Ekranlama ve Zemin döngüleri

Hepsi GND'ye (Şasi GND) bağlı olması gereken çeşitli ekipmanlara sahibim. Sahip olduğum sorun, bir kriyostat (metal kalkan) bağlanan özel elektronik ile metal bir kutu aracılığıyla bir bilgisayar içindeki ADC kartını bağladığım.

Sorun şu ki, sadece standart kablolarımı kullanırsam, bilgisayar GND'si metal kutuya sırayla kriyostat metaline bağlı olan elektronik ile bağlanır. Şimdi bilgisayar fiş aracılığıyla GND'ye bağlanır ve kriyostat GND'ye bina metal GND'sine büyük bir metal kayışla bağlanır. Bu bana kötü bir toprak döngüsü örneği gibi kokuyor.

Bu yüzden blendajı kablolardan birinin üzerinde bir yere kırmam gerektiğini düşünüyorum. Sorular nerede? Elektronikler kriyostattan oldukça küçük bir sinyal yükseltiyor, bu yüzden o kalkan bağlantısını sürekli olarak denemek ve tutmak istediğimi tahmin ediyorum. Kalkanı bilgisayar ADC'ye giden kablodaki kutudan koparmak üzereydim. Bu iyi bir fikir mi? Bilgisayar GND ve kriyostat GND aynı güç şeridine hemen hemen bağlıysa endişelenmem gerekir mi?

Elektronik GND'nin Şasi / bina GND'sinden yüzmesi gerektiğini unutmayın.

Evet, bir toprak döngü probleminiz var (biraz kafa karıştırıcı) gibi görünüyor ve evet, özellikle küçük analog sinyalleri ölçmeye çalışırken önemli olabilir. Tüm topraklamalar nispeten kısa hat kablolarıyla aynı çıkış şeridine bağlanırsa, muhtemelen iyi olur. Bununla birlikte, bu kriyostat şeyin (her ne olursa olsun) bina zemine ayrı olarak bağlandığını söylüyorsunuz, bu yüzden durum böyle değil ve bu yüzden neden yükselttiğinizi kafa karıştırıyor.

Genel olarak, analog sinyalleri kaynağa olabildiğince yakın bir şekilde dijitale dönüştürmek ve daha sonra dijital sinyallerin etrafında göndermek iyidir. Bunlar, opto-kuplörleri, darbe transformatörleri, radyo vb. Gibi izole edilmesi çok daha kolaydır. Diğer bir deyişle, bilgisayardaki eski moda bir A / D kartı, sistem seviyesi açısından en iyi genel mimari değildir.

Ancak, A / D kartına dikkatlice bakın. Büyük olasılıkla tek uçlu ve diferansiyel çalışma için yapılandırılabilir. Bu, diferansiyel girişler istediğiniz bir durumdur. Kriyostat şey, toprağa atıfta bulunulan bir sinyal üretebilir, ancak toprak ve çıkış sinyalini diferansiyel olarak alır. Bu esas olarak dönüştürmeden önce toprak ofsetini sinyalden çıkaracaktır.

Bu hile sadece bir miktar frekansa, muhtemelen birkaç kHz veya düşük 10s kHz'e kadar çalışacaktır. Döngüdeki toprak yollarına karşı 60 Hz veya 50 Hz güç hattı dönüş akımları nedeniyle herhangi bir toprak sinyalinin çıkarılmasında oldukça iyi çalışmalıdır. Keskin ortak mod ani artışları hala A / D'deki fark amplifikatörünü karıştırabilir ve son çıkışta gürültü olarak görünebilir. Yine de denemeye değer. Yeterince iyi değilse, geri dönün ve sensörden dijitale dönüştürün, ardından dijital telemetri sinyalini opto-izole edin.

Loop Slooth web sitesinde yer döngüleri ve diğer elektriksel parazit formları hakkında bir eğitim vardır .

Bu eğitici, toprak döngülerinin düşük ve yüksek frekanslarda farklı davrandığını göstermektedir. Düşük frekanslarda önemli olan, toprak döngüsünü oluşturan iletkenlerin direncidir, ancak fiziksel düzen değil, yüksek frekanslarda ise tam tersidir çünkü yüksek frekanslarda önemli olan direnç değil endüktanstır. Çaprazlama frekansı R / L tarafından verilir, burada R, kablo direncidir ve L, döngü endüktansıdır.

Bu konular aynı zamanda Bilimsel Araçların Gözden Geçirilmesi belgesinde (ayrıca web sitesindeki bir bağlantıda) tartışılmaktadır .

Öğretici, yer döngülerinin Faraday yasası ile Kirchoff yasası arasındaki ayrımdan nasıl kaynaklandığını açıklar (elektronik, Kirchoff yasasına sadece DC için geçerliyken, zamana bağlı akımların gerçek dünyası Faraday yasasını içerir). Ayrıca, toprak döngülerinin endüktif kuplaj, elektrostatik kuplaj ve radyasyon kuplajı gibi diğer parazit formlarıyla ilişkisini tartışır.

1. Bir toprak döngüsünün temel tehdidinin topraklar arasında önemli bir DC farkının olduğuna (örneğin, 0V ve 0.3V) inanılmaktadır. Bu durumda, ikisinin düşük dirençli bir tel ile bağlanması yüksek akıma neden olabilir ve cihazlardan birine (veya her ikisine) zarar verebilir. Cihazların akım tüketiminin aralarında farklı büyüklükte emirleri olması söz konusu olabilir (örneğin, bir cep telefonuna bağlı bir döner motor). Ancak, bu sizin durumunuz değildir. Bu nedenle, DC düşüşü bir sorun olmamalıdır.

2. Topraklama döngüleri genellikle bir problemdir, çünkü değişen manyetik alanı (elektrik şebekesi kabloları, ampuller, anahtarlar, motorlar vb. Gibi yakındaki cihazların çalıştırılmasından kaynaklanan) indüklenen voltaja dönüştüren bir transformatör gibi davranırlar.

İdeal bir durumda, her yerde birbirine yakın olan sadece bir çift tel (bir güç kaynağına bağlı) olacaksa, akım döngüleri aynı olacak ve uyarılan EMF aynı olacaktır. Böylece, teller arasındaki voltaj farkının herhangi bir noktada ölçülmesi, manyetik alanla olsun olmasın aynı sonucu verecektir.

Bununla birlikte, pratikte bu nadiren olur, kablolar çift halinde gitmez ve her zaman birbirine yaklaşmazlar. Bu şekilde, gürültü ortaya çıkar (farklı döngülerde indüklenen EMF'ler farklıdır).

Pratik açıdan aşağıdakileri yapabilirsiniz: a) tüm tellerin birbirine olabildiğince yakın olmasını sağlayın (izole edilmiş büyük kablo halkaları oluşmaz). b) Yakınlarda zamanla değişen manyetik alan kaynaklarının (gürültü saldırganları) olmadığından emin olun.

Sizin durumunuzda, iki cihazın toprağa farklı bağlantıları vardır (şebeke gnd ve bina gnd), bu nedenle, muhtemelen, iyi olmayan dev bir döngü oluşur.

Gerçek gürültü seviyesi, kurulumunuzu çevreleyen parazitik manyetik alanlara bağlı olacaktır. Laboratuvarınızda zamanla değişen manyetik alanların güçlü bir kaynağı yoksa, toprak döngüsü bir sorun olmayabilir.

Bir kalkanı kırmak iyi bir seçim olmayabilir çünkü:

1) yüksek frekanslarda sorun yaratabilecek kablonun empedansını değiştirecektir.

2) Alıcının gnd'si sürücünün gnd'sine göre yüzer. Alıcı gnd'de görünen herhangi bir kaçak akım sinyali etkileyecektir.