Fenomeno di spostamento del suolo automobilistico

La mia domanda è questa: questo fenomeno è qualcosa che veramente esiste, o è semplicemente un “racconto di vecchie mogli” interno con poca o nessuna base?

Bene, fai i conti. Se affondi diciamo 100 A in un conduttore di acciaio di diciamo 50 mm² di diametro, qual è la tensione oltre i 10 cm di quel conduttore a causa della resistenza ohmica?

Quindi sì, Ohm “ha ragione, e se metti molta corrente attraverso qualcosa che non sia un superconduttore, ci sarà una potenziale differenza.

Quali sono i principi elettrici fondamentali in gioco qui?

Legge di Ohm

Inoltre, la tua Lesempio dellABS evidenzia un altro aspetto: se hai qualcosa che è un carico commutato, non stai mettendo un carico CC sul conduttore di terra, ma (anche) un carico CA.

La resistenza per CA non è intrinsecamente uguale a DC – per esempio, una bobina ideale ha 0 Ω di resistenza per DC, ma per AC, ha \ $ j \ omega L \ $ Ω – cioè, maggiore è la frequenza, maggiore è leffettiva resistenza.

Tali proprietà reattive dipendono dalla forma geometrica del tuo conduttore: potresti anche avere sfortuna e, a causa del colpire elegantemente una frequenza di risonanza dellintera batteria – cavo di alimentazione – carico – sistema di ritorno del telaio, ottieni un voltaggio estremo esattamente alla frequenza con cui lavora il tuo ABS.

Commenti

• Grazie per linput! Questo ha molto senso ed è molto più semplice di quanto mi aspettassi. Dove sarebbe modellata la capacità in questo?

Quello che stai descrivendo, a quanto ho capito, sembra completamente ragionevole. I riferimenti di massa possono spesso cambiare a causa di un flusso di corrente sostanziale e resistenze finite dei conduttori in uso. Ciò è semplicemente dovuto alla legge di Ohm.

Se riesci a tracciare unanalogia tra le diverse parti del telaio della tua auto punti su una lunghezza di traccia PCB possiamo confrontarli con le tecniche di messa a terra utilizzate nella progettazione e nel layout del PCB. Puoi studiarlo ulteriormente esaminando diversi schemi di messa a terra utilizzati nella progettazione di PCB. Considera uno schema di messa a terra basato su stelle usato per evitare esattamente ciò che stai descrivendo, anche se su scala molto più piccola.

Se metti a terra tutti i punti in questa configurazione, la corrente il flusso dovuto a una di quelle connessioni può “sollevare” quel binario di una quantità pari a Iin * Rconductor, ma poiché tutte le altre connessioni su quel nodo vedono lo stesso cambiamento le cose potrebbero non essere poi così male, almeno per quanto riguarda le misure relative . Tuttavia, unimprovvisa fluttuazione nei binari può ancora causare problemi alla strumentazione, i.Un parametro comune in dispositivi come operazionali e ADC è il cosiddetto rapporto di reiezione dellalimentatore , specificato per tenere conto di queste istanze .

MODIFICA 1:

Ecco unaltra foto, che illustra il punto. I dispositivi esatti nellimmagine possono essere ignorati e considerati come qualsiasi cosa ti piaccia veramente:

Commenti

• Tieni presente che il tuo esempio di ” messa a terra corretta ” è completamente inadatto per le auto: ‘ non vuoi che lelettronica sensibile condivida il percorso corrente con lalternatore.
• @Henry, I ‘ scommetto molti ” strano ” I problemi elettrici dellauto sono stati risolti semplicemente identificando la terra dello chassis punti, quindi pulire e serrare nuovamente. Dopo 100 anni, ‘ mi aspettavo che i percorsi di ritorno -ve alla batteria fossero stati elaborati con cura. ‘ non voglio progettare il percorso di una macchina ‘ da zero.
• Concordo. Questo non voleva essere un tutorial sul cablaggio automobilistico ideale. Piuttosto, limmagine spiega come il flusso di corrente può portare a dispositivi sullo stesso bus con riferimenti diversi …
• Anche nella tua ” messa a terra corretta ” esempio, i dispositivi sensibili vedranno uno spostamento del terreno a causa di una corrente elevata attraverso la linea di massa condivisa. Un modo migliore per mitigare lo spostamento del suolo (supponendo che ‘ sia bloccato con un determinato diametro del filo) è in realtà posizionare i dispositivi più sensibili più vicini alla fonte di alimentazione, per ridurre al minimo la lunghezza del cavo condiviso filo di terra tra il dispositivo sensibile e la fonte di alimentazione. In definitiva, la soluzione migliore è scegliere cavi che supportino la quantità di corrente che intendi far passare attraverso di essi.
• Per favore leggi la mia risposta. Dico esattamente questo. I dispositivi subiscono ancora uno spostamento del terreno nella messa a terra a stella, ma è uguale per tutti i dispositivi poiché condividono una lunghezza della linea di terra.

Same gremlin spawner, nome diverso

Il fenomeno “ground shift” a cui ti riferisci è semplicemente unaltra manifestazione del fatto che i conduttori hanno unimpedenza diversa da zero, quindi quando due correnti condividono un percorso di ritorno, la tensione cade su quel ritorno il percorso è (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. Gli EE che lavorano su scale più piccole conoscono questo generatore di gremlin come “accoppiamento di impedenza comune”, ma in realtà è la stessa cosa, come mostrato nello schema seguente.

^{simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab}

Nota che il nodo chiamato GND è un a pieno volt dal negativo della batteria! Questo chiaramente non va bene se il nostro circuito sensibile a sinistra non può tollerare loffset, o peggio, se Ibigload è davvero un carico variabile nel tempo, quindi la nostra parte sensibile vede un GND che varia tra vicino al punto 0V effettivo, cioè il negativo della batteria e un pieno volt di distanza da esso!

La soluzione in un ambiente a bassa frequenza è quella di mettere a terra a stella i circuiti sensibili a un singolo punto 0V predesignato con il proprio filo o traccia come illustrato di seguito, in modo che eventuali correnti elevate che fluiscono in altre parti del sistema di messa a terra non possano interferire con il funzionamento del circuito sensibile. Sfortunatamente, questo non è pratico per ogni circuito in un intero veicolo per ragioni meccaniche e di costo del rame, quindi i progettisti di elettronica automobilistica lavorano intorno ad esso il meglio che possono progettando robusti circuiti di ingresso dellalimentazione e trasportando invece i riferimenti di segnale con segnali sensibili. di fare affidamento sul ritorno del telaio per loro.

^{simula questo circuito}

Hai gli stessi rischi su un PCB. Spessore standard la lamina di rame (1 oncia / piede ^ 2), con uno spessore di 35 micron o 1,4 mil, ha una resistenza di 0,0005 ohm, o 500 micro ohm, per quadrato. Quadrato di qualsiasi dimensione. Misurato dai lati opposti del quadrato, a contatto su tutti i lati .

Quindi un Amp, attraverso 1 quadrato di foglio, è di 500 microVolt. O 0,5uV per 1mA.

Tuttavia, un milliamp, che scorre da un lato allaltro di un PCB quadrato, incontra molto più di 500 micro Ohm, perché la corrente deve allargarsi dal punto di ingresso iniziale di 1 mm, quindi concentrarsi di nuovo per uscire da un punto di uscita di 1 mm.

Procurarsi un blocco quadriglia, designare un quadrato nel mezzo come “punto di ingresso corrente” e disegnare come si diffonde la corrente, negli OTTO quadrati che circondano la piazza dingresso. E come la griglia 5 * 5, che circonda il 3 * 3, offre ancora meno resistenza ma è ancora resistiva, a 500 microOhm / quadrato.

^{simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab}

Quale voltaggio in uscita da OA2?

Modella grossolanamente quella tensione limite come $$ 1,25 mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr ) $$ $$ = 1,25 mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ e le nostre punte della sonda OA2 sono distanti 1 cm (1sqr). Aspettatevi 30uV * 1.000x = 30 milliVolt da OA2.