Otomotiv yer değiştirme olgusu

Standart bir 12v negatif şasi kurulumu kullanarak bir sensörün otomotiv platformuna entegrasyonu üzerinde çalışıyorum. "Yer kayması" olarak bilinen biraz efsanevi bir fenomeni anlamaya çalışıyorum. Bunu açıklayamadım ama sezgim bunun makul olduğunu gösteriyor.

"Açıklanmasının" yolu şöyledir: araç üzerindeki iki toprak referanslı nokta, komşu bileşenlerden veya ortak bir topraklamayı paylaşan bileşenlerden kaynaklanan bir tür parazit nedeniyle belirli bir süre için farklı bir potansiyelde tutulabilir. ".

Örneğin, ABS çalıştırıldığında ve önemli miktarda akım (bazı durumlarda yüzlerce amper) belirli bir topraklama saplamasına gömüldüğünde, topraklama noktası kararsız bir referans haline gelir. Bu saplamaya bağlı diğer bileşenler giriş pimlerinde voltaj dalgalanmaları yaşayabilir.

Sorum şu: bu fenomen gerçekten var olan bir şey mi, yoksa basitçe çok az temelli veya hiç temelsiz bir "eski eşler masalı" mı?

Varsa, nasıl karakterize edilebilir ve daha fazla bilgiyi nereden öğrenebilirim? Burada yürürlükte olan temel elektriksel ilkeler nelerdir? Temsili bir model devresine indirgenebilir mi? Herhangi bir deneyim takdir edilecektir.

Sorum şu: bu fenomen gerçekten var olan bir şey mi, yoksa basitçe çok az temelli veya hiç temelsiz bir "eski eşler masalı" mı?

Matematik yap. Diyelim ki 100 A diyelim, 50 mm² çaplı çelik bir iletkene batırırsanız, ohm direnci nedeniyle bu iletkenin 10 cm üzerindeki voltajı nedir?

Yani evet, Ohm haklı ve süperiletken olmayan bir şeyden çok fazla akım koyarsanız, potansiyel bir fark olacaktır.

Burada yürürlükte olan temel elektriksel ilkeler nelerdir?

Ohm yasası

Dahası, ABS örneğiniz başka bir yönü vurgular: Anahtarlamalı yük olan bir şey varsa, toprak iletkeninize bir DC yükü değil, aynı zamanda bir AC yükü koyarsınız.

AC direnci DC ile doğal olarak aynı değildir - örneğin, ideal bir bobin DC için 0 Ω dirence sahiptir, ancak AC için has vardır - yani, frekans ne kadar yüksekse, etkili o kadar yüksek direnç.$j\omega L$

Bu tür reaktif özellikler, iletkeninizin geometrik şekline bağlıdır - hatta şansınız bile olabilir ve tüm pilin rezonans frekansına zarif bir şekilde çarpması nedeniyle - besleme kablosu - yük - şasi dönüş sistemi, tam frekansta bir aşırı voltaj alırsınız ABS'niz çalışıyor.

Anladığım kadarıyla tarif ettiğiniz şey tamamen makul görünüyor. Toprak referansları, bazı önemli akım akışları ve kullanılan iletkenlerin sonlu dirençleri nedeniyle sıklıkla değişebilir.

Otomobil şasinizdeki farklı parçalar arasında PCB izi uzunluğundaki farklı noktalara benzetme yapabiliyorsanız, bunu PCB tasarımında ve düzeninde kullanılan topraklama teknikleriyle karşılaştırabiliriz. PCB tasarımında kullanılan farklı topraklama şemalarına bakarak bunu daha fazla inceleyebilirsiniz. Açıklamanızdan çok daha küçük bir ölçekte olsa da kaçınmak için kullanılan yıldız tabanlı bir topraklama şemasını düşünün.

Bu yapılandırmadaki tüm noktaları topraklarsanız, bu bağlantılardan birine bağlı akım akışı o rayı Iin * Rconductor'a eşit bir miktarda "kaldırabilir", ancak bu düğümdeki diğer tüm bağlantılarda aynı değişikliklerin görüldüğü gibi olmayabilir en azından bağıl ölçümler söz konusu olduğunda kötüdür. Bununla birlikte, raylardaki ani bir dalgalanma yine de enstrümantasyonda sorunlara neden olabilir, yani opamp ve ADC gibi cihazlarda ortak bir parametre, bu örnekleri dikkate almak için belirtilen güç kaynağı ret oranıdır .

DÜZENLEME 1:

İşte noktayı gösteren başka bir fotoğraf. Resimdeki kesin cihazlar göz ardı edilebilir ve gerçekten istediğiniz bir şey olarak düşünülebilir:

Bu iyi belgelenmiş> "eski eşleri masalı? DEĞİL. Her zaman bilmek istediğiniz her şey .... Araç Kablolama ama sormaya korkuyor ..........

