جلوگیری از حلقه های زمین در مدارهای آنالوگ

جلوگیری از حلقه های زمین در مدارهای آنالوگ :

در این پست، خواهیم دید که حلقه زمین در مدار آنالوگ چیست و چگونه از آن اجتناب کنیم.

دو نوع از سیگنال های آنالوگ که در ابزار دقیق استفاده می شوند عبارتند از ۰-۱۰ ولت و ۴-۲۰ میلی آمپر. از این میان، نوع پرطرفدار مورد استفاده، نوع یک ۴-۲۰ میلی آمپر است.

مهمترین مزیت سیگنال ولتاژ بیش از حد سیگنال فعلی سیم کشی است. یک فرستنده ولتاژ بیشتر به اتصال ۴ سیم نیاز دارد.

اما، یک فرستنده جریان را می توان تنها با ۲ سیم متصل پیکربندی کرد. فرستنده‌های جریان کمتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی هستند.

همچنین، اگر فواصل برای اتصال طولانی باشد، مقاومت ها با فاصله افزایش می یابد که باعث افت ولتاژ بیشتر می شود. این مشکل در فرستنده‌های کنونی رخ نمی‌دهد. .

جریان چگونه در مدار آنالوگ جریان دارد؟

اکنون، اجازه دهید ابتدا بفهمیم که چگونه یک حلقه جریان در یک مدار آنالوگ با قانون ساده اهم جریان می یابد. به تصویر زیر مراجعه کنید.

مدار از یک منبع تغذیه و دو بار (R1 و R2) تشکیل شده است.

منبع تغذیه ولتاژ را می دهد برای هدایت حلقه فعلی مورد نیاز است. از طریق جریان عبوری از هر بار، یک افت ولتاژ در هر یک از آنها رخ می دهد و با توجه به مقاومت موجود تغییر می کند.

با این حال، جریان در کل مدار ثابت می ماند. اگر به خاطر داشته باشید، طبق قانون اهم، V=I*R.

حلقه فرستنده

حالا، اجازه دهید تصویر دوم زیر را در نظر بگیریم. حسگر از یک مبدل و فرستنده تشکیل شده است.

مبدل سیگنال فیزیکی را ارائه می دهد و فرستنده آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

یک منبع تغذیه برای تولید سیگنال الکتریکی مورد نیاز و هدایت جریان در مدار استفاده می‌شود.

حلقه چیزی نیست جز سیم‌کشی که سیگنال را حمل می‌کند. از فرستنده به گیرنده و سپس به آن برگردید.

سیم های محافظ

سیم های محافظ بیشتر برای حلقه های آنالوگ استفاده می شوند. سمت سپر سیم به زمین برای جلوگیری از سر و صدا و نشت.

و همچنین از پایانه های تجهیزات (حسگر در اینجا) در برابر آسیب محافظت کنید. این را می توان با مراجعه به تصویر زیر درک کرد.

حلقه زمین

بنابراین، حلقه زمین چیست؟ یک حلقه زمین زمانی رخ می‌دهد که بیش از یک مسیر اتصال زمین بین دو دستگاه وجود داشته باشد. پتانسیل زمین در هر نقطه از کل سیستم یکسان نیست.

به دلیل برخی محدودیت‌های طراحی و تغییر جریان بار در هر مسیر، پتانسیل زمین نیز در حلقه تغییر می‌کند.

برای مثال، اگر تصویر زیر را مشاهده کردید، اگر زمین در هر دو نقطه متفاوت است، سپس یک جریان حلقه از نوع آنتن بین هر دو نقطه زمین جریان می یابد.

به همین دلیل، جریان نشتی با جریان رسانای مناسب قطع می‌شود و باعث اختلال در مسیر می‌شود.

علل حلقه زمین

شایع ترین دلایل ایجاد حلقه زمین عبارتند از:-

• بیش از یک اتصال زمین برای یک حلقه
• اتصال چندین دستگاه به یک زمین. به دلیل وجود حفره ها، جریان یک دستگاه می تواند جریان دستگاه های دیگر را قطع کند. باعث ایجاد نوسانات سیگنال می شود.
• دستگاه هایی با امپدانس بالا و در فاصله طولانی تری از منبع تغذیه متصل می شوند.

این به سادگی نشان می دهد که اگر جداسازی مناسبی بین دستگاه به زمین یا دستگاه به دستگاه وجود نداشته باشد، مشکل رخ خواهد داد.

به این دلیل، مرجع زمینی سیستم دیگر پایدار نمی شود و در مقابل، سیستم ارتینگی که ما برای حفاظت از آن استفاده کرده بودیم، به نوبه خود اکنون به یک مزاحمت تبدیل می شود.

می‌تواند مانند؛ شما در حال ارائه ۱۶ میلی آمپر از PLC خروجی آنالوگ، اما دستگاه فیلد با ۱۲ میلی آمپر کار می کند.

چگونه از حلقه های زمینی جلوگیری کنیم؟

بنابراین، راه‌های زیادی برای جلوگیری از حلقه زمین در مدار وجود دارد.

برای این کار به راهکارهای زیر مراجعه کنید:

همانطور که قبلاً بحث شد، همیشه یک زمین را به یک حلقه متصل کنید. چندین سیم زمین را به یک حلقه وصل نکنید. (زیر تصویر سمت چپ)

تصویر زیر را در نظر بگیرید. اگر ماژول PLC یا هر کنترل‌کننده دیگری دارای چندین پایه زمین برای متناظر باشد ورودی ها، این بهترین راه حل برای این درمان است.

اما اگر فقط یک پین زمین مشترک برای چندین ورودی وجود داشته باشد، می‌تواند باعث مشکلات یا تشکیل حلقه زمین شود.

امروزه، اکثر کنترل‌کننده‌ها یک پایه زمین را ارائه نمی‌کنند. تعداد n پین های زمین برای n تعداد ورودی وجود دارد. (زیر تصویر سمت راست)

از کابل های جفت تابیده برای کاهش تداخل زمین استفاده کنید، زیرا در تئوری لغو کار می کند.

هر پیچ به عنوان یک آنتن حلقه کوچک عمل می کند، اما پس از چرخش بعدی، حلقه برعکس می شود. به همین دلیل، تداخل حلقه دوم با تداخل حلقه اول لغو می شود.

از ایزوله بین دستگاه و کنترلر استفاده کنید. حلقه را می توان با اتصال یک جداساز در مدار بین حسگر و کنترل کننده یا با استفاده از پین کانال ایزوله در سمت کنترلر.

جداسازی چیزی نیست جز جداسازی فیزیکی و الکتریکی دو مدار، به طوری که هیچ مسیر هدایت مستقیمی وجود ندارد. اما، داده و قدرت همچنان بین یکدیگر جریان خواهند داشت.

ایزوله فقط سیگنال آنالوگ مناسب را به کانال کنترلر فیلتر می کند و نوک ها و اختلالات را فقط در سمت ورودی آن حذف می کند.

نویسنده: Viral Nagda

اگر این مقاله را دوست داشتید، لطفاً در کانال یوتیوب برای آموزش های ویدئویی ابزار دقیق، برق، PLC و SCADA.

همچنین می‌توانید ما را در فیس‌بوک و تویتر برای دریافت به‌روزرسانی‌های روزانه.

بعدی را بخوانید:

• نمودار SAMA چیست؟
• کتاب سیستم کنترل صنعتی
• مدار نشانگر سطح بالا ساده
• چگونه یک محافظ برق انتخاب کنیم؟
• حافظه استاتیک و دما در پورتال TIA

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.