Рис. 4.23. Ра,звя,зка цепей с помощью переключаемого конденсатора Конденсатор .заряжается от источника напряжения. После переключения контактов 5j и 2 выходное напряжение конденсатора равно напряжению источника. Аналогично, две системы .за.земления никогда не соединяются

Емкостная связь

Между двумя проводниками или между проводником и источником помех поч;: всегда существует емкостная связь, которая возникает из-за того, что переменноеш пряжение наводит в проводнике ток г, пропорциональный производной напряжен по времени

dv dt

где С - величина емкости. Емкостные связи должны быть сведены до миним\* Они у.меньнгаются с увеличением расстояния между проводниками.

Распространенный способ борьбы с этим явлением - защитный электростатиче кий экран. Экран должен быть заземлен, чтобы его потенциат равнялся нулю.Так мера обеспечивает хорошую защиту, хотя на концах кабеля, где проводник npncoeJ нен к датчику или к электронным схемам, например к входному порту компьюте?-могут возникнуть некоторые проблемы. Причина в том, что в этих местах экране-полностью закрывает и защищает проводник. На небольших, незащищенных окон пых участках могут возникнуть слабые емкостные связи, поэтому важно делать" кие участки как можно короче.

Индуктивная (магнитная) связь

Проводник с током индуцирует вокруг себя магнитное поле с напряженность нропорциона.пьной величине тока. Соответственно, магнитное взаимодействие .здает серьезные нробле.мы вблизи силовых кабелей, по которым текут значителЫ" токи. Переменный ток возбуждает переменное магнитное поле, которое в свою редь наводит э.д.с. индукции в другом проводнике, пересекающем поле. По заь индукции нри заданной величине взаимной индукции М между проводникам) пряже!"" V, индуцируемое в проводнике, есть

d(M i)

где i - ток другого проводника.

Если проводник, в котором наводится э.д.с, представляет собой часть замкнутого контура, то в нем будет циркулировать ток. Этот индуктивный ток пропорционален площади, охватываемой проводниками, через которую проходит магнитный поток.

Существует несколько способов уменьшить влияние индуктивных связей. Площадь контура. Сцепленного с магнитным потоком, можно уменьшить, используя витые провода; у.меньнгение этой площади означает снижение индуцируемого напряжения. Более того, при скрутке "изменяется знак" потокосцепления на каждом витке, так что результиругощее потокосцепление становится незначительным. Собственно поэтому применяется кабель на основе витой пары, а не просто состоящий из параллельных проводников.

Проводник, по которому передается измерительная информация, должен быть расположен как можно дальше от источников помех. В частности, чувствительные электронные приборы не должны размещаться вблизи трансформаторов и индукторов. Кабели должны располагаться таким образом, чтобы возможные поля помех распространялись вдоль них. Необходимо следовать двум простым правилам; во-первых, низковольтные сигнальные кабели и высоковольтные силовые кабели не должны прокладываться вблизи друг друга в одних и тех же каналах и, во-вторых, сигнальные и силовые кабели должны пересекаться, если это неизбежно, только под прямым углом.

Магнитное поле можно ослабить экранированием. Медный или алюминиевый экран имеет очень высокуго проводимость, и, благодаря возбуждению магнитным полем вихревых токов в экране, магнитный поток ослабляется. Экран можно выполнить из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из железа. .Магнитный экран часто бывает довольно объемным, поскольку для демпфирования магнитного потока требуется достаточная толщина стенок. Поэтому экраниро-ванне используется в основном для аппаратуры, генерирующей сильные магнитные поля.

Практические советы ("Неписаные законы")

Ниже дан перечень некоторых из основных правил для уменьшения влияния электромагнитных наводок на измерительное оборудование (датчики, сигнальные кабели и обрабатывающие электронные схемы). Очевидно, что в первую очередь следует:

- снизить интенсивность источника помех. Это первый и наиболее важный шаг, поскольку он позволяет резко уменьшить влияние помех и, соответстве1пга, ослабить требования к другим защитным мерам.

Другие номехообразующие факторы, влияние которых должно быть сведено 1 минимуму:

~ гальваническая связь;

~ расстояние до источника помех;

~ частотный спектр помех.

Глава 4. Вход и выход фийинещвх-процеди

Для уменьшения влияние емкостных связей необходимо:

- применять экранированный кабель;

- минимизировать длину неэкранированных участков на концах кабеля.

Влияние магнитных связей уменьшается, если:

- используется витой кабель, так как уменьигается площадь магнитного iraTot охватываемая проводником, а ориентация поля постоянно изменяется:

- подключены несколько датчиков, так как для каждого из них используете своя витая пара;

- си.повые и сигна-дьные кабели проложены раздельно; сигнальные кабели расположены на достаточном расстоянии от источников помех;

-- низковольтные и высоковольтные кабели пересекаготся под прямьг.м углом.

4.5.4. Сигнальное заземление

Заземление {earthing, grounding) представляет собой физическое присоедипеки! нескольких цепей к обп1ему потенциалу. Сигнальное заземление соответствуетсо-гадаиию точки обнтего нулевого потенциала для измерительных сигналов. Teoperi:-чески все точки, которые должны быть заземлены, присоединяготся к этому нулевому потенциалу без каких-либо сопротивлений или индуктивностей. К сожалению.к практике это невыполнимо. Проблемы, связанные с низким качеством заземлени являготся наиболее распространенными, и именно их труднее всего обнаружить. Этс справедливо и для небольнгой электронной схемы, и для больнгого предприятия.

Соединительный кабель

вольтметр

Рис. 4.24. Простая измерительная система с двумя за.землениями

Иа рис. 4.24 представлена простая измерительная система с источнико.м напр жения V,., присоединенным к заземлению Р\, и собственно измерительные устро: ства, присоединенные к заземлению Да отдельных заземления редко имеют одинаковый потенциал, поэтому между ними сунтествует ток утечки. Вольт.ме-: покажет не правильное значение напряжения г.\., а искаженную величину г,. + -. В больнгих и сложных системах часто имеются отдельные заземления для датчик-кабелей, ко.мпьютерного оборудования, силовых элементов и шасси аппаратуры. эти отдельные системы заземления должны быть присоединены к общей точке зазе-.тения, как это показано на рис. 4.25.