Sorun, nano boyutlu raylardan güdüyle çalışan araçlara kadar ölçeklendirilebilir. Bağışıklığı iyileştirmek için, genellikle bataryaya ayrı dönüşler anlamına gelen bükülmüş diferansiyel güç kaynağı kullanılır ve algılama için dengeli bükülmüş diferansiyel girişler kullanır. Akım döngüsündeki sorun dengesiz girişlere bağlanıyor, ortak mod gürültüsünü (CM) diferansiyel mod (DM) sinyaline çeviriyor. Araba şasisi veya ayrı teller gibi bir zemin düzlemi kullanma seçimi büyük ölçüde yol uzunluğuna, akım seviyesine ve parazite bağlıdır.

Örneğin, çoğu araba aküsü marş motorunun yanındadır, ancak birçok Alman aracında (GLK350), akü arka döşeme tahtasının altında bulunur, ancak motor durur ve her kırmızı ışıkta çalışır. Peki hangi zemini birkaç yüz amper değiştiriyorlardı?

IC düzeyinde daha fazla teknik ayrıntı da geçerlidir.

• Jeff Barrow, '' [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf Yerden Zıplamayı Azaltma] '', (2007), Analog Devices
• Vikas Kumar, '' [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (şimdi EETimes).
• '' [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf 8 Bit Yüksek Hızlı Mantıkta Zemin Sıçraması] '', Pericom Uygulama Notu.
• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Zemin Sıçramasını Anlama ve Minimize Etme] '', (2003) Fairchild Yarı İletken, Uygulama Notu 640.
• '' [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Zemin Sıçrama ve VCC Sarkmayı En Aza İndirme] '', Teknik Doküman, (2001) Altera Corporation.
• '' [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Douglas Brooks tarafından Ground Bounce part-1 ve part-2] '', Makaleler, Ultra Cad Design.

Aynı gremlin spawner, farklı ad

Bahsettiğiniz "yer kayması" fenomeni, iletkenlerin sıfır olmayan bir empedansa sahip olduğu gerçeğinin başka bir tezahürüdür, bu nedenle iki akım bir dönüş yolunu paylaştığında, bu dönüş yolundaki voltaj düşüşü (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd'dir. Daha küçük ölçeklerde çalışan EE'ler bu gremlin yumurtlamasını "ortak empedans kuplajı" olarak bilirler, ancak aşağıdaki şemada gösterildiği gibi gerçekten aynı şeydir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

GND adlı düğümün akü negatifinden tam volt uzakta olduğuna dikkat edin! Eğer soldaki hassas devrelerimiz ofseti tolere edemiyorsa veya Ibigload gerçekten zamanla değişen bir yükse bu daha da iyi değildir, bu nedenle hassas parçamız gerçek 0V noktasına yakın değişen bir GND görür. pil negatif ve ondan uzakta tam bir volt!

Düşük frekanslı bir ortamda çözüm, zemine duyarlı devreleri, aşağıda gösterildiği gibi kendi telleri veya izleri olan önceden belirlenmiş tek bir 0V noktasına geri döndürmektir, böylece topraklama sisteminin diğer kısımlarında akan yüksek akımlar hassas devrenin çalışması. Ne yazık ki, bu, mekanik ve bakır maliyeti nedeniyle tüm araçtaki her devre için pratik değildir, bu nedenle otomotiv elektroniği tasarımcıları, sağlam güç giriş devreleri tasarlayarak ve bunun yerine hassas sinyallerle sinyal referansları taşıyarak, ellerinden gelenin en iyisini yaparlar. onlar için şasi geri dönüş güveniyor.

^{bu devreyi simüle et}

PCB için aynı risklere sahipsiniz. 35 mikron veya 1,4 mil kalınlığında standart kalınlıkta bakır folyo (1 ons / ayak ^ 2), kare başına 0.0005 ohm veya 500 mikro Ohm dirence sahiptir. Herhangi bir boyut kare. Karenin karşı taraflarından ölçülür, tüm kenarlar boyunca temas ettirilir.

Bu nedenle, bir Amp, 1 kare folyodan 500 mikroVolttur. Veya 1mA için 0.5uV.

Bununla birlikte, bir kare PCB'nin bir yandan diğer tarafına akan bir miliamp, 500 mikro Ohm'dan çok daha fazla karşılaşır, çünkü akımın ilk 1mm giriş noktasından yayılması ve daha sonra 1 mm çıkış noktasından çıkmak için bir kez daha konsantre olması gerekir. .

Bir quadrille pad alın, ortadaki bir kareyi "geçerli giriş noktası" olarak belirleyin ve giriş karesini çevreleyen SEKİZ kareye akımın nasıl yayıldığını çizin. Ve 3 * 3'ü çevreleyen 5 * 5 ızgarasının nasıl daha az direnç sağladığını, ancak 500 mikroOhm / kare'de yine de dirençlidir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

OA2'nin voltajı nedir?

Kenar gerilimini ve OA2 prob uçlarımız birbirinden 1 cm (1sqr) uzaklıktadır. OA2'den 30uV * 1,000x = 30 miliVolt bekliyoruz.= 1,25 m V / 45 s q r = 30 u V / s q