Automotive ground shift-fenomeen

Mijn vraag is deze: is dit fenomeen iets dat echt bestaat, of is het gewoon een intern “oude vrouwenverhaal” met weinig tot geen basis?

Reken maar eens uit. Als je laten we zeggen 100 A in een stalen geleider van laten we zeggen 50 mm² diameter laat zinken, wat is dan de spanning over 10 cm van die geleider vanwege de ohmse weerstand?

Dus ja, Ohm heeft gelijk, en als je veel stroom laat lopen door iets dat geen supergeleider is, zal er een potentieel verschil zijn.

Wat zijn de fundamentele elektrische principes die hier spelen?

De wet van Ohm

Bovendien, uw ABS-voorbeeld belicht nog een ander aspect: Als je iets hebt dat een geschakelde belasting is, zet je geen gelijkstroombelasting op je aardgeleider, maar (ook) een wisselstroombelasting.

De weerstand voor wisselstroom is niet inherent hetzelfde als voor DC – een ideale spoel heeft bijvoorbeeld een weerstand van 0 Ω voor DC, maar voor AC heeft deze \ $ j \ omega L \ $ Ω – dat wil zeggen, hoe hoger de frequentie, hoe hoger het effectieve weerstand.

Dergelijke reactieve eigenschappen zijn afhankelijk van de geometrische vorm van uw geleider – u kunt zelfs pech hebben, en als gevolg van het elegant raken van een resonantiefrequentie van de hele batterij – voedingskabel – belasting – chassis retoursysteem, krijgt u een spanning extremum met precies de frequentie waarop je ABS werkt.

Reacties

• Bedankt voor de input! Dit is logisch en veel eenvoudiger dan ik had verwacht. Waar zou de capaciteit hierin worden gemodelleerd?

Wat u beschrijft, zoals ik begrijp, lijkt volkomen redelijk. Aardingsreferenties kunnen vaak veranderen als gevolg van een aanzienlijke stroomsterkte en eindige weerstanden van de gebruikte geleiders. Dit is simpelweg te wijten aan de wet van Ohm.

Als je een analogie kunt trekken tussen verschillende onderdelen op het chassis van je auto punten op een lengte van PCB-trace kunnen we dit vergelijken met aardingstechnieken die worden gebruikt bij het ontwerp en de lay-out van PCBs. U kunt dit verder bestuderen door te kijken naar verschillende aardingsschemas die worden gebruikt bij het ontwerpen van PCBs. Overweeg een op sterren gebaseerd schema dat wordt gebruikt om precies te vermijden wat u beschrijft, zij het op een veel kleinere schaal.

Als je alle punten in deze configuratie hebt geaard, huidige stroom als gevolg van een van die verbindingen kan die rail “optillen” met een hoeveelheid gelijk aan Iin * Rconductor, maar aangezien alle andere verbindingen op dat knooppunt dezelfde verandering zien, is het misschien niet zo slecht, althans wat betreft relatieve metingen . Een plotselinge fluctuatie in de rails kan echter nog steeds problemen veroorzaken bij de instrumentatie, i.Een veel voorkomende parameter in apparaten zoals opamps en ADCs is de zogenaamde power supply rejection ratio , gespecificeerd om met deze gevallen rekening te houden .

BEWERK 1:

Hier is nog een foto die het punt illustreert. De exacte apparaten in de afbeelding kunnen worden genegeerd en kunnen worden beschouwd als alles wat je echt leuk vindt:

Opmerkingen

• Merk op dat uw voorbeeld van ” juiste aarding ” is volkomen ongeschikt voor autos: je ‘ wil niet dat gevoelige elektronica het stroompad deelt met de dynamo.
• @Henry, I ‘ ll wedden veel ” vreemde ” auto-elektrische problemen zijn eenvoudig opgelost door de chassisaarde te identificeren punten, en dan schoonmaken, en opnieuw vastdraaien. Na 100 jaar verwacht ik ‘ dat de -ve retourpaden naar de batterij zorgvuldig zijn uitgewerkt. Ik ‘ wil niet het grondpad van een auto ‘ helemaal opnieuw ontwerpen.
• Akkoord. Dit was niet bedoeld als een tutorial over ideale autobedrading. De afbeelding legt eerder uit hoe de stroom kan leiden tot apparaten op dezelfde bus met verschillende referenties …
• Zelfs in uw ” juiste aarding ” voorbeeld, gevoelige apparaten zullen grondverschuiving waarnemen als gevolg van hoge stroom door de gedeelde aardingslijn. Een betere manier om aardverschuiving te verminderen (ervan uitgaande dat u ‘ vastzit aan een bepaalde draaddikte) is door de meest gevoelige apparaten het dichtst bij de stroombron te plaatsen – om de lengte van gedeelde aardedraad tussen het gevoelige apparaat en de stroombron. Uiteindelijk is de beste oplossing om draadmeters te kiezen die de hoeveelheid stroom ondersteunen die u er doorheen wilt laten gaan.
• Lees alstublieft mijn antwoord. Ik zeg precies dat. Apparaten ondergaan nog steeds een grondverschuiving in steraarding, maar dit is gelijk voor alle apparaten aangezien ze een lengte van de grondlijn delen.

Zelfde gremlin spawner, andere naam

Het “ground shift” -fenomeen waarnaar u verwijst, is gewoon een andere manifestatie van het feit dat geleiders een impedantie hebben die niet nul is, dus wanneer twee stromen een retourpad delen, daalt de spanning over die retour pad is (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. EEs die op kleinere schalen werken, kennen deze gremlin-spawner als “gemeenschappelijke impedantiekoppeling”, maar het is eigenlijk hetzelfde, zoals in het onderstaande schema wordt getoond.

^{simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab}

Merk op dat het knooppunt met de naam GND een volledige volt weg van de negatieve batterij! Dit is duidelijk niet goed als onze gevoelige schakelingen aan de linkerkant de offset niet kunnen verdragen, of erger nog, als Ibigload echt een tijdsafhankelijke belasting is, dus ons gevoelige deel ziet een GND die varieert tussen dicht bij het werkelijke 0V-punt, dwz de negatieve batterij en een volledige volt er vanaf!

De oplossing in een laagfrequente omgeving is om gevoelige circuits steraarde terug te sturen naar een enkel, vooraf aangewezen 0V-punt met hun eigen draad of trace zoals hieronder weergegeven, zodat eventuele hoge stromen die in andere delen van het aardingssysteem stromen de werking van het gevoelige circuit niet kunnen verstoren. Helaas is dit om mechanische redenen en vanwege de koperprijs niet praktisch voor elk circuit in een voertuig, dus ontwerpers van auto-elektronica werken er zo goed mogelijk omheen door robuuste stroomingangscircuits te ontwerpen en in plaats daarvan signaalreferenties met gevoelige signalen te dragen. vertrouwen op het chassisrendement voor hen.

^{simuleer dit circuit}

Je loopt dezelfde risicos op een printplaat. Standaard dikte koperfolie (1 ounce / voet ^ 2), die 35 micron of 1,4 mil dik is, heeft een weerstand van 0,0005 ohm, of 500 micro-ohm, per vierkant. Vierkant van elke grootte. Gemeten vanaf tegenoverliggende zijden van het vierkant, in contact met alle zijden .

Dus één Amp, door 1 vierkant folie, is 500 microVolts. Of 0,5uV voor 1mA.

Echter, één milliampère, die van de ene naar de andere kant van een vierkante printplaat stroomt, komt veel meer dan 500 micro-ohm tegen, omdat de stroom moet spreid uit vanaf het eerste 1 mm punt van binnenkomst, en concentreer je dan nogmaals om een 1 mm uitgangspunt te verlaten.

Pak een quadrille blok, wijs een vierkant in het midden aan als “huidig beginpunt”, en schets hoe de stroom zich verspreidt, in de ACHT vierkanten rondom het toegangsplein. En hoe het 5 * 5-raster, dat de 3 * 3 omgeeft, nog minder weerstand biedt, maar nog steeds resistief is, met 500 micro-ohm / vierkant.

^{simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab}

Welk voltage uit OA2?

Modelleer die randspanning grofweg als $ 1,25 mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr ) $$ $$ = 1,25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ en onze OA2-sondetips zijn 1 cm (1sqr) uit elkaar. Verwacht 30uV * 1.000x = 30 milliVolt uit OA2.