Необходимо ли разделять силовые кабели постоянного тока и кабели данных?

У меня была эта дискуссия с моим коллегой ранее. Источник питания постоянного тока не переменный, поэтому магнитное поле, которое генерирует провод питания постоянного тока, является постоянным (не так ли?). Теперь я знаю, что правило состоит в том, чтобы разделять силовые кабели и кабели данных, но я предполагаю, что это когда дело доходит до переменного тока. Это то же самое правило, когда речь идет о регулируемом источнике постоянного тока?

Мы используем витую пару шины CAN рядом с регулируемыми силовыми кабелями постоянного тока (12 В и GND). Я понимаю, что CAN невосприимчив к шуму, но если бы у вас был другой кабель для передачи данных (скажем, UART или последовательный или Ethernet), кабели питания постоянного тока имели бы какое-либо влияние? Если так, то почему?

Ответ: «Все зависит».

• Какова нагрузка на DC? Если это очень шумные индуктивные нагрузки, у вас будет шум на линии постоянного тока, и он может быть значительно больше, чем вы думаете
• Какова скорость передачи сигналов на линиях передачи данных? Более быстрые ставки намного более чувствительны
• [РЕДАКТИРОВАТЬ] Какое кодирование линии у вас есть? Все дифференциальные устройства, такие как RS-485, будут гораздо более надежными, чем устройства, основанные на напряжении, такие как RS-232.

• Какую схему кодирования вы используете? Если у вас есть какая-либо схема с обнаружением ошибок, возможно, все будет хорошо

• Что произойдет, если на линии будут ошибки? Если он обновляет дисплей часов, с эффектом небольшого перекоса времени, это отличается от падения тяжелой техники на рабочих.

Сказав все это, он является довольно распространенным явлением , чтобы иметь сигнал и питание постоянного тока прилегающее. У меня довольно много подводной телеметрии, где мы используем специально изготовленный кабель питания постоянного тока и витую пару для 24 В постоянного тока и 250 Кбит / с RS-485. В другой, гораздо более шумной среде мы используем 9600 бит / с. Для комментаторов, конечно, power-over-ethernet - один из лучших примеров высокоскоростного, междугородного, мощного постоянного тока и данных в одном кабеле. (Длинный и высокий по сравнению, например, с USB или шиной на печатной плате. 100 метров, 12 Вт.)

Короче говоря: это вполне выполнимо, но обратите внимание.

Ток, потребляемый через источник питания постоянного тока, обычно не является постоянным. Изменение тока приводит к изменению магнитного поля.

Поэтому может потребоваться разделить данные и мощность, а может и нет. В USB или PoE питание и данные не разделены. В SATA это так.

Поэтому вам может потребоваться выполнить измерения и либо разделить кабели, либо получить лучшее экранирование между питанием и данными.

Честно говоря, AC против DC на самом деле не очень актуален.

Есть две причины отделить питание от линий передачи данных.

Первое - это безопасность. Напряжение выше 50 В может привести к поражению электрическим током. Токи над несколькими усилителями могут стать причиной пожара. По этой причине электрические предписания часто требуют либо определенного разделения между сетью и цепями связи, либо принятия дополнительных мер предосторожности (таких как заземленные металлические барьеры или изоляция от сети на линиях электропередачи и связи, в зависимости от того, что допустимо и не допустимо, будет зависеть по каким стандартам вы работаете).

Второе - вмешательство. Как вы говорите, постоянный DC не собирается соединяться с вашими линиями связи. Если вы выбрали полуприличную витую пару для линий передачи данных, то маловероятно, что 50Гц тоже будет большой проблемой. Настоящая проблема - это переходные процессы и помехи, которые слишком часто заканчиваются наложением электропроводки. Насколько это плохо, во многом будет зависеть от характеристик вашего питания и нагрузки.

Для 12-вольтовой шины обычно нет веских причин отделять линии передачи данных от собственных линий питания устройства.

Любое сертифицированное устройство CAN должно пройти тест на устойчивость к связанному переходному шуму (ISO 7637 или аналогичный), который определяет довольно жесткие условия, такие как повторяющиеся высокочастотные помехи (например, от дуги реле под нагрузкой). Возможно, это намного хуже, чем шум линий электропередачи вашего собственного устройства, поэтому, если вам удастся сертифицировать ваше устройство для использования в автомобиле, оно будет иметь достаточную помехоустойчивость, так что ваш собственный кабель питания 12 В поблизости не будет проблемой.

UART, скорее всего, не будет работать в среде, где используется CAN.

Причиной отделения переменного тока от сети является электрический код .

Причиной в Кодексе является риск повреждения проводов питания и короткого замыкания распределительных напряжений переменного тока (100-277 В) на проводах связи, создавая опасность искрения / возгорания и удара током там, где их было бы меньше всего ожидать.

Есть одно исключение из Кодекса. Если цепь связи, от штока до кормы, от конца до конца, полностью изолирована от стандартов проводки сети (класс 1), включая оборудование в точках использования , то да, что проводка с изолированной сетью может смешиваться с сетью , Некоторые примеры:

• 3-х сторонние интеллектуальные коммутаторы, которые повторно используют старый проводник в качестве своего коммуникационного провода.
• офисное освещение с запирающими реле RR7, где они посылают 24 В во все местоположения переключателей, которые затем устанавливают кратковременный контакт для подачи 24 В обратно на реле. Эта проводка обычно проходит в кабелепроводе, рассчитанном на сеть.
• Проводка Ethernet между контрольным оборудованием SCADA, где все это оборудование размещено внутри шкафов, рассчитанных на ограждение от сети. Все это оборудование рассчитано на то, что карта Ethernet получает удар 277В.

Чего вы не можете сделать, так это проложить кабель Ethernet в кабелепроводе с сетевыми проводами, а затем вывести цепь LV / Comms из сети электропроводки через крышку Ethernet, общий кабель и подключить к ПК. Этот «выход» - это то, что вы не можете сделать.

Это ваша обязанность иметь местное зарядное устройство с демпфированием для предотвращения звонка.

Это сводит колебания высокочастотного тока к минимуму.

Давайте запустим пример: высокочастотный мусор Power Wiring (0,1 амперного пика, при частоте 100 МГц, поэтому dI / dT равен 0,1 ампер * д / дт (100 МГц) == 63 млн ампер / с. Для упрощения математики предположим, что мощность ВОЗВРАТИТСЯ провод находится на некотором расстоянии, поэтому мы предположим, что ЕДИНСТВЕННЫЙ провод питания с утомительно быстрым звонком.

Предположим, жертва находится на расстоянии 1 метра от данных, а data_return находится на расстоянии 1 мм, а не витая пара.

Предположим, что расстояние между проводами питания и данных составляет 1 мм.

Vinduce = [MU0 * MUr * Площадь / (2 * pi * Расстояние)] * dI / dT

Для MU0 = 4 * pi * e-7, MUr = 1 (воздух, медь, алюминий, FR-4),

Vinduce = 2e-7 * Площадь / Расстояние * dI / dT [мы игнорируем слабый коэффициент natural_log]

И мы подключаем номера

Vinduce = 2e-7 * 1 метр * 1 мм / 1 мм * 63 миллиона ампер / секунду

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0,63e + 7 = 1,26 Вольт помех

Решение: использовать витые пары с разным оборотом / дюйм горячей мощности в зависимости от сигналов данных

Так что же делать, если ОДИН пучок проводов - единственный выбор? Используйте «Местные батареи».

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}