Phénomène de déplacement du sol automobile

Ma question est la suivante: ce phénomène est-il vraiment existe, ou est-ce simplement un « conte de vieilles femmes » interne avec peu ou pas de base?

Eh bien, faites le calcul. Si vous coulez, disons 100 A dans un conducteur en acier de 50 mm² de diamètre, quelle est la tension sur 10 cm de ce conducteur en raison de la résistance ohmique?

Alors oui, Ohm « a raison, et si vous mettez beaucoup de courant dans tout ce qui nest pas un supraconducteur, il y aura une différence de potentiel.

Quels sont les principes électriques fondamentaux en jeu ici?

Loi dOhm

De plus, votre Lexemple ABS met en évidence un autre aspect: si vous avez quelque chose qui est une charge commutée, vous ne mettez pas une charge CC sur votre conducteur de terre, mais (aussi) une charge CA.

La résistance pour CA nest pas intrinsèquement la même que pour DC – par exemple, une bobine idéale a une résistance de 0 Ω pour DC, mais pour AC, elle a \ $ j \ omega L \ $ Ω – cest-à-dire que plus la fréquence est élevée, plus lefficacité est élevée la résistance.

De telles propriétés réactives dépendent de la forme géométrique de votre conducteur – vous pourriez même avoir de la malchance, et en raison de la frappe élégante dune fréquence de résonance de toute la batterie – câble dalimentation – charge – système de retour du châssis, vous obtenez une tension extrême à exactement la fréquence à laquelle votre ABS fonctionne.

Commentaires

• Merci pour votre contribution! Cela a beaucoup de sens et est beaucoup plus simple que ce à quoi je mattendais. Où la capacité serait-elle modélisée?

Ce que vous décrivez, si je comprends bien, semble tout à fait raisonnable. Les références à la terre peuvent souvent changer en raison dun flux de courant substantiel et des résistances finies des conducteurs utilisés. Ceci est simplement dû à la loi dOhm.

Si vous pouvez faire une analogie entre différentes parties du châssis de votre voiture à différentes points sur une longueur de trace de PCB, nous pouvons comparer cela aux techniques de mise à la terre utilisées dans la conception et la disposition des PCB. Vous pouvez étudier cela plus en détail en examinant différents schémas de mise à la terre utilisés dans la conception de circuits imprimés. Considérez un schéma basé sur des étoiles utilisé pour éviter exactement ce que vous décrivez, bien quà une échelle beaucoup plus petite.

Si vous mettez à la terre tous les points dans cette configuration, actuelle le flux dû à lune de ces connexions peut «soulever» ce rail dune quantité égale à Iin * Rconductor, mais comme toutes les autres connexions sur ce nœud voient le même changement, les choses pourraient ne pas être si mauvaises, du moins en ce qui concerne les mesures relatives . Cependant, une fluctuation soudaine des rails peut encore causer des problèmes dinstrumentation, i.Un paramètre commun dans les appareils tels que les amplificateurs opérationnels et les ADC est le taux de rejet de lalimentation électrique , spécifié pour prendre en compte ces instances .

EDIT 1:

Voici une autre photo, illustrant le point. Les appareils exacts de limage peuvent être ignorés et considérés comme tout ce que vous aimez vraiment:

Commentaires

• Notez que votre exemple de  » mise à la terre appropriée  » ne convient absolument pas aux voitures: vous ne ‘ ne voulez pas qu’une électronique sensible partage le trajet actuel avec l’alternateur.
• @Henry, I ‘ ll parie beaucoup  » étranges  » les problèmes électriques automatiques ont été résolus simplement en identifiant la masse du châssis points, puis nettoyage et resserrage. Après 100 ans, je ‘ espère que les -ve chemins de retour vers la batterie ont été soigneusement élaborés. Je ‘ ne veux pas concevoir le chemin au sol dune voiture ‘ à partir de zéro.
• Daccord. Ce nétait pas destiné à être un tutoriel sur le câblage automobile idéal. Au contraire, limage explique comment le flux de courant peut conduire à des périphériques sur le même bus ayant des références différentes …
• Même dans votre  » mise à la terre appropriée  » Par exemple, les appareils sensibles verront un décalage de masse en raison dun courant élevé traversant la ligne de masse partagée. Une meilleure façon datténuer le déplacement du sol (en supposant que vous ‘ êtes coincé avec un calibre de fil donné) est en fait de placer les appareils les plus sensibles au plus près de la source dalimentation – pour minimiser la fil de terre entre lappareil sensible et la source dalimentation. En fin de compte, la meilleure solution est de choisir des calibres de fil qui supportent la quantité de courant que vous avez lintention de passer à travers eux.
• Veuillez lire ma réponse. Je dis exactement cela. Les appareils subissent toujours un décalage de masse dans la mise à la terre en étoile, mais il est égal pour tous les appareils car ils partagent une longueur de ligne de masse.

