Jag jobbar med att integrera en sensor i en fordonsplattform med en standard 12v negativ chassiinstallation. Jag försöker förstå ett något mytiskt fenomen som upplevs känt som ”markförskjutning”. Jag har inte kunnat förklara detta, men min intuition antyder att detta är rimligt.

Sättet det har ”förklarats” är som sådant : två markreferenspunkter på fordonet kan hållas med en viss potential under en viss ospecificerad tid på grund av någon form av störningar från närliggande komponenter, eller komponenter som delar en gemensam jordningstapp.

Till exempel , när ABS aktiveras och en betydande mängd ström (i vissa fall hundratals förstärkare) sänks ned i en viss markbult, blir jordningspunkten en instabil referens. Andra komponenter som är anslutna till den här studen kan uppleva spänningssvängningar på deras ingångsstift.

Min fråga är denna: är detta fenomen något som verkligen finns, eller är det helt enkelt en intern ”old wives story” med liten eller ingen bas?

Om den finns, hur kan den karakteriseras och var kan jag lära mig mer? Vilka är de grundläggande elektriska principerna som spelas här? Kan den reduceras till en representativ modellkrets? Eventuella upplevelser skulle uppskattas.

Kommentarer

  • Markförskjutning existerar inte bara vid likström utan växelström i bostadsspänningsfall för yttre jordade neutrala och pulsade ljudströmmar att jorda i varje ledningsfilter samt Logiska IC ’ s med induktiva grunder och antingen stora DC-strömmar eller stor LdI / dt-spänningsökning av den lokala marken (vanligtvis i mV med en jord plan) Induktans korrelerar till fysiska bildförhållanden och längder på ledaren t.ex. 2,6 nH / cm för en kvadratisk platt PCB-ledare till 3 uH för en 2m x 2mm ledare
  • Är det ironiskt att Henry ’ s namn är induktansenheterna som kan orsaka övergående markförskjutning utöver ohm.
  • Denna effekt kallas markstopp
  • Det är en av de nr 1-effekterna att bekämpa i precisa analoga kretsar.

Svar

Min fråga är denna: är detta fenomen något som verkligen existerar, eller är det helt enkelt en intern ”gammal fruens berättelse” med liten eller ingen grund?

Tja, gör matte. Om du sänker låt oss säga 100 A i en stålledare med låt oss säga 50 mm² diameter, vad är spänningen över 10 cm för den ledaren på grund av ohmskt motstånd?

Så ja, Ohm stämmer, och om du lägger mycket ström genom allt som inte är en superledare kommer det att finnas en potentiell skillnad.

Vilka är de grundläggande elektriska principerna som spelas här?

Ohms lag

Dessutom är din ABS-exemplet belyser en annan aspekt: Om du har något som är en växlad belastning lägger du inte en DC-belastning på din jordledare utan (också) en AC-belastning.

Motståndet för AC är inte i sig detsamma som för likström – till exempel har en idealspole 0 Ω motstånd för likström, men för växelström har den \ $ j \ omega L \ $ Ω – det vill säga ju högre frekvens, desto högre är den effektiva motstånd.

Sådana reaktiva egenskaper beror på din ledares geometriska form – du kanske till och med har otur, och på grund av att du elegant träffar en resonansfrekvens för hela batteriet – matningskabel – belastning – chassiretursystem får du en spänning extrem vid exakt den frekvens som din ABS fungerar på.

Kommentarer

  • Tack för inmatningen! Det här är mycket meningsfullt och är mycket enklare än jag hade förväntat mig. Var skulle kapacitansen modelleras i detta?

Svar

Vad du beskriver, som jag förstår, verkar helt rimligt. Markreferenser kan ofta förändras på grund av något betydande strömflöde och ändliga motstånd hos ledarna som används. Detta beror helt enkelt på Ohms lag.

Om du kan dra en analogi mellan olika delar på bilens chassi till olika poäng på en längd av PCB-spår kan vi jämföra detta med jordningstekniker som används i PCB-design och layout. Du kan studera detta vidare genom att undersöka olika jordningsscheman som används i PCB-design. Tänk på ett stjärnbaserat jordat schema som används för att undvika exakt vad du beskriver om än i mycket mindre skala. ange bildbeskrivning här

Om du markerar alla punkter i den här konfigurationen, nuvarande flöde på grund av en av dessa anslutningar kan ”lyfta” den rälsen med ett belopp som är lika med Iin * Rconductor, men eftersom alla andra anslutningar på den noden ser samma förändring kanske saker och ting inte är så dåliga, åtminstone vad gäller relativa mätningar . En plötslig svängning i skenorna kan dock fortfarande orsaka problem med instrumenten, dvs.en vanlig parameter i enheter som opamps och ADCs är den så kallade avvisningsförhållande för strömförsörjning , specificerad för att ta hänsyn till dessa instanser .

