Экранированный провод своими руками

Изоляция проводов от помех: экранирование

Электромагнитная помеха (ЭМП) представляет собой внешнее или внутреннее электромагнитное явление, которое может оказать негативное влияние на качество работы технических средств (ТС).

К ТС предъявляются определенные требования в отношении как их помехоустойчивости, так и помехоэмиссии. О критериях качества функционирования технического средства и испытаниях на ЭМС читайте в статье «ЭМС-тестирование».

В настоящее время на фоне постоянного уплотнения (роста) комплектации электронных компонентов и увеличения скорости обработки сигналов нередко возникают сбои приборов и систем по причине электромагнитных воздействий.

Изоляция проводов от помех: типы ЭМП

Рассмотрим вопрос экранирования кабеля (проводов) в рамках функционирования сервосистем. При отсутствии изоляции проводов от помех нарушается стабильность данных систем, что влечет ошибки передачи сигналов, а иногда и включение/отключение приборов. Сами электромагнитные помехи могут распространяться по кабелю или же излучаться им самим. Диапазон первых обычно составляет до 30 МГц, вторых же (излучательных) – свыше 30 МГц.

Типы ЭМП

Начать разбираться в принципах экранирования нужно с понимания принципов передачи ЭМП через соединения. Это необходимо по той причине, что эффективное для одних типов соединений экранирование проводов может быть для других типов совершенно неэффективным. Более того, при неправильной привязке (заземлении) экрана можно получить еще более плохие результаты, чем при отсутствии экранирования.

Ухудшить качество сигнала в цепях под силу четырем типам помех:

  • емкостным;
  • индуктивным (магнитным);
  • внутренним;
  • излучательным.

Емкостные помехи. С одной стороны, такие помехи относятся к наиболее легко подавляемым, в связи с чем они доставляют меньше проблем. С другой стороны, результатом действия таких помех может быть искажение ВЧ-сигналов в проводниках с большим выходным сопротивлением. Для подавления данного типа помех следует использовать провода с заземленной экранировкой.

Индуктивные помехи. Причиной возникновения такого типа электромагнитных помех является воздействие сильного магнитного поля, которое действует по принципу генератора. Из-за этого в проводнике может возникнуть ток с относительно низким импедансом, который способен нарушить передачу сигнала. Данные помехи, как и последствия их воздействия, могут оказаться довольно мощными для отключения/включения технических средств. Эффективным способом подавления индуктивных помех является использование витой пары, имеющей заземленную экранирующую оплетку. Экранирование проводов фольгой не такое эффективное из-за магнитных вихревых токов.

Подробнее о данном типе помех читайте в статье «Индуктивные помехи».

Внутренние помехи. К таким помехам относятся ЭМП, которые возникают в случае непосредственного подключения источника к системе. Например, при создании источником питания импульсных помех на линии переменного тока. К способам подавления внутренних помех относятся изоляция, фильтрация или иные методы согласования импедансов. При подавлении экранировка неэффективна, однако с ее помощью можно преградить помехам выход за пределы системы. Для сильных внутренних импульсных помех в неэкранированной системе возможна ситуация их перехода в индуктивные.

Излучательные помехи. Данный тип помех является наиболее сложным и имеет ряд ограничений, которые связаны с частотами. Для подавления таких помех недостаточно экранирования проводов фольгой. Эффективной может быть экранировка оплеткой, хотя для ее применения в данном случае существуют дополнительные требования. К ним относятся, например, следующие:

  • экран внутри экранируемых проводов не должен прерываться;
  • экранировка должна быть обязательно полной, со всех направлений, и др.

Изоляция проводов от помех: типы экранировки

Различают три типа экранировки кабелей:

Экранирование проводов оплеткой. Данный вид изоляции проводов от помех представляет собой сплетенные в сеть медные нити. Эти нити могут покрывать как отдельные проводники и витые пары, так и одновременно все жилы в кабеле. Процент покрытия определяется по плотности расположения медных нитей в оплетке: чем он больше, тем лучше защита от ЭМП и ниже радиоизлучение. На гибкость такой оплетки, а также срок ее службы напрямую влияет диаметр нитей.

Экранирование проводов спиральной обмоткой. С помощью такого типа экранировки обеспечиваются большие, чем в случае с оплеткой, гибкость и время жизни при изгибе. Спиральная обмотка представляет собой оголенную либо луженую проволоку, которая по спирали закручена вокруг проводника. Такой тип оплетки наиболее эффективен для низких частот, покрытие более 95%. Спиральная обмотка в качестве экранирования применяется в самых гибких кабелях, устойчивых к деформациям (скручивание и т.п.). В таких кабелях другие типы экранировки (оплеткой и фольгой) могут быть повреждены в процессе скручивания кабеля.

