Các vòng lặp che chắn và mặt đất

Tôi có nhiều thiết bị khác nhau mà tất cả cần phải được kết nối với GND (Khung gầm GND). Vấn đề tôi gặp phải là tôi đang kết nối thẻ ADC bên trong máy tính thông qua hộp kim loại với các thiết bị điện tử tùy chỉnh kết nối với bộ phận bảo vệ (tấm chắn kim loại).

Vấn đề là nếu tôi chỉ sử dụng các loại cáp tiêu chuẩn của mình thì GND của máy tính được kết nối với hộp kim loại với các thiết bị điện tử được kết nối với kim loại của bộ điều hòa. Bây giờ máy tính được kết nối với GND thông qua phích cắm và bộ điều hòa được kết nối với GND thông qua một dây đeo kim loại lớn đến GND của tòa nhà. Điều này với tôi có mùi giống như một trường hợp xấu của một vòng lặp mặt đất.

Vì vậy, tôi nghĩ rằng tôi cần phải phá vỡ lá chắn ở đâu đó trên một trong các dây cáp. Câu hỏi là ở đâu? Các thiết bị điện tử đang khuếch đại tín hiệu khá nhỏ từ bộ điều hòa nhiệt độ vì vậy tôi đoán rằng tôi muốn thử và giữ kết nối lá chắn đó liên tục. Tôi đã phá vỡ tấm khiên ở cái hộp trên dây cáp chạy đến máy tính ADC. Đây có phải là một ý tưởng tốt? Tôi có nên lo lắng nếu GND máy tính và máy lạnh GND được kết nối khá nhiều với cùng một dải năng lượng không?

Lưu ý rằng GND điện tử phải được thả nổi từ Khung gầm / tòa nhà GND.

Vâng, có vẻ như (một chút khó hiểu) bạn có một vấn đề vòng lặp mặt đất, và vâng chúng có thể quan trọng, đặc biệt là khi cố gắng đo các tín hiệu tương tự nhỏ. Nếu tất cả các căn cứ buộc trở lại cùng một dải đầu ra thông qua các dây tương đối ngắn, thì có lẽ nó sẽ ổn. Tuy nhiên, bạn nói rằng thứ điều hòa nhiệt độ này (bất kể đó là gì) được kết nối riêng với mặt bằng xây dựng, vì vậy đó rõ ràng không phải là trường hợp và nó gây nhầm lẫn do đó tại sao bạn lại đưa nó lên.

Nói chung, thật tốt khi chuyển đổi tín hiệu analog sang kỹ thuật số càng gần với nguồn càng tốt, sau đó chuyển xung quanh tín hiệu số. Những thứ đó dễ dàng hơn nhiều để phân lập, như thông qua các bộ ghép quang, biến áp xung, radio, v.v. Nói cách khác, thẻ A / D cũ trong máy tính không phải là kiến ​​trúc tổng thể tốt nhất theo quan điểm cấp hệ thống.

Tuy nhiên, hãy nhìn vào thẻ A / D một cách cẩn thận. Nhiều khả năng nó có thể được cấu hình cho hoạt động đơn và kết thúc khác biệt. Đây là một trường hợp mà bạn muốn đầu vào khác biệt. Bộ điều hòa nhiệt độ có thể tạo ra tín hiệu tham chiếu mặt đất, nhưng lấy tín hiệu đầu ra và đầu ra của nó làm vi sai. Điều này về cơ bản sẽ trừ phần bù mặt đất khỏi tín hiệu trước khi chuyển đổi nó.

Thủ thuật này sẽ chỉ hoạt động với tần số nhất định, có thể là vài kHz hoặc 10s kHz thấp. Nó sẽ hoạt động khá tốt trong việc trừ đi bất kỳ tín hiệu mặt đất nào do dòng điện trở lại dòng điện 60 Hz hoặc 50 Hz đi qua các đường mặt đất trong vòng lặp. Các gai chế độ chung sắc nét vẫn có thể gây nhầm lẫn cho amp khuếch đại trong A / D và hiển thị dưới dạng nhiễu ở đầu ra cuối cùng. Nó đáng để thử mặc dù. Nếu nó không đủ tốt, hãy quay lại và chuyển đổi sang kỹ thuật số tại cảm biến, sau đó cách ly tín hiệu từ xa kỹ thuật số.

