WTF - это контуры заземления?

Aug 15, 2023

Эти волшебные существа появляются из ниоткуда и поджигают вашу электронику или раздражают ваши уши. Их понимание, несомненно, сэкономит вам деньги и хлопоты. Вкратце, контур заземления — это то, что происходит, когда два отдельных устройства (A и B) подключаются к земле отдельно, а затем также соединяются друг с другом через какой-то кабель связи с землей, образуя петлю. Это обеспечивает два отдельных пути к земле (B может проходить через собственное соединение с землей или через землю кабеля к A, а затем к земле A), и означает, что ток может начать течь непредвиденным образом. Это особенно заметно в аналоговых AV-установках, где результатом является звуковой шум или видимые полосы на изображении, но иногда это также является причиной необъяснимых сбоев оборудования.

Одним из примеров является ваше кабельное телевидение. Это аналоговый сигнал, который поступает в ваш дом и заземляется в одном месте, обычно за пределами вашего дома. Кабель пробирается к вашему развлекательному центру, где подключается к ресиверу, который заземлен в другом месте. Это создает петлю и, благодаря электромагнитной индукции, связанной со всеми видами сигналов переменного тока вокруг, блуждающий ток, который затем протекает через различные цепи. Другой способ представить это как половину трансформатора; это один контур, и значительная часть этого контура находится рядом с проводом под напряжением здания с постоянно меняющимся током. Нередко в аудиооборудовании возникает шум частотой 50 или 60 Гц из-за эффектов контуров заземления.

Теперь, когда вы являетесь экспертом, решить проблему (или полностью избежать ее) довольно просто. Самый верный способ — разрезать петлю, то есть удалить кабель или заменить его чем-то, не являющимся проводом. Вы можете переключиться на беспроводную связь, например Bluetooth или Wi-Fi. Некоторые проводные протоколы используют дифференциальные сигналы вместо несимметричной сигнализации, поэтому нет необходимости в общей земле для справки. Перемещайте вилки так, чтобы они были подключены к одной и той же розетке, делая петлю как можно меньшей. Другой вариант — использовать изолятор, который вы можете приобрести для выбранного вами кабеля или включить в свой проект оптоизолятор или изолирующий трансформатор. Не используйте обманную вилку и не удаляйте заземляющий контакт, так как это просто сводит на нет функцию безопасности и может создать опасную ситуацию с корпусом, находящимся под напряжением.

Когда дело доходит до вашего осциллографа, вполне вероятно, что в какой-то момент вам захочется проверить что-то, питаемое от сети, и тогда вы получите совершенно другой тип контура заземления. Если ваша вещь работает от аккумулятора, опасности здесь нет; сходят с ума, потому что нет возможности создать контур заземления. Если он подключен к стене, но через изолированный источник питания (что-то с двумя контактами и изолирующим трансформатором), все в порядке, потому что пути для контура заземления по-прежнему нет, но вы можете увидеть некоторый шум от грязного питания. .

Но если он подключен к сети и имеет заземляющий контакт (даже косвенно, как устройство, питающееся от USB через блок питания компьютера), существует вероятность создания контура заземления, поскольку вы подключаете заземленный прицел к другому заземленному устройству. через зонд. Зажим заземления на пробнике подключается напрямую к контакту заземления, а заземления на всех пробниках соединяются друг с другом, а эти контакты заземления подключаются к земле на вашем устройстве. Если это было неясно, лучше сформулировать это как «все ваши заземления уже подключены друг к другу и привязаны к одному и тому же проводу — контакту заземления». Когда вы подключаете зажим заземления к тестируемому устройству, вы создаете контур заземления, который добавит шум к вашим измерениям и, возможно, повредит осциллограф.

Если вы ошибетесь и прикрепите зажим заземления к чему-то, что на самом деле не заземлено, у вас возникнут всевозможные проблемы, поскольку устройство теперь закорочено на землю через ваш щуп, который быстро самоуничтожится. Тестирование устройств с заземляющим контактом требует особой осторожности, чтобы не допустить подключения устройств с разными потенциалами. Разрыв контура заземления возможен, если просто не подключить зажим заземления, хотя это имеет и другие последствия. В этом случае лучше всего использовать дифференциальные пробники или подключить тестируемое устройство к изолирующему трансформатору. Однако не отключайте заземление от прицела, поскольку вы будете часто к нему прикасаться, и лучше не подвергаться шоку.