Экранирование проводов фольгой. Обычно это алюминиевая фольга на полиэфирной подложке. Эта подложка придает механическую прочность. Благодаря алюминию обеспечивается эффективная защита от ВЧ-помех емкостного типа.

Способы накладывания на проводник экрана из фольги:

  • фольгой к проводнику;
  • фольгой наружу;
  • с краями наматываемой полоски фольги, которые загнуты в форме буквы Z.

Рекомендуем

Для измерения электромагнитных помех рекомендуем системы TDEMI производства GAUSS INSTRUMENTS.

Применение металлической плетенки для экранирования

Подписка на рассылку

Рисунок 1. Плетенка металлическая При монтаже разнообразных радиоэлектронных и электротехнических устройств важно обращать внимание на проблему их помехозащищенности. Неправильный подбор схемы подключения, неудачный способ разведения кабелей, неверная схема заземления и экранирования — все это может привести к сбоям в работе и даже полному отказу приборов. Обычно для устранения влияния посторонних электромагнитных полей на приборы, электромеханизмы и оборудование при выполнении монтажных работ или подключении к силовым сетям, а также прокладке кабельных линий используется экранированный кабель.

Методы выхода из сложившейся ситуации

Для решения возникшей проблемы необязательно производить полную замену кабелей, достаточно устроить дополнительное экранирование, которое позволит существенно снизить влияние электромагнитных полей. Конструктивно его можно выполнить следующими способами:

Однако бывают конструкции и ситуации, когда применение подобных экранов невозможно или нецелесообразно. В таком случае можно выполнить экранирование своими руками, локализовав, таким образом, источник электромагнитных помех. Суть экранирования — это ограничение в пространстве электромагнитной энергии, которая вырабатывается источником поля.
Очень часто в электроприборах защиту от взаимного влияния проводов и кабелей производят с помощью экрана в виде оплетки из медных проволок или обмотки металлизированной фольгой. Эти экраны подразделяются на 2 вида:

Самым оптимальным методом, позволяющим правильно экранирование проводов своими руками, является применение металлической экранирующей плетенки, которая уменьшает энергию электромагнитных волн методом отражения энергии либо поглощением энергии проводящей средой. Материал, из которого она изготавливается, обязан обеспечивать максимально возможную защиту и ослаблять помехи, образуемые электромагнитным полем. Тип материала в данном случае выбирается в зависимости от природы поля помех – магнитной или электрической.

Металлическая плетенка и ее виды

Однако бывают конструкции и ситуации, когда применение подобных экранов невозможно или нецелесообразно. В таком случае применяется металлическая плетенка (плетенка экранирующая). Она уменьшает энергию электромагнитных волн методом отражения энергии, либо поглощением энергии проводящей средой. Материал, из которого она изготавливается, обязан обеспечивать максимально возможную защиту и ослаблять помехи, образуемые электромагнитным полем. Тип материала в данном случае выбирается в зависимости от природы поля помех — магнитной или электрической.

Экранирующая плетенка – марки и материалы

В зависимости от природы помех и условий эксплуатации кабеля металлическая экранирующая оплетка для кабеля имеется различные исполнения. Некоторые из них:

При использовании кабелей с оплеткой следует учитывать, что:

Сфера использования металлических экранирующих плетенок

Плетенка ПМЛ и плетенка ПСО

Плетенка медная луженая ПМЛ используется при экранировании проводов и кабелей для предотвращения негативного влияния электромагнитных помех на работу различных приборов, применяемых в народном хозяйстве. Провода также можно использовать для заземления различных типов устройств. Плетенка имеет следующие размеры:

Размеры плетенки

Наименьший диаметр

экранируемого

(бронируемого) изделия, мм

Наибольший диаметр

экранируемого

(бронируемого) изделия, мм

Вопрос по экранированию

Ребят, вопрос такой, имеет ли смысл экранировать провода на шаговые моторы, или это ничего не даст?

Влияет ли это на точность печати

Популярные вопросы

3Д сканер

Здравствуйте гуру 3Д и не только;)

Нарисовалась одна тема без которой значительно, увеличивается время и усложняется процесс, получен.

Первый 3D-принтер и комплектующие к нему

Волнистые стенки.

Ответы

привет , экранировать ни к чему можно заплести просто

+1, добавление ферритового кольца тоже положительно сказывается, драйвер шаговика перестал сбоить.

спасибо, поставлю, а то замутил глобальную переделку принтера, пока последний разобран хочется новшеств )

по ферритовому кольцу нашел интересную выдержку: (т.е. я так понял он не всегда хорош)

  • Фильтр, установленный на многожильный кабель, такой как кабель передачи данных, шнур питания, или интерфейс: USB, видео, и др. В таком случае феррит создаёт на данном участке кабеля синфазный трансформатор, который, пропуская противофазные сигналы (несущие полезную информацию), отражает (не пропускает) синфазные помехи. В этом случае не следует использовать поглощающий феррит во избежание нарушения передачи данных, и желательно применение более высокочастотных ферроматериалов.

