Fenomén posunu automobilu

Moje otázka zní: je tento fenomén něco, co skutečně existuje, nebo je to jen interní „příběh starých manželek“ s malým až žádným základem?

No, udělejte matematiku. Pokud ponoříte řekněme 100 A do ocelového vodiče o průměru 50 mm², jaké je napětí na tomto vodiči přes 10 cm kvůli ohmickému odporu?

Takže ano, Ohm má pravdu, a pokud přivedete hodně proudu do čehokoli, co není supravodič, bude zde potenciální rozdíl.

Jaké jsou zde základní elektrické principy?

Ohmův zákon

Kromě toho váš Příklad ABS zdůrazňuje další aspekt: Pokud máte něco, co je spínaná zátěž, nevkládáte na zemnící vodič zátěž stejnosměrného proudu, ale (také) zátěž střídavého proudu.

Odpor pro střídavý proud není ze své podstaty stejný jako pro DC – například ideální cívka má odpor 0 Ω pro DC, ale pro AC má \ $ j \ omega L \ $ Ω – to znamená, že čím vyšší je frekvence, tím vyšší je efektivní odpor.

Takové reaktivní vlastnosti závisí na geometrickém tvaru vašeho vodiče – můžete mít dokonce smůlu a díky elegantnímu zásahu do rezonanční frekvence celé baterie – napájecí kabel – zátěž – systém návratu šasi získáte extrém napětí přesně na frekvenci vašeho ABS.

Komentáře

• Díky za vstup! To dává velký smysl a je to mnohem jednodušší, než jsem čekal. Kde by se v tomto modelovala kapacita?

Zdá se, co popisujete, jak chápu, zcela rozumné. Pozemní reference se mohou často měnit kvůli určitému podstatnému toku proudu a konečným odporům používaných vodičů. To je jednoduše způsobeno Ohmovým zákonem.

Pokud můžete nakreslit analogii mezi různými částmi podvozku vašeho automobilu s různými bodů na délce stopy PCB to můžeme porovnat s technikami uzemnění používanými při návrhu a rozložení PCB. Toto můžete dále studovat tím, že se podíváte do různých schémat uzemnění používaných v designu desek plošných spojů. Vezměme si uzemněné schéma založené na hvězdách, které se používá k tomu, aby se zabránilo přesně tomu, co popisuješ, i když v mnohem menším měřítku.

Pokud provedete uzemnění všech bodů v této konfiguraci, aktuální tok způsobený jedním z těchto spojení může „zvednout“ tuto kolejnici o částku rovnající se Iin * Rconductor, ale protože všechna ostatní připojení v tomto uzlu vidí stejnou změnu, věci nemusí být tak špatné, alespoň pokud jde o relativní měření . Náhlá fluktuace kolejnic však může stále způsobit problémy s přístrojovým vybavením, tj.ea společným parametrem v zařízeních, jako jsou opampy a ADC, je takzvaný poměr odmítnutí napájení , který je určen k zohlednění těchto případů .

EDIT 1:

Zde je další fotka ilustrující pointu. Přesná zařízení na obrázku lze ignorovat a považovat je za cokoli, co se vám opravdu líbí:

Komentáře

• Upozorňujeme, že váš příklad “ správného uzemnění “ je zcela nevhodný pro automobily: ‚ nechcete, aby jakákoli citlivá elektronika sdílela aktuální cestu s alternátorem.
• @Henry, I ‚ Vsadím se, že mnoho “ divných “ problémů s elektrickým pohonem bylo vyřešeno jednoduše identifikováním uzemnění podvozku body a poté vyčistěte a znovu utáhněte. Po 100 letech očekávám, že ‚ bude pečlivě propracováno zpáteční cesty k baterii -ve. ‚ Nechci navrhnout pozemní cestu automobilu ‚ od nuly.
• Souhlasím. Toto nebylo zamýšleno jako návod na ideální automobilové zapojení. Obrázek spíše vysvětluje, jak může tok proudu vést k tomu, že zařízení na stejné sběrnici mají různé reference …
• I ve vašem “ správném uzemnění “ příklad, citlivá zařízení uvidí zemní posun v důsledku vysokého proudu přes sdílenou zemní linku. Lepší způsob, jak zmírnit posunutí země (za předpokladu, že jste ‚ zasekli s daným průřezem drátu), je ve skutečnosti umístit nejcitlivější zařízení nejblíže ke zdroji energie – minimalizovat délku sdíleného zemnící vodič mezi citlivým zařízením a zdrojem energie. Nejlepším řešením je nakonec zvolit drátová měřidla, která podporují množství proudu, kterým jimi chcete projít.
• Přečtěte si mou odpověď. Říkám přesně to. Zařízení stále zkouší pozemní posun v uzemnění hvězd, ale je stejný pro všechna zařízení, protože sdílejí délku pozemního vedení.

Toto je dobře zdokumentováno>“ příběh starých manželek? NE. Vše, o čem jste vždy chtěli vědět … Kabeláž vozidla, ale báli jste se zeptat … …….

Problém je škálovatelný od nanosnímaných kolejí po vozidla poháněná motorem. Pro zlepšení imunity se často používá zkroucené diferenciální napájení, což znamená samostatné výnosy z baterie pro snímání používá vyvážené zkroucené diferenciální vstupy. Problém v proudové smyčce spočívá v propojení nevyvážených vstupů, které převádí šum společného režimu (CM) na signál diferenciálního režimu (DM). Volba použít zemní rovinu, jako je podvozek automobilu nebo samostatné vodiče do značné míry závisí na délce dráhy, úrovni proudu a rušení.

Například většina autobaterií je blízko startéru, ale v mnoha německých vozidlech (GLK350), b baterie je umístěna pod zadní podlahovou deskou, přesto se motor zastaví a nastartuje při každém červeném světle. Takže na jakém základě předpokládáte, že přepínali několik stovek zesilovačů?

Platí také další technické podrobnosti na úrovni IC.

• Jeff Barrow, „“ [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf Reducing Ground Bounce] „“, (2007), Analog Devices
• Vikas Kumar, „“ [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] „“, (2005), TechOnLine (nyní EETimes).
• „“ [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Ground Bounce v 8bitové vysokorychlostní logice] „“, aplikace Pericom Poznámka.
• „“ [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Porozumění a minimalizace odrazu země] “ „, (2003) Fairchild Semiconductor, aplikační poznámka 640.
• “ „[ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Minimalizace Ground Bounce & VCC Sag] „“, White Paper, (2001) Altera Corporation.
• „“ [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Ground Bounce, část 1 and part-2 by Douglas Brooks] „“, Články, Ultra Cad Design.

Stejný gremlin spawner, jiný název

Fenomén „zemního posunu“, na který odkazujete, je jednoduše dalším projevem skutečnosti, že vodiče mají nenulovou impedanci, takže když dva proudy sdílejí zpáteční cestu, pokles napětí na tomto návratu cesta je (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. EE pracující na menších stupnicích tento gremlin-spawner znají jako „společné impedanční propojení“, ale je to opravdu totéž, jak je znázorněno na níže uvedeném schématu.

^{simulace tohoto obvodu – Schéma vytvořené pomocí CircuitLab}

Upozorňujeme, že uzel s názvem GND je plné napětí od baterie záporné! To zjevně není dobré, pokud naše citlivé obvody vlevo nemohou tolerovat posun, nebo ještě hůře, pokud je Ibigload skutečně časově proměnnou zátěží, takže naše citlivá část vidí GND, který se pohybuje mezi blízkým skutečným bodem 0V, tj. záporný akumulátor a plný volt od něj!

Řešením v nízkofrekvenčním prostředí je uzemnění citlivých obvodů zpět do jediného předem určeného bodu 0V s jejich vlastními vodič nebo stopu, jak je znázorněno níže, aby jakékoli vysoké proudy tekoucí v jiných částech uzemňovacího systému nemohly rušit činnost citlivého obvodu. Bohužel to není praktické pro každý obvod v celém vozidle z mechanických důvodů a z důvodu nákladů na měď, takže návrháři automobilové elektroniky to obcházejí nejlépe, jak dokážou, protože navrhují robustní napájecí vstupní obvody a místo toho přenášejí referenční signály s citlivými signály spoléhání se na návrat podvozku pro ně.

^{simulovat tento obvod}

Na PCB máte stejná rizika. Standardní tloušťka měděná fólie (1 unce / stopu ^ 2) o tloušťce 35 mikronů nebo 1,4 mils má odpor 0,0005 ohmu nebo 500 mikroohmů na čtverec. Čtverec libovolné velikosti. Měřeno z opačných stran čtverce a dotýkající se všech stran .

Jeden zesilovač, tedy přes 1 čtverec fólie, je 500 mikroVoltů. Nebo 0,5uV pro 1mA.

Nicméně jeden miliampér, tekoucí ze strany na stranu čtvercového PCB, naráží mnohem více než 500 mikroohmů, protože proud musí rozprostřete se od počátečního bodu vstupu 1 mm a poté se znovu soustřeďte, abyste opustili bod výstupu 1 mm.

Získejte čtvercovou podložku, označte jeden čtverec uprostřed jako „aktuální vstupní bod“ a nakreslete jak se proud šíří do osmi čtverců obklopujících vstupní čtverec. A jak mřížka 5 * 5 obklopující 3 * 3 nabízí ještě menší odpor, ale přesto je odporová, na 500 mikroOhmech / čtvereční.

^{simulovat tento obvod – Schéma vytvořené pomocí CircuitLab}

Jaké napětí je mimo OA2?

Drsně modeluje toto hraniční napětí jako $$ 1,25 mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr ) $$ $$ = 1,25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ a naše hroty sondy OA2 jsou od sebe vzdáleny 1cm (1sqr). Očekávejte 30uV * 1 000x = 30 milliVoltů z OA2.