EDIT 1:

Här är ett annat foto som illustrerar poängen. De exakta enheterna i bilden kan ignoreras och betraktas som allt du gillar: ange bildbeskrivning här

Kommentarer

  • Observera att ditt exempel på ” korrekt jordning ” är helt olämpligt för bilar: du ’ t vill att någon känslig elektronik ska dela den aktuella sökvägen med generatorn.
  • @Henry, I ’ ll bet många ” konstiga ” auto elektriska problem har lösts helt enkelt genom att identifiera chassiets jord punkter och sedan rengöring och åtdragning. Efter 100 år förväntar jag mig ’ att returvägarna till batteriet har noggrant utarbetats. Jag ’ vill inte designa en bil ’ markväg från grunden.
  • Överens. Detta var inte tänkt att vara en handledning om idealiska kabeldragningar. Snarare förklarar bilden hur strömflödet kan leda till att enheter på samma buss har olika referenser …
  • Även i din ” rätt jordning ” exempel, känsliga enheter kommer att se markförskjutning som ett resultat av hög ström genom den delade jordlinjen. Ett bättre sätt att mildra markförskjutning (förutsatt att du ’ sitter fast med en given trådmätare) är faktiskt att placera de mest känsliga enheterna närmast strömkällan – för att minimera längden på delad jordledningen mellan den känsliga enheten och strömkällan. I slutändan är den bästa lösningen att välja trådmätare som stöder den mängd ström du tänker passera genom dem.
  • Läs mitt svar. Jag säger exakt det. Enheter visar fortfarande en markförskjutning i stjärnjordning men den är lika för alla enheter eftersom de delar en längd av marklinjen.

Svar

Det här är väldokumenterat>” historia om gamla fruar? INTE. Allt du alltid ville veta om …. Kabeldragning men var rädd att fråga … …….

Problemet är skalbart från spår med nanostorlek till motordrivna fordon. För att förbättra immuniteten använder man ofta tvinnad differentiell kraftförsörjning, vilket innebär separata returer till batteriet och för avkänning använder balanserade vridna differentiella ingångar. Problemet i den aktuella slingan är att koppla till obalanserade ingångar översätter common mode-brus (CM) till en differentialläge (DM) -signal. Valet att använda ett jordplan som bilchassi eller separata ledningar beror mycket på väglängden, strömnivån och störningar.

Till exempel är de flesta bilbatterier nära startmotorn, men i många tyska fordon (GLK350) är b Atteriet ligger under den bakre golvbrädan, men motorn stannar och startar vid varje rött ljus. Så vilken mark antar du att de brukade byta flera hundra ampere?

Mer tekniska detaljer på IC-nivå gäller också.

Svar

Samma gremlin spawner, olika namn sökvägen är (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. EE som arbetar på mindre skalor känner till denna gremlin-spawner som ”gemensam impedanskoppling”, men det är egentligen samma sak, som visas i schematiska bilden nedan.

schematisk

simulera denna krets – Schema skapat med CircuitLab

Observera att noden som heter GND är en full volt bort från batteriets negativa! Detta är helt klart inte bra om vår känsliga krets till vänster inte tål förskjutningen, eller värre om Ibigload verkligen är en tidsvarierande belastning, så vår känsliga del ser en GND som varierar mellan nära den faktiska 0V-punkten, dvs. batteriets negativa och en full volt bort från det!

Lösningen i en lågfrekvent miljö är att stjärna marken känsliga kretsar tillbaka till en enda, förutbestämd 0V-punkt med sina egna tråd eller spår enligt bilden nedan, så att höga strömmar som flyter i andra delar av jordningssystemet inte kan störa funktionen hos den känsliga kretsen. Tyvärr är detta inte praktiskt för alla kretsar i ett helt fordon av mekaniska och kopparkostnadsskäl, så fordonselektronikdesigners arbetar runt det bästa de kan genom att designa robusta kraftingångskretsar och bär signalreferenser med känsliga signaler istället att förlita sig på chassiets retur för dem.

schematisk

simulera den här kretsen

Svar

Du har samma risker på ett kretskort. kopparfolie (1 ounce / fot ^ 2), som är 35 mikron eller 1,4 mils tjock, har motstånd på 0,0005 ohm eller 500 mikro ohm, per kvadrat. Vilken som helst storlek kvadrat. Mätt från motsatta sidor av torget, kontaktande längs sidorna .

Således är en Amp, genom en kvadrat folie, 500 mikrovolt. Eller 0,5 uV för 1 mA.

En milliamp, som strömmar från sida till sida av en fyrkantig PCB, stöter på mycket mer än 500 mikrohm, eftersom strömmen måste sprida sig från den första ingångspunkten på 1 mm och koncentrera dig sedan igen för att lämna en utgångspunkt på 1 mm.

Skaffa en fyrkantsplatta, ange en fyrkant i mitten som ”aktuell ingångspunkt” och skissa hur strömmen sprids ut i de ÅTTA rutorna som omger ingångsplatsen. Och hur 5 * 5-rutnätet, som omger 3 * 3, ger ännu mindre motstånd men fortfarande är resistivt, vid 500 mikroOhm / kvadrat.

schematisk

simulera denna krets – Schematisk bild skapad med CircuitLab

Vilken spänning utav OA2?

Modellera den kantspänningen grovt som $$ 1,25mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr ) $$ $$ = 1.25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ och våra OA2-sondtips är 1 cm (1sqr) från varandra. Förvänta dig 30uV * 1000x = 30 milliVolt ur OA2.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *