Как жить с шумами и контурами заземления в системе с Электроникой, Силовой Электроникой, Электрическими Машинами, Трехфазным питанием и несколькими платами?

Схемы заземления могут создавать проблемы, но не всегда. Если у вас есть проблемы с шумом в вашей системе, проверьте две конфигурации заземления, которые могут вызвать проблемы:

1) Заземляющие петли: если у вас есть экран, вы можете сделать гигантскую петлю из экранов и заземления устройств. Иногда выгодно сломать экран с одного или с другого конца, чтобы остановить токи. Другой способ - использовать изоляторы сигналов для разрыва соединения. Также можно провести землю рядом с кабелем и таким образом устранить петлю.

2) Синфазный шум Другая проблема возникает, когда у вас есть большой ток, проходящий через землю , которая разделяется двумя устройствами. Большой ток заставит сопротивление кабеля создать напряжение. (кабели обычно менее ома, поэтому для тока 100 мА вы получите смещение 50 мВ от кабеля 0,5 Ом.$V = I*R$)

Для борьбы с этим не разделяйте основания, иногда лучше использовать топологию типа «звезда». Использование кабелей с более низким сопротивлением также помогает.

Если вы видите помехи переменного тока на линиях, вы можете заблокировать переменные токи с помощью зажима на ферритовой шайбе. ЭМС — это скорее искусство, чем наука, и я говорю это по той причине, что существует так много факторов, и каждая система уникальна.

Существуют пары передатчик-приемник измерительных сигналов, предназначенные для сложных условий на заводах, судах и т. д. Используйте их. Есть гальванические разъединители, которые могут разорвать петли.

Не используйте заземление распределения питания постоянного тока в качестве пути прохождения сигнала. По крайней мере, используйте сбалансированные сигналы для датчиков и элементов управления с низким энергопотреблением.

Кабели: Витая пара предотвращает проникновение магнитного поля между симметричными сигнальными проводами. Если все слабые сигнальные провода проходят в толстой железной трубе без петель, то магнитные поля не могут вызывать на них сбивающие с толку напряжения. Это означает: Одно устройство получает все свои неизолированные провода по одной трубе.

Прочтите комментарий (от skvery). Он полон подробностей. Узнайте что-нибудь серьезное о промышленных приборах. Проконсультируйтесь с местными.

Витые кабели CAT-6 (STP) являются отличным выбором, но бесполезны, если вы также не используете ethernet-подобный PHY для достижения очень высокого CMRR или, по крайней мере, дросселя CM на приемнике.

1. Я предлагаю витые пары для всех источников питания и сигналов, чтобы сбалансировать и уменьшить излучение и проникновение в сигнальные провода. Дифференциальные сбалансированные сигналы являются лучшими для помехоустойчивости, и дроссель CM делает это, повышая импеданс CM обоих проводов, не влияя на дифференциальный импеданс. Простое решение - добавить большие ферритовые дроссели-раскладушки с подходящим мю, чтобы соответствовать интересующему диапазону частот. Это добавляет трансформатор CM. к пучку проводов, чтобы повысить импеданс CM и, таким образом, уменьшить ток и шумовое напряжение

2. Вы на собственном горьком опыте узнаете, что в жизни существуют проблемы с электромагнитной совместимостью, и в следующий раз вы должны более разумно планировать защиту от помех.

3. Если вы изучали законы Ома, Ампера, Ленца, Гаусса и Ампера, чтобы понять, что вы должны быть в состоянии понять, как применять их к неуравновешенным нагрузкам с высоким импедансом (малым током) и сильными магнитными линейными полями и сильными электрическими полями, излучаемыми вокруг комната.

4. Просто возьмите любой щуп прицела и используйте свое тело в качестве антенны, чтобы увидеть, какое поле E у вас есть, затем большую петлю и замкните щуп, чтобы увидеть поле H (может помочь несколько витков). Даже измерьте напряжение между корпусом ноутбука и землей. заземление с помощью двух щупов в дифференциальном режиме или цифрового мультиметра. Вы должны быть удивлены, увидев от 25 до 75 вольт в среднем.

Используйте цифровой мультиметр для измерения напряжения переменного тока заземления и поймите, что оно может иметь высокий импеданс, который может быть шунтирован на общую землю вашего прибора, где аналоговые сигналы улавливаются с помощью РЧ-колпачка, поэтому переменный ток не индуцируется. (10 нФ)

• наилучшей практикой является использование STP или экранированных витых пар с окончанием экрана только в источнике. и используйте сетевые фильтры для снижения кондуктивного шума и экранирования или ферритовые втулки CM для кабелей с высоким импедансом.

например

Я получаю 25 В переменного тока между корпусом моего ноутбука (плавающим) и заземлением переменного тока, и если я использую палец, чтобы увеличить емкость на корпусе ноутбука с пробником. Если использовать свое тело (пальцы на каждом щупе) для шунтирования этого (безопасного) напряжения, я эффективно применяю шунтирующую емкость около 1 нФ, и цифровой мультиметр падает до < 1 В, а гул внешнего динамика исчезает. Ноутбуки являются печально известными приемниками шума плавающего шума SMPS. потому что сторона постоянного тока плавает по причинам тока замыкания на землю. Но когда вы знаете, что сигнал заземления переменного тока имеет только высокий импеданс или радиочастотный шум, связывание этих заземлений вместе предотвратит утечку переменного тока на частоте сети, но подавит гудение SMPS на более высокой частоте.

ВСЕГДА учитесь использовать два пробника 10:1 для измерения шума и проверяйте его, подключая к одной и той же точке, чтобы получить плоскую линию AB, тогда вы будете знать, что ваш метод чист при измерении дифференциального шума земли. ТАКЖЕ имейте в виду, что заземление пробника должно быть <1 см, если вы измеряете сигналы с временем нарастания <100 нс, поскольку заземление пробника L и кабель C резонируют на частоте около 20 МГц.

Это просто импровизированный совет от инженера-испытателя с 40-летним опытом.

Получите и прочитайте всю книгу Генри Отта об EMC. Это ответит на все ваши вопросы. (можно найти в сети)