взято отсюда:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80

Открой любой принтер, практически на всех шлейфах найдешь ферриты. Там они стоят не просто так.

интересно, почему если заплести – это улучшит положение?

Есть такое понятие – витая пара.
Основное свойство – подавление синфазных помех.

И кстати – заплести тоже можно по-разному.

Много раз видел, некоторые (в т.ч.фирмачи) плетут в одну сторону (например – по часовой),
а некоторые – в противофазе, встречно.

Объяснение или не дают, или пишут что-то туманнное типа ‘для снижения помех на микрошаги’ 🙂

Чтобы хорошо экран работал нужно его еще подключать правильно.
В целом как то так
[IMG]http://www.bookasutp.ru/Chapter3.files/image188.gif[/IMG]

делая вывод из вышеперечисленного:
1. Делаем витую пару (думаю что направление не имеет значения
2. По возможности делаем экранирование, как предложил khseal
3. Ставим контроллер пропуска шагов, по типу сервомоторов:
https://www.kickstarter.com/projects/tropicallabs/mechaduino-powerful-open-source-industrial-servo-m/description

Можно просто в стороне отдельным шлейфом.
У меня так.
А с пропуском шагов не мудрите, у меня на взрослом ЧПУ этого нет.
Фрезы ломаются :(, а вот шаги не пропускаются.

спасибо за ответ
кстати что за станок, самопал?

Хороший и не самый дешёвый Китай.
Купленный в Китае там, где закупаются китайцы (за плохое качество продавца реально закопают).

250 килограммов станка мне не засамопалить 🙂
Но руки приложить пришлось.
Ни с электроникой, ни с геометрией осей это не связано – тут всё с завода на твёрдую пятёрку.

Если экструдер – ‘директ’, т.е. пропихивающий пластик мотор расположен на самой головке, то провода к нему и к термодатчику идут в одной ‘косе’. И вот тут уже вполне возможна наводка с импульсного выхода драйвера на высокочувствительный вход измерителя температуры. Так что некоторый смысл в экранировании всё таки может быть.

А так ниче что ‘высокочувствительный’ вход измерителя это обычное сопротивление ? которое меняется от температуры , но никак уж не от наводок. Ну пропустили через него 5 вольт. что он от наводок напряжение поменяет ?

Вход – это вход АЦП микроконтроллера. Измеряемое им напряжение складывается из полезного сигнала (обусловленного текущим сопротивлением терморезистора) и помех. До какой-то степени помехи отфильтровываются программным усреднением, но далеко не полностью. Более того, поскольку импульсная наводка от драйвера движка коррелирована с тактовой частотой процессора, то от такого усреднения могут, наоборот, всякие труднопредсказуемые артефакты выплыть, типа постоянного смещения измеренной величины относительно истинной, или даже, например, знакопеременного смещения в ‘+’ и в ‘-‘ в зависимости от направления вращения двигателя!

А поскольку в большинстве конструкций 3D-принтеров в качестве термодатчика применяется 100-кОмный (при 25°С) терморезистор, это даёт довольно высокий импеданс измерительной цепи и большую восприимчивость к помехе. Попробуйте на досуге обычный тестер в режиме измерения милливольт погонять с замкнутыми щупами, с разомкнутыми, и с замыканием их через резистор около 10 кОм (на рабочих температурах экструдера именно такое, примерно, и будет сопротивление термодатчика).

Не стоит репостить ,это..кто то очень умный написал. во первых для подавления высокочастотных помех там стоит конденсатор, во вторых 100 кОм терморезистор иметь при 25 градусах прои 200 градусах сопротивление падает до сотен Ом. В третьих напряжение снимается со средней точки рещистивного делителя и опять же при 200 градусах почти все напряжение будет падать на верхнем плече, обычно резистор на 4,7 кОм. В четвертый разрешение АЦП Меги 1024 деления что порядка 0.005 в. На деление. Что для наводок как по мне многовато. И самое главное. по сравнению с линейность сопротивления терморезистор и шума самого ацп. Эти наводки вообще ни о чем. Это мое имхо. При том на стм с двенадцатиразрядным АЦП при усреднений 20 замеров без всяких наводок с той же таблицей для терморезистор что и в прошивке репитер при 20 градусах. температура скачет от 20 до 23 градусов. и это без всяких наводок. Просто шум АЦП

У меня при работающим принтере, часто пропадает сигнал в hdmi кабеле, вешал феритовые кольца, куда только можно, не помгает. Сигнал конечно и без принтера пропадал бывало, но не так часто, как с ним.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Самодельный кабель питания

#1 OFFLINE agent-alex

  • Пользователи
  • 38 сообщений
  • Решил выставить фото самодельного кабеля питания. Снимки размещены в порядке поэтапного изготовления. Смысл этой темы – это ваши комментарии о правильности соединения экранов ?
    Делал сразу два кабеля. Отличия только в сечении, у одного оно больше.

