É necessário separar os cabos de energia CC e os cabos de dados?

Eu tive essa discussão com meu colega anteriormente. Uma fonte de alimentação CC não é alternada; portanto, o campo magnético gerado por um fio de energia DC é constante (não é?). Agora, eu sei que a regra é separar os cabos de energia e os cabos de dados, mas estou assumindo que é quando se trata de energia CA. É a mesma regra quando se trata de uma fonte de alimentação CC regulada?

Estamos usando fios de par trançado de barramento CAN ao lado de cabos de energia CC regulados (12V e GND). Entendo que o CAN é imune ao ruído, mas se você tivesse um cabo de dados diferente (digamos UART, também conhecido como serial ou Ethernet), os cabos de alimentação CC teriam algum impacto? Se sim, por quê?

A resposta é "Tudo depende".

• Qual é a carga no DC? Se houver cargas indutivas muito barulhentas, você terá ruído na linha CC e poderá ser consideravelmente mais do que você imagina
• Qual é a taxa de sinalização nas linhas de dados? Taxas mais rápidas são muito mais sensíveis
• [EDIT] Que codificação de linha você tem? Qualquer diferencial, como o RS-485, será muito mais robusto do que algo baseado em voltagem, como o RS-232

• Qual esquema de codificação você está usando? Se você tiver algum esquema com detecção de erro, talvez esteja tudo bem

• O que acontece se houver erros na linha? Se estiver atualizando uma exibição de relógio, com o efeito de um pouco de inclinação, é diferente a queda de máquinas pesadas nos trabalhadores.

Dito tudo isso, é bastante comum ter sinal e energia CC adjacentes. Eu tenho bastante telemetria subaquática, onde usamos cabos de energia CC e par trançado especialmente fabricados para 24 VDC e RS-485 de 250 Kbit / s. Em outro ambiente muito mais barulhento, usamos 9600 bits / s. Para os comentaristas, é claro que a alimentação por Ethernet é um dos melhores exemplos de CC e dados de alta velocidade, longa distância e alta potência no mesmo cabo. (Longa e alta em comparação com, por exemplo, USB ou um barramento em uma PCB. 100 metros, 12 Watts.)

Em resumo: é perfeitamente viável, mas preste muita atenção.

A corrente consumida por uma fonte de alimentação CC geralmente não é constante. Alterar os resultados atuais em um campo magnético em mudança.

Portanto, pode ser necessário separar energia e dados, pode não ser. Em USB ou PoE, a energia e os dados não estão separados. Em SATA é.

Portanto, você pode precisar fazer medições e separar os cabos ou obter uma melhor blindagem entre energia e dados.

Honestamente, AC vs DC não é realmente muito favorável.

Há duas razões para separar a energia das linhas de dados.

O primeiro é a segurança. Tensões acima de 50V podem ser um risco de choque. Correntes acima de um punhado de amplificadores podem ser um risco de incêndio. Por esse motivo, os regulamentos elétricos geralmente exigem uma certa separação entre a rede elétrica e os circuitos de comunicação ou precauções extras a serem tomadas (como barreiras de metal aterradas ou isolamento classificado como rede elétrica nas linhas de energia e comunicação, exatamente o que é e o que não é permitido depende em quais padrões você está trabalhando).

O segundo é interferência. Como você diz, o DC constante não vai se encaixar nas suas linhas de comunicação. Se você optou por um par trançado meio decente para as linhas de dados, é provável que 50Hz também não seja um problema. O verdadeiro problema são os transitórios e interferências que muitas vezes acabam sobrepostos à fiação de energia. O quão ruim é isso dependerá muito das características de seu suprimento e cargas.

Para o barramento CAN de 12V, normalmente não há boas razões para separar as linhas de dados das próprias linhas de energia do dispositivo.

Qualquer dispositivo CAN certificado deve passar no teste de imunidade a ruídos transitórios acoplados (ISO 7637 ou similar), o que especifica condições bastante severas, como distúrbios repetitivos de alta frequência (por exemplo, de um relé em arco sob carga). Indiscutivelmente, isso é muito pior do que o ruído das linhas de energia do seu próprio dispositivo; portanto, se você conseguir certificar o seu dispositivo para uso em automóveis, ele terá imunidade suficiente para que o seu próprio cabo de alimentação de 12V nas proximidades não seja um problema.

O UART provavelmente não funcionará em um ambiente em que o CAN seja usado.

O motivo para separar a energia CA das comunicações é o código elétrico .

O motivo no Código é o risco de os fios de energia danificarem e encurtarem as tensões de distribuição CA (100-277V) nos fios de comunicação, criando riscos de arco / incêndio e choque onde seriam menos esperados.

Há uma exceção ao código. Se o circuito de comunicação, da haste à popa, de ponta a ponta até o fim, estiver isolado de acordo com os padrões de fiação da rede elétrica (classe 1), incluindo o equipamento nos pontos de uso , sim, essa fiação de comunicação isolada da rede elétrica pode se misturar à rede elétrica . Alguns exemplos:

• Switches inteligentes de 3 vias que reutilizam um fio mensageiro antigo como fio de comunicação.
• iluminação de escritório com relés de travamento RR7, onde eles enviam 24V para todos os locais dos comutadores, que então fazem contato momentâneo para enviar 24V de volta aos relés. Essa fiação normalmente é executada em um conduíte classificado para a rede elétrica.
• Fiação Ethernet entre o equipamento de controle SCADA, onde todo esse equipamento está alojado em gabinetes classificados para a fiação da rede elétrica. Todo esse equipamento é classificado para que a placa Ethernet atinja 277V.

O que você não pode fazer é conectar um cabo Ethernet no conduíte com os fios da rede elétrica e, em seguida, fazer com que o circuito LV / comunicação saia da fiação da rede elétrica através de uma placa de cobertura Ethernet, cabo comum e plugue em um PC. Essa "saída" é a coisa que você não pode fazer.

É sua responsabilidade ter armazenamento local com carga, com umedecimento para evitar o toque.

Isso mantém as flutuações de corrente de alta frequência no mínimo.

Vamos dar um exemplo: lixo da fiação elétrica de alta frequência (pico de 0,1 ampere, em 100MHz Fring, portanto o dI / dT é de 0,1 amper * d / dt (100 MHz) == 63 milhões de amp / s Para simplificar a matemática, assuma a potência RETURN o fio está a uma certa distância, portanto, assumiremos um fio de energia ÚNICO , com um toque irksomely rápido.

Suponha que a vítima tenha 1 metro de fio para os dados e o retorno de dados esteja a 1 mm de distância, e não par trançado.

Assuma uma distância de 1 mm entre os fios de energia e de dados.

Vinduce = [MU0 * MUr * Área / (2 * pi * Distância)] * dI / dT

Para MU0 = 4 * pi * e-7, MUr = 1 (ar, cobre, alumínio, FR-4), o

Vinduce = 2e-7 * Área / Distância * dI / dT [ignoramos um coeficiente natural_log fraco]

E nós ligamos os números

Vinduce = 2e-7 * 1 metro * 1mm / 1mm * 63Milhões de amp / segundo

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0,63e + 7 = 1,26 volts de interferência

solução: use pares trançados, com diferentes curvas / polegada ppwer quente versus sinais de dados

Então, o que fazer se um pacote de fios for a única opção? Use "baterias locais".

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}