Hiện tượng thay đổi mặt đất ô tô

Tôi đang làm việc về việc tích hợp cảm biến vào nền tảng ô tô, sử dụng thiết lập khung gầm âm 12 v tiêu chuẩn. Tôi đang cố gắng để hiểu một hiện tượng hơi hoang đường có kinh nghiệm được gọi là "sự dịch chuyển mặt đất". Tôi đã không thể giải thích điều này, nhưng trực giác của tôi cho thấy điều này là hợp lý.

Cách nó được "giải thích" là như vậy: hai điểm tham chiếu mặt đất trên xe có thể bị giữ ở một số tiềm năng khác nhau trong một khoảng thời gian không xác định do một số hình thức can thiệp từ các thành phần lân cận hoặc các thành phần có chung một "căn cứ chung" ".

Ví dụ, khi ABS được kích hoạt và một lượng dòng điện đáng kể (hàng trăm ampe trong một số trường hợp) bị chìm vào một stud mặt đất cụ thể, điểm nối đất trở thành một tham chiếu không ổn định. Các thành phần khác được gắn vào stud này có thể gặp sự thay đổi điện áp trên các chân đầu vào của chúng.

Câu hỏi của tôi là: hiện tượng này là một cái gì đó thực sự tồn tại, hay nó chỉ đơn giản là một "câu chuyện về những người vợ cũ" bên trong mà không có cơ sở?

Nếu nó tồn tại, làm thế nào nó có thể được đặc trưng, ​​và tôi có thể tìm hiểu thêm ở đâu? Các nguyên tắc điện cơ bản tại chơi ở đây là gì? Nó có thể được giảm xuống thành một mô hình mạch đại diện? Bất kỳ kinh nghiệm sẽ được đánh giá cao.

Câu hỏi của tôi là: hiện tượng này là một cái gì đó thực sự tồn tại, hay nó chỉ đơn giản là một "câu chuyện về những người vợ cũ" bên trong mà không có cơ sở?

Vâng, làm toán. Nếu bạn chìm, hãy nói 100 A vào một dây dẫn bằng thép có đường kính 50 mm², điện áp trên 10cm của dây dẫn đó là bao nhiêu do điện trở ohmic?

Vì vậy, đúng, Ohm đúng, và nếu bạn đặt nhiều dòng điện qua bất cứ thứ gì không phải là chất siêu dẫn, sẽ có một sự khác biệt tiềm năng.

Các nguyên tắc điện cơ bản tại chơi ở đây là gì?

Định luật Ohm

Hơn nữa, ví dụ về ABS của bạn nêu bật một khía cạnh khác: Nếu bạn có một thứ gì đó là tải chuyển đổi, bạn sẽ không đặt tải DC lên dây dẫn trên mặt đất của mình, nhưng (cũng) là tải AC.

$j\omega L$

Các đặc tính phản ứng như vậy phụ thuộc vào hình dạng hình học của dây dẫn của bạn - bạn thậm chí có thể gặp xui xẻo, và do chạm một cách tao nhã tần số cộng hưởng của toàn bộ hệ thống cung cấp cáp - tải - khung gầm, bạn có được điện áp cực đại ở tần số chính xác ABS của bạn hoạt động tại.

Những gì bạn đang mô tả, như tôi hiểu, có vẻ hoàn toàn hợp lý. Tài liệu tham khảo mặt đất thường có thể thay đổi do một số dòng điện đáng kể và điện trở hữu hạn của các dây dẫn đang sử dụng. Điều này đơn giản là do luật Ohms.

Nếu bạn có thể vẽ sự tương đồng giữa các bộ phận khác nhau trên khung xe ô tô của mình đến các điểm khác nhau trên chiều dài dấu vết PCB, chúng ta có thể so sánh điều này với các kỹ thuật nối đất được sử dụng trong thiết kế và bố trí PCB. Bạn có thể nghiên cứu thêm về điều này bằng cách xem xét các sơ đồ nối đất khác nhau được sử dụng trong thiết kế PCB. Xem xét sơ đồ căn cứ dựa trên sao được sử dụng để tránh chính xác những gì bạn mô tả mặc dù ở quy mô nhỏ hơn nhiều.

Nếu bạn thực hiện tất cả các điểm trong cấu hình này, luồng hiện tại do một trong các kết nối đó có thể "nâng" đường ray đó lên một lượng bằng Iin * Rconductor, nhưng vì tất cả các kết nối khác trên nút đó đều thấy những thay đổi tương tự có thể không phải là điều đó xấu, ít nhất là về các phép đo tương đối có liên quan. Tuy nhiên, một sự dao động đột ngột trong đường ray vẫn có thể gây ra sự cố trong thiết bị, tức là một tham số phổ biến trong các thiết bị như opamp và ADC là tỷ lệ từ chối cung cấp điện , được chỉ định để tính đến các trường hợp này.

CHỈNH SỬA 1:

Đây là một bức ảnh khác, minh họa điểm. Các thiết bị chính xác trong ảnh có thể bị bỏ qua và được coi là bất cứ thứ gì bạn thích thực sự:

Đây là tài liệu tốt> "câu chuyện về những người vợ cũ? KHÔNG. Mọi thứ bạn luôn muốn biết về .... Xe cộ nhưng lại ngại hỏi ..........

