Контуры заземления и шум сигнала
Общая рекомендация - правильно спроектировать и внедрить систему заземления объекта, чтобы избежать нежелательного участия наземных контуров при работе оборудования. Такой подход может также исключить необходимость рассмотрения модификаций оборудования и участия в дорогостоящих диагностических усилиях, поскольку большинство проблем, связанных с синдромом общего шума, исключаются в сигнальных цепях.
8 советов, чтобы избежать контуров заземления при работе с цепями уровня сигнала (фото-кредит: harger.com)
В сложных системах с взаимосвязанными данными и сигнальными проводниками, как правило, невозможно избежать всех контуров заземления.
Некоторые восемь советов, которые могут использоваться для предотвращения пагубных последствий таких наземных циклов, включают:
Совет №1
Там, где это возможно, кластер взаимосвязанного электронного оборудования в области, которая обслуживается опорной сеткой одного сигнала (SRG). Если взаимосвязанное оборудование расположено в отдельных, но смежных комнатах, тогда общая сетка опорных сигналов должна обслуживать все помещения.
Пример опорного сигнала сетки
Совет №2
Эффективно соединяйте каждый фрейм / корпус объединенного оборудования с SRG. Таким образом, SRG действует как равномерно распределенная наземная ссылка, которая поддерживает полезный низкий импеданс в очень широком диапазоне частот. Как правило, от постоянного тока до нескольких десятков МГц, например.
Эффективно связывать каждый фрейм / корпус объединенного оборудования с SRG
Совет № 3 Если рабочая область существует и ее компьютер подключен к сети, храните все оборудование рабочей области (например, ЦП, монитор, принтер, внешний модем и т. Д.), Тесно сгруппированные и питаемые от специализированной ветви, Если для работы рабочей зоны требуется использовать более одной ответвительной цепи, убедитесь, что оба они питаются от одной панели.
Избегайте подключения какого-либо другого оборудования к ответвительной цепи, используемой оборудованием рабочей зоны.
Совет № 4 Используйте оптоволоконные пути для цепей данных. Лучшим, но и самым дорогостоящим решением является использование волоконно-оптических кабелей для всех схем данных, поскольку на этих типах цепей (или при проблемах с перенапряжением) не может быть заземленных контуров.
Однако из-за увеличения первоначальной стоимости и дополнительной сложности использование волоконно-оптических кабельных схем обычно (и, к сожалению) рассматривается как последнее средство. Вместо этого его следует рассматривать как важную первую стратегию, которая позволяет избежать проблем, которые в конечном итоге могут стоить больше средств для решения.
Волоконно-оптические кабели (фото кредит: fiber-mania.com)
Совет № 5 Используйте оптоизоляторы, которые могут обеспечить несколько кВ изоляции для пути данных, на котором они используются. Они доступны в качестве дополнительных преобразователей протокола передачи данных для большинства популярных форм схем данных. Это очень полезный вариант дооснащения для цепей данных, на которые влияют перенапряжения и контуры заземления.
Также рекомендуется применять устройства защиты от перенапряжений (SPD) для этих цепей, если требуется защита от более высоких напряжений, связанных с большими токами.
Совет №6. Другие формы преобразователей протоколов могут применяться к стандартным формам сигнальных цепей, чтобы сделать их менее восприимчивыми к синфазному шуму на заземляющих проводниках, связанных с сигнальным трактом. Например, преобразование из RS-232 в RS-422 или RS-485 и т. Д. Должно учитываться в особенно шумных средах.
Изолированный RS 232, RS 422, RS 485 DB9 Последовательный интерфейсный адаптер (фото кредит: vwmin.org)
Совет # 7 Улучшите защиту, предусмотренную для кабелей сигнальных данных. Поместите кабели в хорошо и часто заземленные металлические трубопроводы или аналогичные дорожки качения.
Совет # 8 Следуйте рекомендациям по установке сигнальных кабелей в IEEE Std. 1100, Рекомендуемая практика для электропитания и заземления чувствительного электронного оборудования (например, Изумрудная книга).
IEEE Std. 1100 - Рекомендуемая практика для электропитания и заземления Чувствительное электронное оборудование - Изумрудная книга
Оборудование, связанное с сигнальными кабелями данных и расположенное на разных этажах или широко разделенное в здании, может быть неспособным эффективно использовать некоторые или все вышеупомянутые решения, за исключением тех, которые связаны с оптической изоляцией и некоторыми методами преобразования протокола. Это происходит, так как оконечное оборудование для сигнальных кабелей, скорее всего, будет питаться от разных ветвящихся цепей, панелей и даже отдельно отведенных систем переменного тока.
Поэтому ссылки на связанное оборудование, вероятно, будут иметь по-разному потенциал, по крайней мере, некоторое время.
Таблица // Уровни восприимчивости наземного шума различных типов кабелей данных
| Общий иммунитет | Высокий иммунитет | Частичный иммунитет | Низкий иммунитет |
|
Оптоволокно беспроводной |
Ethernet |
Modbus RS-485 SCSI |
Параллельные порты Порты RS-232 Объединительная плата Proprietery Видеокабели |
Хотя наилучшим решением вышеупомянутой ситуации является использование волоконно-оптических или оптоизолирующих технологий, часто удается достичь хорошей производительности, предоставляя каждому отдельному местоположению SRG, а затем соединяя SRG с широко разнесенными друг от друга и множеством заземляющих / соединительные проводники, металлические кабельные лотки с твердым дном, кабельные каналы или кабелепроводы, содержащие кабели сигналов данных.
Подключение заземления к строительной стали (фото кредит: harger.com)
Примером использования широко расположенных заземляющих / склеивающих проводников для соединения двух зон SRG является наличие доступной конструкционной стали и ее использование в этой роли. Поскольку колонны из конструкционной стали установлены на стандартных расстояниях в данном здании, эти столбцы обычно могут использоваться для этой цели. Широкий интервал необходим, поскольку проводники являются индукторами и взаимная индуктивность между такими проводниками, которые не имеют большого расстояния, достаточно высока.
Это приводит к тому, что несколько близко расположенных проводников появляются как один индуктор, а не как параллельные индуктивности, которые демонстрируют более низкое общее сопротивление между элементами, которые они используют для соединения.
Кроме того, каждая из вышеперечисленных разделенных областей оборудования, содержащих SRG, должна питаться от переменного тока от локально установленного и SRG-изолированного трансформатора, в отличие от того, что они питаются от панелей и фидеров из некоторого удаленного источника питания.
Наконец, поскольку отделенные участки в здании подвержены большим различиям в потенциале из-за токов молниеотвода и некоторых форм сбоев заземления системы переменного тока, концы сигнальных кабелей всегда должны быть оснащены устройствами защиты от перенапряжений (SPD).
Рекомендации //
- Практическое руководство по электрическому заземлению W. Keith Switzer, старший инженер-персонал
- Использование опорного сигнала сетки в центрах обработки данных Нил Расмуссен от APC