj uwaga - wszystkie układy: sterownik silnika, sterownik z ATmegą, zasilacze i klawiatura (z przyciskami do ustawiania pracy sterownika i wchodzenia do jego menu) są odseparowane w tej chwili od masy obudowy.

Gniazda montażowe zostaną przykręcone do obudowy, posiadam takie:
Link

Przewody podłączeniowe do silnika, czyli jego zasilanie oraz enkoder planuję podłączyć kablami ekranowanymi, jednak ekran kabla podłączyć tylko do "umasowanego" gniazda (masa obudowy), czyli tylko od tej strony. Nie wiem czy to prawidłowe rozwiązanie, więc też poprosiłbym o pomoc w temacie prawidłowego podłączenia masy na ekrany kabli.

Nie wiem czy takie zabiegi: separacji poszczególnych urządzeń od masy obudowy oraz od siebie nawzajem są w ogóle potrzebne i korzystne. Może po prostu można podłączyć to wszystko "szeregowo", czyli prowadzić masę od urządzenia do urządzenia, na skróty, co będzie akurat "po drodze" lub po prostu łączyć masy poszczególnych elementów do najbliższego punktu obudowy (wykonać połączenia śrubowe z obudową przy każdym elemencie lub jeśli są blisko siebie - tak jak te dwa zasilacze dla serwomechanizmów, do jednego połączenia śrubowego masy.

Będę wdzięczny za pomoc i poradę, ponieważ nie wiem jaką zasadą należy się kierować przy prowadzeniu masy w takim układzie jak mój.

Wyszedłem z założenia, że masa z zasilacza powinna być prowadzona do sterownika z Atemgą a dopiero stamtąd, z jednego, wspólnego pinu, rozchodzić się "gwieździście" do poszczególnych elementów "składanki".

Źle. Wyodrębnij połączenia, przez które mogą płynąć duże prądy do/z silników. Zadbaj o to, by omijały elektronikę sterującą i układ stabilizujący dla niej napięcie zasilania. Czyli połącz: masę zasilacza z masami silników, masę zasilacza z masą stabilizatora napięcia zasilającego ATmegę, i tę ostatnią z masą ATmegi.

Bardzo dziękuję za odpowiedź.
Z Twojej wypowiedzi zrozumiałem, że nie jest korzystnie łączyć przewodów masowych do punktu gwiazdy przy sterowniku głównym z atmegą, które "biegną" od urządzeń pobierających dużą moc, czyli np. silnika.
Pomyślałem, że ze względu na posiadaną przeze mnie znikomą wiedzę z dziedziny elektroniki, opiszę w dokładniejszy sposób całość urządzenia. To zajęło mi wprawdzie chwilę czasu ale chciałbym mieć czyste sumienie, być może dodatkowe informację wpłyną na ewentualne, nieco inne rozwiązanie problemu prowadzenia mas, co zapobiegnie w przyszłości wadliwej pracy urządzenia, a mnie zaoszczędzi nerwów.

Maszyna posiada tylko jeden silnik dc z enkoderem. Mechaniczna konstrukcja maszyny jest wykonana z profili aluminiowych + silk dc z enkoderem napędzający śrubę kulową, przesuw następuje po 2 prowadnicach. W zasadzie coś w stylu jednej osi maszyny cnc.
Opisuję konstrukcję w związku z tym, że ją również zapewne będzie należało połączyć z masą. Poniżej widok silnika z kablami zasilającymi i połączeniem kabla masowego silnika łączem śrubowym do konstrukcji mechanicznej maszyny:

Od obudowy ze sterownikami (głównym na atmedze oraz sterującym silnikiem) do widocznego powyżej silnika będą biegły przewody o długości ok. 1,5-2m: zasilania silnika oraz enkodera. Dodatkowo na profilach zostaną ulokowane czujniki indukcyjne (tzw. krańcówki) a nieco bliżej - przewody: zasilające oraz sygnałowy (TTL) dla serwomechanizmu - takiego jaki stosuje się w modelarstwie.