    У меня в сети220В – земли нет. Но возможно скоро будет, поэтому делаю на перспективу.

    Скидываю рисунок, чтоб было понятнее. Теперь экраны обозначены буквами, какие бы экраны вы соединили и на каком конце – вилки и розетки. Пожалуйста пишите варианты с заземлением и без для данного конструктива.

    * Смотрим рисунок.
    *Не забываем, что фаза и ноль свиты (см. на фото)

    Примеры (смотрим на рисунок, интересует подключение экранов, поэтому о фазе и нуле не пишу, т. к и так понятно куда их. ):

    – Розетка : a1 и а2 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – а3 – висит в воздухе.
    – Вилка : А3 – подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – А1 и А2 – висит в воздухе.

    – Розетка : a1 и а3 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – а2 – висит в воздухе. (в этом варианте можно было и не делать на – а2- экран, но он уже сделан. )
    – Вилка : А1 и А3 – подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – А2 – висит в воздухе (в этом варианте можно было и не делать на – А2- экран, но он уже сделан. )

    Пример 3 (сеть без заземления):

    – Розетка : a1 и а3 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – а2 – висит в воздухе.
    – Вилка : А2 и А3 – только соединяем. Остальное, т.е – А1 и А3 – висит в воздухе.

    Пример 4 (сеть с заземлением):

    – Розетка : а2 и а3 – только соединяем. Остальное, т.е – а1 – висит в воздухе.
    – Вилка : А1 и А3 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт. Остальное, т.е – А2 – висит в воздухе.

    Пример 5 (сеть без заземления):

    – Розетка : а1, а2, а3 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт.
    – Вилка : А1, А2, А3 – висит в воздухе.

    Пример 6 (сеть с заземлением):

    – Розетка : а1, а2, а3 – висит в воздухе.
    – Вилка : А1, А2, А3 – соединяем и подключаем на 2-ой контакт.

    Ваши комментарии, как лучше ?

    Прикрепленные изображения

    Сообщение отредактировал agent-alex: 09 May 2013 – 01:52

    Экранированный провод своими руками

    Модератор форума: Sam
    Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » УСИЛИТЕЛИ » Заземление и экранирование усилителя (правила экранирования и заземления усилителей)

    Заземление и экранирование усилителя

    Чт, 19.12.2013, 15:22 | Сообщение # 1
    Masterok

    ребят,для лучшего избавления от помех,наводок и прочего,что мешает прослушиванию музыки,можно ли соединить корпус и минус блока питания с сигнальным минусом и проводом,который на штекере от блока питания находится посередине(типо заземление)!?и вообще,как лучше бороться с помехами

    Чт, 19.12.2013, 16:43 | Сообщение # 2
    ГУБЕРНАТОР
    Чт, 19.12.2013, 20:27 | Сообщение # 3
    Masterok
    Чт, 19.12.2013, 23:21 | Сообщение # 4
    Rentern

    Добавлено (19.12.2013, 23:21)
    ———————————————
    Можно называется земляная мекка. Соединение выполняется звездой.

    Сб, 01.02.2014, 11:28 | Сообщение # 5
    sag

    Вот тут я попробовал сформулировать основные Требования при сборке усилителя:
    1. Использовать номинал сетевого предохранителя 0,5….1,0 а
    2.Выключатель питания от сети 250 v и на 1 а
    3.Подключить конденсатор к первичке трансформатора емкостью 100…220пф (о,1…0,22 мкф)
    4. Корпус спаренного переменного резистора – регулятора уровня звука подключается к корпусу устройства и с общим проводом (входной «землей») одного из каналов

    5. Входная цепь монтируется экранируемыми проводами, сечением 0,25-0,5 кв мм. Внутренние цепи монтируются проводом сечением 0,5-1,5 кв.мм
    6. Провода укладывается скруткой. Выход на соединение с колонками тоже скруткой.
    7. Исключить монтаж рядом с проводами питания провода входных цепей и выходных на колонки. Провода питания – подальше от входных цепей устройства.
    8. Экранировать трансформатор. Экран соединить с корпусом

    9. Транс размещать подальше от плат и входных цепей.
    10. «Земля» основной платы подключена к корпусу устройства только в одном месте – чаще всего возле входного разъема.
    11. Желательно подключить на сетевой кабель феррит, поближе к устройству, еще лучше – внутри.

    Ссылка на основную публикацию