Re-cableado del aparato experimental: preguntas sobre la conexión a tierra adecuada, las fuentes de alimentación de CC y la instrumentación de precisión

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El aparato consiste en una gran cámara esférica de metal unida a una mesa de metal. Hay dos armarios eléctricos atornillados a las patas de la mesa. La cámara está equipada con múltiples servomotores, cada uno impulsado por un servoamplificador independiente. El control servo, junto con la supervisión del termopar y el transductor de presión, se logra utilizando LabVIEW a través de un chasis DAQ con varios módulos.

Un gabinete recibe 208 V CA para alimentar los servodrives. Se distribuye a una serie de interruptores y, finalmente, a los servoamperios. El cable de tierra está atornillado al terminal de tierra del gabinete. De manera similar, el segundo gabinete recibe una alimentación de 110 V CA para alimentar el control del instrumento (fuentes de alimentación de CC, relés, amplificador de color, chasis DAQ, etc.). El cable de tierra se atornilla nuevamente al perno de tierra del gabinete. Esencialmente, todo el aparato está conectado (físicamente y eléctricamente) a tierra a través de dos vías.

Mi problema surge cuando considero cómo cablear las fuentes de alimentación de CC. En particular, cada servoamplificador necesita + 5V DC para habilitar. Por lo tanto, divido el terminal positivo de mi fuente de alimentación de 5 V a través de bloques de terminales y dirijo esto al punto apropiado en cada amplificador. Sin embargo, no hay un terminal negativo en los amplificadores para ejecutar líneas de retorno a la fuente de alimentación, el +5 V CC está relacionado con el terminal común de los amplificadores, que está conectado a su marco metálico, que está conectado al gabinete, que está por lo tanto, a tierra junto con todo lo demás. Por lo tanto, parece que simplemente debería conectar a tierra el terminal negativo de mi fuente de alimentación, completando así el circuito.

Tengo el mismo problema con el voltaje positivo requerido para controlar la velocidad del motor. Esto se envía desde un convertidor digital a analógico, pero nuevamente, el amplificador mide esta tensión de entrada en relación con su común. Entonces, una vez más, parecería que necesito completar el circuito conectando la tierra al terminal negativo del convertidor.

Mi pregunta es esta: ¿Puedo conectar los terminales negativos de mis fuentes de alimentación de 12 V y 5 V a tierra, lo que básicamente significa que están conectados a cada pieza del aparato?

Mi principal preocupación es que las fuentes de alimentación también alimentan equipos de precisión (un transductor de presión de 5 V, un acondicionador de señal de 12 V). Estos elementos tienen un terminal positivo y negativo, y podrían, en teoría, conectarse directamente a una fuente de alimentación sin la conexión a tierra.

¿Se verán afectados por el uso de la tierra como negativo?

Disculpas por la longitud de la pregunta, puedo agregar diagramas o detalles según sea necesario.

Gracias ] 1

EDITAR: Agregado diagrama propuesto

    
pregunta user154580

1 respuesta

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Puedesunirlospuertosnegativosyesteeselresultado:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En el primer ejemplo, los suministros están vinculados con una señal digital (o analógica) que va desde un circuito en el suministro de 12V hasta el suministro de 5V. Debido a que solo están atados en un solo lugar, no hay forma de que la corriente vuelva a la fuente de 12V. El resultado es similar si conectó dos baterías juntas con un cable, no fluirá corriente. Otro resultado es que si estos suministros no están conectados a tierra de alguna manera entre sí, el voltaje entre ellos podría ser de muchos valores dependiendo de las condiciones e indeterminado. Si colocó un voltímetro entre la parte superior de los dos suministros, puede leer algo que no sea 7V.

Para resolver estos problemas, puede unir los dos suministros en el terminal negativo, la corriente puede volver a fluir y sabe que los terminales negativos de los suministros estarán muy cerca del mismo voltaje (se necesitaría una gran cantidad de energía). actual para cambiar ese V = IR, por lo tanto, si la R es baja, como 0.1 Ohm o más baja para la mayoría de los cables, se necesitaría una corriente de 10A para obtener 1V entre los suministros)

Lo que obtiene son los dos suministros referenciados entre sí, la corriente puede fluir de regreso al suministro de 12 V, y debería poder medir 7 V entre los rieles positivos de ambos suministros con un voltímetro.

Estos ejemplos funcionan mejor con suministros aislados (los suministros que pueden flotar, muchos suministros de grado de laboratorio están aislados. Verifique lo que tiene. Aislado significa que los suministros no están atados al suelo, y puede vincular el lado negativo a lo que sea Si lo desea, puede incluso hacer un sistema con un carril positivo y negativo.

Si los suministros están conectados a tierra (como la conexión a tierra de la red de CA), entonces puede hacer una conexión a tierra con el cable entre los dos suministros, lo que puede generar ruido en su sistema.

Editar

Lomásprobableesqueeldiagramaqueagregómástardenoestébien,porqueestáhaciendoun bucle de tierra (se muestra abajo). Depende de la sensibilidad de tu servocontrol. Al conectar el DAC al servocontrolador se crea un bucle de masa gigante porque el servocontrol tiene una tierra diferente a la de su electrónica analógica.

Esto solo es un problema si hay ruido en el sistema, pero normalmente los bucles a tierra crean ruido, puede probarlo y medir el ruido en el DAC en el servo con un voltímetro para asegurarse de que no haya ruido. Otro problema es la conexión a tierra separada entre las cajas de alimentación de CA, esto podría crear un potencial diferente y hacer que el servo lea un voltaje diferente al de la salida DAC.

Fuente: enlace

¿Qué puedes hacer al respecto? Minimice el área de bucle, o haga que el terreno de ambas fuentes principales provenga de la misma fuente (si puede).

Otra cosa que hacer para romper el ciclo sería comprar un aislador. Los aisladores analógicos están disponibles para aislar el DAC del Servo, entonces no se necesitaría conexión a tierra entre cajas (se conectan dos conexiones a tierra de cada caja al aislador, pero hay una alta resistencia entre las conexiones a tierra desde el aislador) .

Un aislador digital y un aislador de potencia también pueden funcionar entre el módulo DAC y la fuente de alimentación de + 5V, para cortar el bucle de tierra allí.

    
respondido por el laptop2d

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