Sterownik silnika posiada taka konstrukcję (ja mam nieco inną płytkę z rozmieszczonymi elementami ale to zasadniczo jednakowy układ z tym poniższym):
Link
Sama elektronika sterownika jest zasilana napięciem 12V i ten zasilacz o którym pisałem zasila tylko tą część elektroniki, nie sam silnika (dodatkowo ten zasilacz podaje również napięcie na sterownik z atmegą). Natomiast zasilanie samego silnika zostaje podane z dodatkowego zasilacza, który jest ulokowany ze względu na duże gabaryty na zewnątrz obudowy ponieważ silnik pobiera podczas pracy do ok. 5A przy napięciu zasilania ok. 40V.
Na płytce tego sterownika silnika, nazwę go UHU - od nazwy jego mikrokontrolera, jest wejście dla tego dodatkowego zasilania silnika oraz wyjścia dla Motoru. Nie wiem jak to działa, w każdym bądź razie do przewodów zasilających silnika nie jest zdaje się podawana masa, końcówka jest na mosfetach IRFP 260N:

W związku z powyższym, czy faktycznie należy "minus" zasilacza 12V, zaopatrującego w napięcie jedynie sterownik z atmegą oraz elektronikę sterownika silnika łączyć tak jak pisałeś, w oddzielnym punkcie?
Chciałbym dobrze połączyć te masy a nie mam w tym żadnego doświadczenia. Wolę popytać dokładniej niż potem mieć jakieś problemy ze sterowaniem i wygrzebywać elektronikę z obudowy.

Mam jeszcze dwie wątpliwości. Poprosiłbym, żebyś się do nich odniósł.

1) Zasilacz otrzymałem już z obudową. Listwa wyjściowa zasilacza daje kilka napięć: +12V, +5V, -12V, -4.5V.
Wykorzystuję jedynie napięcie 12V do zasilania obu sterowników.
Tu takie spostrzeżenia. Po podłączeniu obu sterowników napięcie spada o ok. 0,1V do 11,9V. Natomiast podczas obciążania linii 5V (praca serwomechanizmów) napięcie "skacze" o ok. 0,5V zarówno w "dół" jak i w "górę", oscylując w granicach 11,9V. To nie są jakieś kolosalne zmiany i wahają się w granicach 0,5V w momencie, gdy zmienia się pobór prądu na linii 5V. Widać jednocześnie, że elektronika zasilacza dąży do utrzymania napięcia 12V ponieważ w trakcie obciążenia linii 5V, napięcie nie tylko opada ale również dąży do utrzymania tych 12V, jakaś regulacja tam jest.
Samo napięcie 5V podczas pracy serwomechanizmów stoi jak drut.
Natomiast sterowniki podłączone do napięcia 12V działają prawidłowo, nie stwierdziłem jakiś zakłóceń. Oczywiście, nie będę pobierał w ogóle napięcia 5V z tego zasilacza, jedynie zastanawiam się czy pozostawić ten zasilacz, czy mieści się w normie.
Listwa z wyjściami napięć zasilacza ma wspólną masę dla wszystkich napięć a jeden "odczep" masy jest już podłączony do złącza śrubowego obudowy (tam też jest podana masa z filtra 220V). Być może to jest istotne. Czy tak zostawić:


2) Maszyna wymaga sterowania dwoma serwomechanizmami. Są to serwomechanizmy takie, jakie stosuje się w modelarstwie, muszą mieć podane zasilanie dla swoich silniczków oraz sygnał TTL, sterujący wychyleniem dźwigni/orczyka. Nie wiem jak wygląda elektronika w takim serwie, zakładam że masa jest wspólna i dla silnika i dla sygnału TTL, to są serwomechanizmy 3-przewodowe. One pobierają w momencie wykonywania pracy odpowiednio ok. 2A i 0.5A. Jak pisałem wyżej, zasilanie z linii 5V zasilacza sterowników powoduje zmiany napięcia na linii 12V a do tego potrzebuję nieco wyższych napięć dla swoich serwomechanizmów. Dlatego wykonałem dla nich oddzielne zasilacze:

I teraz wątpliwość - jeśli nie podłączać masy zasilaczy dla tych serwomechanizmów do punktu gwiazdy to gdzie ją podłączyć? O ile dla pracy samego silnika serwomechanizmu pewnie to nie robi różnicy dużej różnicy, o tyle sygnał TTL dla serwomechanizmów jest podawany wprost ze sterownika z atmegą. W takiej sytuacji wydaje mi się słuszne podanie masy również z płytki z atmegą. To jednak zdaje się byłaby masa obciążona również prądowo pracą silniczka serwomechanizmu. Nie wiem jak rozwiązuje się takie dylematy.

3) Gdzie podłączać ekrany przewodów i które przewody wymagają tak naprawdę ekranowania? Zapewne nie ma potrzeby ekranowania przewodów indukcyjnych czujników krańcowych, one zresztą nie są zaopatrzone "firmowo" w kable ekranowane.

4) Skąd pobrać masę dla konstrukcji maszyny, czy podłączyć ją do złącza śrubowego, do którego jest przykręcony przewód masowy z filtra 220V oraz podciągnięty kabelek masy z listwy zasilacza?
Czy można w celu jej poprowadzenia wykorzystać ekran przewodu zasilającego silnik?

Jeśli potrzebne byłyby dodatkowe informacje u przedstawionym układzie to je podam.
Załączam jeszcze raz schemat, nieco "poszerzony" ze zmienionym sposobem podłączenia masy zasilacza. Teraz nie jest podłączona bezpośrednio do punktu gwiazdy sterownika z atmegą ale na jego wejście zasilania. Jednak masa tego wejścia oraz punkt gwiazdy są ze sobą połączone ścieżką na pcb. Dodatkowo, poprzez przewód masowy z listwy zasilacza jest połączenie masy na obudowę.
Tak poza tym to obecnie wszystkie układy w obudowie - zasilacze, sterowniki są odizolowane od obudowy.
Na schemacie założyłem połączenie masy z konstrukcją maszyny (profilami aluminiowymi) od złącza śrubowego w obudowie, a następnie ekranem przewodu zasilającego silnik.
Będę aktualizował schemat na podstawie Twoich wskazówek, za które z góry dziękuję:


Będę bardzo wdzięczny za wskazówki. Nie jestem elektronikiem więc opracowanie poprawnego prowadzenia mas przerasta moją skromną wiedzę w tej dziedzinie.

Po namyśle połączyłbym masy w następujący sposób:

Nie wiem, skąd połączyć masę na gniazda wyjściowe serwomechanizmów, raczej ze złącza śrubowego obudowy.

Kolega jta zasugerował, by wyodrębnić połączenia, przez które mogą płynąć duże prądy do/z silników. Dlatego założyłem, że nie należy łączyć do punktu gwiazdowego sterownika atmega z masami zasilaczy serwomechanizmów.
Być może źle interpretuję powyższą kwestię ale według mnie z niej wynika, by po prostu nie łączyć mas układów, które z których pobierany jest duży prąd do masy sterownika atmega, a takimi są zasilacze serwomechanizmów. Prawę mówiąc myślałem, że masa to zawsze "0" i koniec. Jednak po obejrzeniu pewnego filmiku na yt tłumaczącego kwestię łączenia mas, dotarło do mnie, że tak nie jest. Mało tego, złe połączenie mas może spowodować nie tylko zakłócenia w pracy urządzenia ale nawet uszkodzenie układu. W związku z tym zastanawiam się, czy i w moim przypadku można swobodnie łączyć masy: zasilaczy (mam na myśli szczególnie zasilacze serwomechanizmów) z punktem gwiazdowym sterownika atmega. W tym punkcie ustalany jest potencjał masy dla sygnałów sterujących pracą sterownika silnika oraz sygnałów z czujników.
Jeśli źle rozumuję (co jest oczywiście całkiem możliwe) to proszę o wytłumaczenie tej kwestii.
Tak poza tym to należy mieć na uwadze, że nie jestem elektronikiem więc to usprawiedliwia moje ewentualne błędne rozumowanie. Zresztą na forum nieraz i elektronicy się spierają, to dość rozległa dziedzina nauki.

Mi nie tyle chodzi o dyskusję na temat prawidłowego łączenia mas co uzyskanie odpowiedzi, jak to poprawnie zrobić w moim przypadku. Oczywiście, ważny jest dobry opis ale myślę, że w tej chwili już w miarę poprawnie to opisałem/naszkicowałem.
Na rysunku naniosłem szkice układów oraz miejsce połączenia śrubowego z obudową w ten sposób w jaki są rozlokowane w obudowie. Stąd taki a nie inny schemat.
W sumie to teraz tak to widzę

lub tak (ze względu na sygnał TTL dla serwomechanizmów generowany przez sterownik atmega):


Mam prośbę, jeśli to oczywiście nie kłopot. Czy mógłbyś nanieść na schemacie połączenia mas w prawidłowy sposób? Jeden rysunek zastąpi pewnie sporo pisania.

Zasilacze dla serwomechanizmów to są te dwa oznaczone na schemacie jako: zasilacz serwomechanizmu 1 oraz zasilacze serwomechanizmu 2.
Zastanawiam się czy łączyć je z punktem masy przy atmedze czy przy zasilaczu.
Zresztą wersji mam 6, która jest według Ciebie najbardziej poprawna:

Zerknij jeszcze na schematy powyżej, międzyczasie je dodałem. który byłby najodpowiedniejszy? Jeśli ten z dołączaniem mas serwomechanizmów oraz mas ich zasilaczy do wyjścia gwiazdowego w atmedze to czy można połączyć ze sobą masy serwomechanizmów w jednym punkcie (oraz tak samo masy zasilaczy) i zamiast dwoma przewodami poprowadzić je jednym. Wówczas zamiast 4 kabli byłoby 2.
Która wersja jest lepsza? Na schematach rozrysowałem wszystko więc jeśli to nie kłopot po prostu napisz, który z nich jest według Ciebie najodpowiedniejszy.
Ewentualnie jeszcze bardziej pójść na skróty i wykonać to tak:

Nie wiem jak się wstawia te numery.
Czy możemy się umówić, że liczymy "od góry", czyli ten najwyżej położony to 1 a najniżej to 6?
Zresztą, żeby była jasność to potem wkleję ten, który uznasz za najbardziej poprawny.

Rozumiem.
Czy to, że z zasilaczy serw będzie pobierany prąd ok 2A nie jest problemem w przypadku połączenia masy bezpośrednio do punktu gwiazdy atmegi?
Jeśli nie to weźmy pod uwagę te dwa rysunki:


Czy warto prowadzić odrębnymi przewodami masy, tak jak na rysunku 2, czy to lepszy sposób niż połączenie przewodów w jednym punkcie - dla obu zasilaczy i gniazd wyjściowych serw?
W zasadzie to rozstrzygam jedynie już ten problem, reszta wyjdzie "w praniu".
Dziękuję za dotychczasową pomoc.

Jeśli zasilacz trzyma stabilnie napięcie 5V, a ma wahania napięcia 12V przy zmianach obciążenia 5V, to pewnie ma on jeden układ regulacji napięcia dla +5V, i działanie tej regulacji zmienia inne napięcia. Jeśli używasz takiego zasilacza, to nie ma możliwości, by mieć z niego stabilne 12V przy zmiennym obciążeniu +5V, najwyżej można go uzupełnić o stabilizator liniowy, ale niewygoda w tym, że +12V jest niestabilne, więc taki stabilizator musiałby regulować np '0' (LM7912 między -5V i +12V da '0', które będzie stabilne względem +12V).

Dziękuję za pomoc, pozdrawiam.