Có một hướng dẫn về các vòng lặp trên mặt đất và các hình thức can thiệp điện khác tại trang web Loop Slooth .

Hướng dẫn này cho thấy các vòng lặp trên mặt đất hoạt động khác nhau ở tần số thấp và cao. Ở tần số thấp, số đếm là điện trở của các dây dẫn tạo thành vòng lặp trên mặt đất, nhưng không phải là bố trí vật lý trong khi ở tần số cao thì ngược lại bởi vì ở tần số cao, điện trở không phải là điện trở. Tần số chéo được đưa ra bởi R / L trong đó R là điện trở cáp và L là độ tự cảm của vòng lặp.

Những vấn đề này cũng được thảo luận trong bài đánh giá về dụng cụ khoa học (cũng tại một liên kết trên trang web).

Hướng dẫn giải thích cách các vòng lặp trên mặt đất xuất phát từ sự khác biệt giữa luật của Faraday và luật của Kirchoff (thiết bị điện tử dựa trên luật của Kirchoff chỉ có giá trị đối với DC, trong khi thế giới thực của dòng chảy phụ thuộc thời gian liên quan đến luật của Faraday). Nó cũng thảo luận về mối quan hệ của các vòng trên mặt đất với các hình thức giao thoa khác như khớp nối cảm ứng, khớp nối tĩnh điện và khớp nối phóng xạ.

1. Người ta thường tin rằng mối đe dọa chính của vòng lặp mặt đất là có sự khác biệt đáng kể về DC giữa các căn cứ (ví dụ 0V và 0,3V). Trong trường hợp kết nối cả hai bằng dây điện trở thấp có thể gây ra dòng điện cao và làm hỏng một (hoặc cả hai) thiết bị. Nó có thể là trường hợp nếu mức tiêu thụ hiện tại của các thiết bị là các đơn đặt hàng có cường độ khác nhau giữa chúng (giả sử, một động cơ quay được kết nối với điện thoại di động). Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp của bạn. Vì vậy, thả DC không phải là một vấn đề.

2. Các vòng trên mặt đất thường là một vấn đề vì chúng hoạt động giống như một máy biến áp chuyển đổi từ trường thay đổi (gây ra bởi các thiết bị gần đó như dây điện lưới, bóng đèn, công tắc, động cơ, v.v.) thành điện áp cảm ứng.

Trong trường hợp lý tưởng, nếu chỉ có một cặp dây (được kết nối với nguồn điện) nằm gần nhau ở mọi nơi, thì các vòng hiện tại sẽ giống nhau và EMF sẽ giống nhau. Do đó, đo chênh lệch điện áp giữa các dây tại bất kỳ điểm nào sẽ tạo ra kết quả tương tự cho dù có từ trường hay không.

Tuy nhiên, trong thực tế, điều này hiếm khi xảy ra, các dây không đi theo cặp và chúng không đi gần nhau. Bằng cách này, tiếng ồn xuất hiện (EMF gây ra trong các vòng khác nhau là khác nhau).

Từ quan điểm thực tế, bạn có thể làm như sau: a) đảm bảo tất cả các dây đi gần nhau nhất có thể (không có các vòng lớn của dây cách ly được hình thành). b) đảm bảo không có nguồn từ trường biến đổi theo thời gian (bộ gây nhiễu) gần đó.

Trong trường hợp của bạn, hai thiết bị có các kết nối khác nhau với mặt đất (nguồn chính và gnd tòa nhà), do đó, rất có thể, một vòng lặp khổng lồ được hình thành, điều đó không tốt.

Độ ồn thực tế sẽ phụ thuộc vào từ trường ký sinh xung quanh thiết lập của bạn. Nếu không có nguồn từ trường biến đổi mạnh theo thời gian trong phòng thí nghiệm của bạn, vòng lặp mặt đất có thể không phải là vấn đề.

Phá vỡ một lá chắn có thể không phải là một lựa chọn tốt bởi vì:

1) nó sẽ thay đổi trở kháng của cáp có thể gây rắc rối ở tần số cao.

2) Gnd của người nhận sẽ nổi so với gnd của người lái. Bất kỳ dòng điện đi lạc nào xuất hiện ở gnd máy thu sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu.