Sinyal bozulduğunda kaynağı ve kuplaj yolunu bulun

Elektromanyetik parazit, istenmeyen elektriksel veya elektromanyetik enerjinin bir devrenin çalışmasını bozmasıdır. EMI bu girişimi ifade eder. Parazit rastgele, periyodik veya kısa süreli darbeler şeklinde olabilir; yalnızca radyo dalgalarının yoğunluk dalgalanması değildir. Endüstride yanlış giriş algılama, kararsız ölçüm ve haberleşme hatalarıyla karşılaşılabilir.

Gürültü ile girişim aynı kapsamda değildir. Dirençlerin termal gürültüsü gibi devrenin kendi iç gürültüsü de vardır. Burada odak, bir kaynaktan başka bir devreye ulaşan istenmeyen kuplajdır. Emisyon kaynağın yaydığı bozucu enerjiyi; bağışıklık alıcının bu etkiye karşı çalışmasını sürdürebilmesini anlatır.

Üç parçayı ayrı ayrı düşünün

Kaynak: Hız kontrol cihazları, PWM anahtarlaması, anahtarlamalı güç kaynakları, röle ve kontaktör anahtarlamaları parazit üretebilir. Bir sürücünün taşıyıcı frekansı bütün parazit spektrumunu açıklamaz; hızlı kenarlar daha yüksek frekans bileşenleri içerir.

Kuplaj yolu: Enerji besleme kablosundan, ortak dönüş iletkeninden, komşu kablolar arasındaki elektrik ve manyetik alanlardan veya anten gibi davranan yapılardan taşınabilir. Alıcı: PLC girişi, sensör, enkoder ya da haberleşme arayüzü bu etkiden zarar görebilir. Çözüm için yalnız kaynağı değil, parazitin hangi yoldan ulaştığını da bulmak gerekir.

Parazit kabloya nasıl karışır?

İletilen parazit kablolar üzerinden ilerler. Kapasitif kuplaj değişen elektrik alanla, endüktif kuplaj değişen manyetik alanla oluşur. Ortak empedans kuplajında iki devrenin paylaştığı dönüş yolundaki gerilim değişimi hassas devreye eklenir. Yayılan girişimde elektromanyetik alanlar etkili olur. Panodaki yakın alan kuplajını anlamak için kaynağın uzakta bir radyo vericisi olması gerekmez.

Motor dönmeden de yanlış sayım olabilir

Bir dijital giriş normalde düşük seviyedeyken üzerine parazit darbesi binebilir. Darbenin genliği ve süresi alıcının algılama koşullarını karşılıyorsa yanlış bir geçiş algılanabilir. Aşağıdaki örnekte aynı kaynağın alıcıya kuplajı azaltıldığında darbe giriş eşiğinin altında kalır. Gerçek eşikler, histerezis ve darbe süresi şartları cihazdan cihaza değişir.

Başlat darbelerin oluşumunu gösterir; Durdur statik karşılaştırmaya döndürür. Kaynak aynı, alıcıya ulaşan etki farklıdır. Çizim öğreticidir; gerçek gerilim ölçeği, filtre simülasyonu veya iki saniyelik fiziksel tepki süresi değildir.

Önce doğru yolu düzeltin

Kablo yerleşimi: Motor ve güç kablolarını hassas sinyal hatlarından ayırın. Gereksiz paralel güzergâhı ve akım döngüsü alanını küçültün. Bükümlü çift ve uygun diferansiyel alıcı, kuplaj etkisini azaltabilir; tek başına her paraziti çözmez.

Ekranlama ve bağlantılar: Ekranın etkisi frekansa, alan türüne ve bağlantı biçimine bağlıdır. Bakır veya alüminyum her frekanstaki manyetik alanı aynı ölçüde engellemez. Topraklama, şasi bağlantıları ve yüksek frekanslı dönüş yolları birlikte değerlendirilir. “Ekran her zaman tek uçtan bağlanır” gibi genel kurallar yerine cihazın tesisat önerisini izleyin.

Filtreleme: Elektromanyetik filtre parazitin geçtiği hatta ve hedef frekanslara uygun seçilir. Şebeke giriş filtresi, motor çıkış filtresi ve ortak mod reaktörü farklı görevler üstlenir. Harmonik filtre de bütün EMI sorunlarının genel ilacı değildir. Yanlış bantta filtreleme, yararlı sinyali de bozabilir.

İzolasyon ve kaynak bastırma: Uygun galvanik izolasyon bazı iletken kuplaj yollarını kesebilir; izolasyon bariyerinin parazitik kapasitesi nedeniyle yüksek frekanslı kuplaj tamamen bitmeyebilir. Kaynağa uygun bastırıcılar ve besleme düzeni de değerlendirilir. Ters fazlı dalga üreterek iptal, ölçüm ve özel tasarım isteyen bir yöntemdir; panoya uygulanacak evrensel bir çözüm değildir.

Ölçüm cihazının kendisi parazit göstermesin

Osiloskop darbenin zamanını ve biçimini; spektrum analizörü frekans dağılımını gösterir. Yakın alan E/H probları yerel kaynak araştırmasında, uygun akım probları kablodaki yüksek frekanslı akımların incelenmesinde kullanılır. Multimetrede normal bir değer görmek hızlı parazit darbelerini dışlamaz.

Probun uzun toprak kablosu da ölçüm döngüsü oluşturabilir. Ölçüme kuplaj ekleyip gerçekte olmayan çınlamalar gösterebilir. Uygun prob, bant genişliği, bağlantı yöntemi ve aynı koşullarda önce/sonra karşılaştırması gerekir. Toprak referanslı olmayan gerilim ölçümlerinde uygun gerilim ve ölçüm kategorisindeki diferansiyel veya izolasyonlu ölçüm sistemi kullanılır; osiloskobun koruma toprağı sökülmez.

İlgili konular

Kaynaklar

Analog Devices: EMI radiation and signal propagation; Analog Devices: Understanding Common-Mode Signals; Analog Devices: AN-139, Power Supply Layout and EMI; Texas Instruments: Voltage probing; Rohde & Schwarz: EMI debugging at board level; Tektronix: Floating measurements and operator protection.