È necessario separare i cavi di alimentazione CC e i cavi dati?

Ho avuto questa discussione con il mio collega prima. Un alimentatore CC non è alternato, quindi il campo magnetico generato da un cavo di alimentazione CC è costante (vero?). Ora, so che la regola è quella di separare i cavi di alimentazione e i cavi dati, ma suppongo che sia quando si tratta di alimentazione CA. È la stessa regola quando si tratta di un alimentatore CC regolato?

Stiamo utilizzando cavi a doppino intrecciato CAN bus accanto a cavi di alimentazione CC regolati (12V e GND). Capisco che CAN è immune al rumore, ma se avessi un cavo dati diverso (diciamo UART aka seriale o Ethernet), i cavi di alimentazione CC avrebbero un impatto? Se è così, perché?

La risposta è "Tutto dipende".

• Qual è il carico sul DC? Se si tratta di carichi induttivi molto rumorosi, si avrà rumore sulla linea DC e potrebbe essere notevolmente più di quanto si pensi
• Qual è la velocità di segnalazione sulle linee dati? I tassi più veloci sono molto più sensibili
• [EDIT] Quale codifica di riga hai? Qualsiasi differenziale, come RS-485, sarà molto più robusto di qualcosa basato sulla tensione, come RS-232

• Quale schema di codifica stai usando? Se hai uno schema con il rilevamento degli errori, forse andrà bene

• Cosa succede se ci sono errori sulla linea? Se sta aggiornando un display dell'orologio, con l'effetto di un po 'di inclinazione del tempo, è diverso dal far cadere macchinari pesanti sui lavoratori.

Detto questo, è abbastanza comune avere segnale e alimentazione CC adiacenti. Ho un bel po 'di telemetria subacquea in cui utilizziamo alimentazione DC appositamente realizzata e cavo a doppino intrecciato per 24 VDC e 250 Kbit / s RS-485. In un altro ambiente molto più rumoroso usiamo 9600 bit / sec. Per i commentatori, ovviamente il power-over-ethernet è uno dei migliori esempi di DC ad alta velocità, lunga distanza, ad alta potenza e dati nello stesso cavo. (Lungo e alto rispetto ad esempio a USB o bus su un PCB. 100 metri, 12 Watt.)

In breve: è perfettamente fattibile, ma presta buona attenzione.

La corrente assorbita da un alimentatore CC di solito non è costante. La modifica dei risultati correnti in un campo magnetico in evoluzione.

Quindi potrebbe essere necessario separare potenza e dati, potrebbe non esserlo. In USB o PoE Potenza e dati non sono separati. In SATA lo è.

Quindi potrebbe essere necessario eseguire misurazioni e separare i cavi o ottenere una schermatura migliore tra alimentazione e dati.

Onestamente AC vs DC non è davvero molto relavent.

Esistono due motivi per separare l'alimentazione dalle linee dati.

Il primo è la sicurezza. Tensioni superiori a 50 V circa possono rappresentare un rischio di shock. Le correnti su una manciata di amplificatori possono essere un rischio di incendio. Per questo motivo le normative elettriche richiedono spesso una certa separazione tra rete e circuiti di comunicazione o ulteriori precauzioni da prendere (come barriere metalliche con messa a terra o isolamento nominale di rete su entrambe le linee di alimentazione e di comunicazione, esattamente ciò che è e non è consentito dipenderà su quali standard stai lavorando).

Il secondo è l'interferenza. Come dici tu, DC costante non si accoppierà nelle tue linee di comunicazione. Se hai scelto una coppia twistata per metà decente per le linee dati, è improbabile che anche 50Hz sia un grosso problema. Il vero problema sono i transitori e le interferenze che finiscono troppo spesso per sovrapporsi al cablaggio di alimentazione. Quanto male dipenderà molto dalle caratteristiche della vostra fornitura e dei carichi.

Per il bus CAN a 12 V, di solito non esiste una buona ragione per separare le linee dati dalle linee elettriche del dispositivo.