Vấn đề có thể mở rộng từ đường ray nano đến phương tiện chạy bằng động cơ. Để cải thiện khả năng miễn dịch, người ta thường sử dụng nguồn cung cấp năng lượng vi sai xoắn có nghĩa là trả lại riêng cho pin và để sử dụng cảm biến sử dụng đầu vào vi sai xoắn cân bằng. Vấn đề trong vòng lặp hiện tại là ghép vào các đầu vào không cân bằng sẽ chuyển nhiễu chế độ chung (CM) thành tín hiệu chế độ vi sai (DM). Việc lựa chọn sử dụng mặt phẳng mặt đất như khung xe hay dây riêng biệt phụ thuộc rất lớn vào chiều dài đường đi, mức độ dòng điện và nhiễu.

Ví dụ, hầu hết pin xe hơi đều ở gần bộ khởi động, nhưng trong nhiều xe Đức (GLK350), pin được đặt dưới sàn phía sau nhưng động cơ dừng lại và khởi động ở mọi đèn đỏ. Vì vậy, mặt đất nào bạn cho rằng họ đã sử dụng để chuyển đổi vài trăm ampe?

Nhiều chi tiết kỹ thuật ở cấp độ IC cũng được áp dụng.

• Jeff Barrow, '' [ http://www.analog.com/l Library / analogdialogue / archives / 41-06 /ground_bounce.pdf Giảm Bounce Ground] '', (2007), Thiết bị tương tự
• Vikas Kumar, '' [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (nay là EETimes).
• '' [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Bounce Ground trong Logic tốc độ cao 8 bit] '', Lưu ý về ứng dụng Pericom.
• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Hiểu và tối thiểu hóa việc bật lên mặt đất] '', (2003) Bán dẫn Fairchild, Lưu ý ứng dụng 640.
• '' [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Tối thiểu hóa Bounce & VCC Sag] '', White Paper, (2001) Altera Corporation.
• '' [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Ground Bounce part-1 và part-2 của Douglas Brooks] '', Article, Ultra Cad Design.

Cùng một người sinh sản gremlin, tên khác nhau

Hiện tượng "dịch chuyển mặt đất" mà bạn đề cập chỉ đơn giản là một biểu hiện khác của các dây dẫn thực tế có trở kháng khác không, vì vậy khi hai dòng điện chia sẻ một đường trở về, điện áp rơi trên đường trở về đó là (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. Các EE làm việc trên quy mô nhỏ hơn biết người sinh sản gremlin này là "khớp nối trở kháng chung", nhưng đó thực sự là điều tương tự, như thể hiện trong sơ đồ dưới đây.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Lưu ý rằng nút có tên GND là một volt hoàn toàn cách xa pin âm! Điều này rõ ràng là không tốt nếu mạch nhạy cảm của chúng tôi ở bên trái không thể chịu được bù, hoặc tệ hơn, nếu Ibigload thực sự là tải thay đổi theo thời gian, vì vậy phần nhạy cảm của chúng tôi thấy GND thay đổi giữa gần với điểm 0V thực tế pin tiêu cực và một volt đầy đủ từ nó!

Giải pháp trong môi trường tần số thấp là sao các mạch nhạy cảm nối đất trở lại một điểm 0V được thiết kế sẵn bằng dây hoặc dấu vết riêng như mô tả bên dưới, để bất kỳ dòng điện cao nào chảy trong các phần khác của hệ thống nối đất không thể can thiệp vào hoạt động của mạch nhạy cảm. Thật không may, điều này không thực tế đối với mọi mạch trong toàn bộ xe vì lý do cơ học và chi phí bằng đồng, vì vậy các nhà thiết kế điện tử ô tô làm việc tốt nhất có thể bằng cách thiết kế mạch vào mạnh mẽ và thay vào đó là tín hiệu nhạy cảm với tín hiệu nhạy cảm dựa vào khung xe trả lại cho họ.

^{mô phỏng mạch này}

Bạn có những rủi ro tương tự trên PCB. Lá đồng có độ dày tiêu chuẩn (1 ounce / foot ^ 2), dày 35 micron hoặc 1,4 triệu giây, có điện trở 0,0005 ohms, hoặc 500 micro Ohms, mỗi ô vuông. Bất kỳ kích thước vuông. Đo từ các cạnh đối diện của hình vuông, tiếp xúc tất cả dọc theo các cạnh.

Do đó, một Ampe, qua 1 ô vuông, là 500 microVolts. Hoặc 0,5uV cho 1mA.

Tuy nhiên, một milliamp, chảy từ bên này sang bên kia của PCB vuông, gặp phải hơn 500 micro Ohms, vì dòng điện phải lan ra từ điểm vào 1mm ban đầu, và sau đó tập trung một lần nữa để thoát khỏi điểm thoát 1mm .

Lấy một miếng đệm hình tứ giác, chỉ định một hình vuông ở giữa là "điểm vào hiện tại" và phác họa cách dòng điện lan ra, vào các ô vuông EIGHT xung quanh hình vuông nhập cảnh. Và làm thế nào lưới 5 * 5, xung quanh 3 * 3, cung cấp điện trở thậm chí ít hơn nhưng vẫn có điện trở, ở mức 500 microOhms / vuông.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Điện áp nào ra khỏi OA2?