Blindaje y bucles de tierra

Sí, parece que (un poco confuso) tienes un problema de bucle de tierra, y sí, pueden ser importantes, especialmente cuando intentas medir pequeñas señales analógicas. Si todas las conexiones a tierra se vuelven a unir a la misma tira de salida mediante cables de línea relativamente cortos, entonces probablemente estaría bien. Sin embargo, usted dice que esta cosa criostática (sea lo que sea) está conectada por separado al terreno de la construcción, por lo que obviamente no es el caso y es confuso por qué lo mencionó.

En general, es bueno convertir señales analógicas a digitales lo más cerca posible de la fuente, y luego enviarlas alrededor de señales digitales. Es mucho más fácil aislarlos, como a través de optoacopladores, transformadores de pulso, radio, etc. En otras palabras, una tarjeta A / D pasada de moda en la computadora no es la mejor arquitectura general desde el punto de vista del nivel de sistema. p>

Sin embargo, mira la tarjeta A / D con cuidado. Lo más probable es que se pueda configurar para operación única y diferencial. Este es un caso en el que desea entradas diferenciales. El criostato puede producir una señal de referencia de tierra, pero toma su señal de tierra y de salida como diferencial. Básicamente, esto restará el desplazamiento de tierra de la señal antes de convertirla.

Este truco solo funcionará hasta cierta frecuencia, probablemente unos pocos kHz o 10s de kHz bajo. Debería funcionar bastante bien al restar cualquier señal de tierra debido a las corrientes de retorno de la línea de alimentación de 60 Hz o 50 Hz a través de las rutas de tierra en el bucle. Los picos agudos del modo común aún pueden confundir el amplificador de diferencia en el A / D y aparecer como ruido en la salida final. Aunque vale la pena intentarlo. Si no es lo suficientemente bueno, regrese y conviértase a digital en el sensor, luego opto-aísle la señal de telemetría digital.

Hay un tutorial sobre bucles de tierra y otras formas de interferencia eléctrica en el sitio web de Loop Slooth .

Este tutorial muestra que los bucles de fondo se comportan de manera diferente a frecuencias bajas y altas. A bajas frecuencias, lo que cuenta es la resistencia de los conductores que forman el bucle de tierra, pero no la disposición física, mientras que a frecuencias altas es al revés, ya que a altas frecuencias lo que cuenta es la inductancia y no la resistencia. La frecuencia de cruce viene dada por R / L, donde R es la resistencia del cable y L es la inductancia del bucle.

Estos problemas también se analizan en un documento sobre Revisión de instrumentos científicos (también en un enlace en la sitio web).

El tutorial explica cómo los bucles de fondo resultan de la distinción entre la ley de Faraday y la ley de Kirchoff (la electrónica se basa en la ley de Kirchoff que es válida solo para DC, mientras que el mundo real de las corrientes dependientes del tiempo involucra la ley de Faraday). También analiza la relación de los bucles a tierra con otras formas de interferencia, como el acoplamiento inductivo, el acoplamiento electrostático y el acoplamiento por radiación.

1. A menudo se cree que la principal amenaza de un bucle de tierra es que existe una diferencia sustancial de CC entre las bases (por ejemplo, 0 V y 0,3 V). En cuyo caso, conectar los dos con un cable de baja resistencia puede causar una corriente alta y dañar uno (o ambos) de los dispositivos. Puede ser el caso si el consumo de corriente de los dispositivos es de órdenes de magnitud diferente entre ellos (por ejemplo, un motor rotativo conectado a un teléfono móvil). Sin embargo, esto es poco probable su caso. Por lo tanto, la caída de DC no debería ser un problema.

2. Los bucles a tierra suelen ser un problema porque actúan como transformadores que convierten el campo magnético cambiante (causado por dispositivos cercanos, como cables de red eléctrica, bombillas, interruptores, motores, etc.) en voltaje inducido.

En un caso ideal, si hubiera un solo par de cables (conectados a una fuente de alimentación) ubicados uno cerca de otro en todas partes, los bucles de corriente serían los mismos y los EMF inducidos serían los mismos. Por lo tanto, medir la diferencia de voltaje entre los cables en cualquier punto produciría el mismo resultado, ya sea con un campo magnético o no.

Sin embargo, en la práctica esto rara vez es el caso, los cables no van en pares y no siempre van uno cerca del otro. De esta manera, aparece el ruido (los EMF inducidos en diferentes bucles son diferentes).

Desde un punto de vista práctico, puedes hacer lo siguiente: a) asegúrese de que todos los cables estén lo más cerca posible uno del otro (no se forman grandes bucles de cables aislados). b) asegúrese de que no haya fuentes de campo magnético variables de tiempo (agresores de ruido) cerca.

En su caso, los dos dispositivos tienen diferentes conexiones a tierra (red gnd y gnd de construcción), así que, probablemente, se forme un bucle gigante, que no es bueno.

El nivel de ruido real dependerá de los campos magnéticos parásitos que rodean su configuración. Si no hay fuentes fuertes de campo magnético variable en el tiempo en su laboratorio, es posible que el bucle de tierra no sea un problema.

Romper un escudo puede no ser una buena opción porque:

1) cambiará la impedancia del cable, lo que puede ser molesto a altas frecuencias.

2) El gnd del receptor flotará en relación con el gnd del conductor. Cualquier corriente parásita que aparezca en el receptor gnd afectará la señal.