Qualsiasi dispositivo CAN certificato deve superare il test di immunità al rumore transitorio accoppiato (ISO 7637 o simile), che specifica condizioni piuttosto dure come disturbi ripetitivi ad alta frequenza (ad esempio da un arco di relè sotto carico). Probabilmente questo è molto peggio del rumore delle linee elettriche del tuo dispositivo, quindi se riesci a certificare il tuo dispositivo per l'uso in auto, avrà un'immunità sufficiente in modo che il tuo cavo di alimentazione a 12V nelle vicinanze non sarà un problema.

Probabilmente UART non funzionerà in un ambiente in cui viene utilizzato CAN.

Il motivo per separare l'alimentazione CA dalle comunicazioni è il codice elettrico .

Il motivo del codice è il rischio che i cavi di alimentazione subiscano danni e cortocircuitando le tensioni di distribuzione CA (100-277 V) sui cavi di comunicazione, creando rischi di incendi / incendi e scosse dove sarebbero meno attesi.

C'è un'eccezione al codice. Se il circuito di comunicazione, da poppa a poppa, da un capo all'altro, è isolato secondo gli standard di cablaggio di rete (Classe 1), inclusa l'apparecchiatura nei punti di utilizzo , quindi sì, il cablaggio di comunicazione isolato dalla rete può mescolarsi con la rete . Qualche esempio:

• Smart switch a 3 vie che riutilizzano un vecchio cavo di messaggistica come cavo di comunicazione.
• illuminazione dell'ufficio con relè a ritenuta RR7, in cui inviano 24 V a tutte le posizioni degli interruttori, che quindi effettuano un contatto momentaneo per inviare 24 V ai relè. Tale cablaggio viene generalmente eseguito in un condotto idoneo per l'alimentazione di rete.
• Cablaggio Ethernet tra apparecchiature di controllo SCADA, in cui tutte le apparecchiature sono alloggiate all'interno di custodie classificate per il cablaggio di rete. Tutta quell'attrezzatura è classificata per fare in modo che la scheda Ethernet subisca un colpo di 277 V.

Quello che non puoi fare è far passare un cavo Ethernet nel condotto con i cavi di rete, quindi fare in modo che il circuito LV / comms esca dal cablaggio di rete tramite una piastra di copertura Ethernet, un cavo comune e la spina in un PC. Quella "uscita" è la cosa che non puoi fare.

È tua responsabilità disporre di un deposito di ricarica locale, con smorzamento per evitare che squilli.

Ciò riduce al minimo le fluttuazioni di corrente ad alta frequenza.

Facciamo un esempio: cestino di cablaggio ad alta frequenza (picco di 0,1 ampere, a 100 MHz Fring, quindi il dI / dT è 0,1 amp * d / dt (100 MHz) == 63 milioni di amp / sec Per semplificare la matematica, assumere la potenza RITORNA filo è una certa distanza, quindi si suppone una SINGOLA filo di alimentazione, con irksomely veloce suoneria.

Supponiamo che la vittima abbia 1 metro di filo per i dati e che data_return sia a 1mm di distanza e non doppino.

Assumere 1 mm di distanza tra i cavi di alimentazione e dati.

Vinduce = [MU0 * MUr * Area / (2 * pi * Distance)] * dI / dT

Per MU0 = 4 * pi * e-7, MUr = 1 (aria, rame, alluminio, FR-4), il

Vinduce = 2e-7 * Area / Distanza * dI / dT [ignoriamo un debole effetto naturale]

E inseriamo i numeri

Vinduce = 2e-7 * 1 metro * 1mm / 1mm * 63 Milioni di amp / secondo

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0,63e + 7 = 1,26 volt di interferenza

soluzione: utilizzare doppini intrecciati, con diversi giri / pollice di ppwer caldo rispetto ai segnali di dati

Quindi cosa fare, se UN fascio di cavi è l'unica scelta? Utilizzare "Batterie locali".

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}