Ceci est bien documenté> » Un vieux conte dépouses? PAS. Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur… Câblage du véhicule, mais vous aviez peur de demander … …….

Le problème est évolutif, des chenilles nanométriques aux véhicules à moteur. Pour améliorer limmunité, on utilise souvent une alimentation différentielle torsadée signifiant des retours séparés à la batterie et pour la détection utilise des entrées différentielles torsadées symétriques. Le problème dans la boucle de courant est le couplage en entrées asymétriques qui traduit le bruit de mode commun (CM) en un signal de mode différentiel (DM). Le choix dutiliser un plan de masse tel que le châssis de la voiture ou des fils séparés dépend grandement de la longueur du chemin, du niveau de courant et des interférences.

Par exemple, la plupart des batteries de voiture sont à proximité du démarreur, mais dans de nombreux véhicules allemands (GLK350), le b atterie est située sous le plancher arrière mais le moteur sarrête et démarre à chaque feu rouge. Alors sur quelle base pensez-vous quils ont utilisé plusieurs centaines damplis?

Dautres détails techniques au niveau IC sappliquent également.

• Jeff Barrow, «  » [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf Réduction du rebond au sol] «  », (2007), Analog Devices
• Vikas Kumar, «  » [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] «  », (2005), TechOnLine (maintenant EETimes).
• «  » [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Ground Bounce in 8-Bit High-Speed Logic] «  », application Pericom Remarque.
• «  » [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Comprendre et minimiser le rebond au sol]  » « , (2003) Fairchild Semiconductor, Note dapplication 640.
•  » « [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Minimizing Ground Bounce & VCC Sag] «  », Livre blanc, (2001) Altera Corporation.
• «  » [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Ground Bounce part-1 and part-2 by Douglas Brooks] «  », Articles, Ultra Cad Design.

Même gremlin spawner, nom différent

Le phénomène de « déplacement de masse » auquel vous faites référence est simplement une autre manifestation du fait que les conducteurs ont une impédance non nulle, donc lorsque deux courants partagent un chemin de retour, la tension chute à travers ce retour le chemin est (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. Les EE travaillant à des échelles plus petites connaissent ce gremlin-spawner comme un « couplage dimpédance commun », mais cest vraiment la même chose, comme le montre le schéma ci-dessous.

^{simuler ce circuit – Schéma créé à laide de CircuitLab}

Notez que le nœud nommé GND est un plein volt loin du négatif de la batterie! Ce nest clairement pas bon si notre circuit sensible sur la gauche ne peut pas tolérer le décalage, ou pire, si Ibigload est vraiment une charge variable dans le temps, donc notre partie sensible voit un GND qui varie entre près du point 0V réel, cest-à-dire le négatif de la batterie et un volt complet de celui-ci!

La solution dans un environnement basse fréquence est de mettre en étoile les circuits sensibles à un seul point 0V prédéfini avec le leur fil ou trace comme illustré ci-dessous, de sorte que tout courant élevé circulant dans dautres parties du système de mise à la terre ne puisse pas interférer avec le fonctionnement du circuit sensible. Malheureusement, ce nest pas pratique pour chaque circuit dans un véhicule entier pour des raisons mécaniques et de coût du cuivre, donc les concepteurs délectronique automobile travaillent le mieux possible en concevant des circuits dentrée dalimentation robustes et en transportant des références de signaux avec des signaux sensibles à la place. de se fier au châssis pour eux.

^{simuler ce circuit}

Vous avez les mêmes risques sur un PCB. Épaisseur standard feuille de cuivre (1 once / pied ^ 2), dune épaisseur de 35 microns ou 1,4 mils, a une résistance de 0,0005 ohms, ou 500 micro Ohms, par carré. Nimporte quelle taille de carré. Mesuré à partir des côtés opposés du carré, en contact tout le long des côtés .

Ainsi, un Amp, à travers 1 carré de feuille, équivaut à 500 microVolts. Ou 0,5uV pour 1mA.

Cependant, un milliampère, circulant dun côté à lautre dun PCB carré, rencontre bien plus de 500 micro Ohms, car le courant doit étalez-vous à partir du point dentrée initial de 1 mm, puis concentrez-vous à nouveau pour sortir dun point de sortie de 1 mm.

Obtenez un tampon quadrillé, désignez un carré au milieu comme « point dentrée actuel » et dessinez comment le courant se propage, dans les HUIT carrés entourant le carré dentrée. Et comment la grille 5 * 5, entourant le 3 * 3, offre encore moins de résistance mais reste résistive, à 500 microOhms / carré.

^{simuler ce circuit – Schéma créé à laide de CircuitLab}

Quelle tension sur OA2?

Modélisez grossièrement cette tension de bord comme $$ 1,25 mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr ) $$ $$ = 1.25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ et nos pointes de sonde OA2 sont espacées de 1 cm (1sqr). Attendez-vous à 30uV * 1 000x = 30 milliVolts sur OA2.