Ağlar neden ortak bir toprak kablosuna ihtiyaç duyar?

Bilgisayarlarda ve gömülü sistemlerde Seri iletişim hakkında okuyordum ve şu ifadeyi buldum -

Kablolarla bağlanan bilgisayarlar, genellikle kablodaki bir topraklama kablosu tarafından sağlanan ortak bir toprak referansına sahip olmalıdır. ( Kaynak )

Bunun nedeni nedir? Toprak telinin sadece elektrik kaçağına karşı koruma amaçlı olduğunu düşündüm. İletişim ağlarında ortak bir topraklama teline ihtiyaç ne olabilir?

Gerilim görecelidir. Bir voltaj seviyesi, yalnızca karşılaştırılacak başka bir voltaj seviyeniz varsa mantıklıdır. Eğer sadece sinyal teline bakarsanız, daha akıllıca olmazsınız, bir voltaj ölçmezsiniz. Ölçmek için bir referansa ihtiyacınız var, böylece sinyalin toprağa atıfta bulunulan çok ve çok volt olduğunu söyleyebilirsiniz .

O yere başvurulan aksi belirtilmediği sürece, gerilim seviyelerine bahsederken ima edilir. Dengeli sinyaller genellikle toprak etrafında simetriktir, bu nedenle 1 telde voltaj diğer telde +1 V'ye giderken -1 V'a gider. Güzel simetrik. Ancak alıcı bir kabloya bakmaz ve +1 V'yi görmez; iki tel arasındaki voltaj farkına bakacak ve daha sonra toprak ilgili olmayacaktır. Bu tür sinyaller çoğunlukla bir telin pozitif sinyal, diğerinin negatif sinyal olduğu bükülü çift kablolar üzerinden iletilir. Topraklama kablosu yok.

düzenlemek
Kortuk wants to see a pretty picture. Tekrar. (iç çekmek)

Et voilà, une jolie görüntüsü. En-Ya'ya bakma, bu benim duvar saatimle ilgili. Ne kadar asılır? Çoğu insan "yaklaşık 2 metre" der. Çünkü genellikle referans seviyemiz, "zeminimiz" olarak söz alacağız. Ama dairem ikinci kattadır ve referans olarak sokak seviyesini alırsam, saat sokak seviyesinden 8 m yukarıda olacaktır. Bir coğrafyacı deniz seviyesinden 35 m yükseklik önerebilir. Yani "yükseklik" in referanssız bir anlamı yoktur ve voltajla aynı şeydir.

dmckee doğrudur (gerçekten bir cevap olarak eklemelidir) çünkü herhangi bir elektrik sinyalinin toprak bağlantısının sağladığı bir dönüş yoluna ihtiyacı vardır. Voltaj için başka bir isim "Potansiyel Fark" dır, bu da iki nokta arasındaki potansiyel farkı anlamına gelir . Yani bir noktanın "Beş volt" olduğunu söyleyemezsiniz, bunun "x'e göre beş volt" olduğunu söylemelisiniz (pratikte birincisini söyleriz, ancak göreli noktanın nerede olduğunu bildiğimiz varsayılır - örn. Bir zemin düğüm)

Bir ampul düşünün - iki terminal var. Bir pil - iki terminal. Ampulü, terminallerinden birini akü terminallerinden birine bağlayarak yakabilir miyiz? Hayır, devreyi tamamlamalıyız .
Buna bakmanın bir başka yolu da bir pompa (akü) ve borular (teller) artı bir (kapalı) su çarkı (yük) Pompanın tekerleği döndürmesi için bir giden boru ve bir dönüş borusu olması gerekir.

İşte açıklığa kavuşacak bir diyagram:

Yukarıdakilerin 2 kabloya olan ihtiyacı açıkladığını unutmayın - Wouter'ın doğru olarak açıkladığı gibi "ortak bir zemin" (yani transformatör ile / optik olarak izole edilen sistemlerde) olması gerekmez. Verici ve alıcı hala tam bir devreye sahiptir (örneğin, transformatörün sekonder manyetik olarak bağlı olan primeri - bu nedenle sekonder farklı bir "toprak" referansına sahip olabilir), böylece şeyler kendilerine "benzer" görünür.

Genel olarak bu doğrudur - voltajın bir referans noktası olmalıdır. Gerilimi mesafe olarak düşünün: Nereden karar vermedikçe mesafe kavramı hiçbir anlam ifade etmiyor.

Ancak iddia kesinlikle doğru değil. Bir telin elektrik taşımasına gerek yoktur, cam elyaf tel olabilir ...

Diğer bir karşı örnek, çoğu modern Ethernet bağlantısı ve MIL-1553 gibi bazı yüksek güvenilirlik sistemleri tarafından kullanılan dengeli transformer bağlı iletişimdir. Bu tür bir iletişim için iki iletişim sisteminin ortak bir zemine sahip olması gerekmez.

İletişim ağı verileri voltaj farkı açısından iletir. Herhangi bir voltajı ölçmek için bir referans noktası olmalıdır. Her iki bilgisayar veya seri bağlantıya sahip her iki ekipman da verilerin aynı anlamını anlamalıdır (voltaj için aynı referans noktası), bu nedenle aynı ortak topraklamanın sağlanması önemlidir. Bu aynı zamanda veri alışverişini bozan gürültüyü önlemeye yardımcı olur.