Elektryczny hałas i zakłócenia

Bob Budowniczy - Uczcie się z Leo | Zakłócenia komunikacji 13 (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Elektryczny hałas i zakłócenia

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

Określ, co oznacza hałas, w sensie elektrycznym słowa. W jaki sposób szum elektryczny porównuje i kontrastuje z dźwiękiem "# 1"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Hałas elektryczny składa się z przypadkowych sygnałów napięcia i / lub prądu, zazwyczaj o szerokim zakresie częstotliwości.

Uwagi:

Aby uzyskać dobry przegląd zakłóceń elektrycznych, zapoznaj się z elektroniczną instrukcją Texas Instruments, Op Amps For Everyone, sekcje od 10-1 do 10-12.

pytanie 2

Zdefiniuj następujące typy szumu, zgodnie z tym, jak każdy z nich jest generowany w obwodach elektronicznych:

Hałas strzału
Hałas termiczny ("Johnson")
Hałas migotania (lub 1 / f)

Zidentyfikuj również główny czynnik odpowiedzialny za amplitudę każdego rodzaju szumu.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Hałas strzały jest generowany przez pojedyncze elektrony "przeskakujące" przez jakiś rodzaj potencjału barierowego, gdy przemieszczają się przez przewodzącą substancję. Hałas strzału jest proporcjonalny do ilości prądu elektrycznego przepływającego przez przewodnik.

Hałas cieplny, znany również jako hałas Johnsona, jest spowodowany przez przypadkowy ruch elektronów z powodu energii cieplnej. Jak można się domyślić, ten rodzaj szumów jest proporcjonalny do temperatury przewodnika.

Hałas migotania, czyli szum 1 / f, charakteryzuje się wielkością odwrotnie proporcjonalną do częstotliwości. Niewiele wiadomo na temat pochodzenia tego rodzaju szumów, ale jest on proporcjonalny do ilości prądu stałego, podobnie jak szum strzału, a zatem można go złagodzić za pomocą tych samych elementów sterujących.

Uwagi:

Hałas jest bardzo złożonym zagadnieniem w elektrotechnice i najprawdopodobniej wykracza poza zakres zajęć twoich uczniów. To pytanie jest po prostu zarysowaniem powierzchni teorii hałasu.

Aby uzyskać dobry przegląd zakłóceń elektrycznych, zapoznaj się z elektroniczną instrukcją Texas Instruments, Op Amps For Everyone, sekcje od 10-1 do 10-12.

pytanie 3

Jaka jest różnica między białym szumem a różowym szumem ?

Biały szum w zakresie audio jest ogólnie uważany za przyjemny dla ludzkiego ucha. Zidentyfikuj jedno źródło "białego" szumu, którego każdy może łatwo doświadczyć.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Różnica polega na rozkładzie amplitudy szumu w porównaniu do częstotliwości szumów. Wskazówka: porównaj czerwone światło z "białym" światłem.

Jeśli chodzi o biały szum, wszyscy słyszeli to przynajmniej w swoim życiu, ale większość ludzi nie wie, jak to nazwać!

Uwagi:

Wyjaśnij uczniom, że do podziału widmowego różnych rodzajów hałasu używa się innych kolorów:

Fioletowy = f 2 (wprost proporcjonalny do kwadratu częstotliwości)
Niebieski = f (bezpośrednio proporcjonalny do częstotliwości)
Biały = 1 (stała amplituda)
Różowy = 1 / f (odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości)
Czerwony / brązowy = 1 / f 2 (odwrotnie proporcjonalny do kwadratu częstotliwości)

I, oczywiście, są takie hałasy, które nie mieszczą się w żadnej z tych kategorii.

Aby uzyskać dobry przegląd zakłóceń elektrycznych, zapoznaj się z elektroniczną instrukcją Texas Instruments, Op Amps For Everyone, sekcje od 10-1 do 10-12.

Pytanie 4

Częstym błędem popełnianym przy instalacji ekranowanego kabla jest podłączenie obu końców kabla ekranującego kabla do uziemienia:

Podłączenie obu końców kabla ekranującego kabla do ziemi tworzy coś, co nazywa się pętlą masy . Im dłuższa jest fizyczna odległość między końcami kabla, tym gorszy staje się problem "pętli uziemienia". Wyjaśnij dlaczego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Znajdujące się w ziemi źródła napięcia szumów (zjawiska naturalne, prądy systemu elektroenergetycznego, prądy ziemne przekaźnika radiowego itp.) Spowodują powstanie prądu szumu w obwodzie "pętli uziemiającej", który będzie się łączyć z przewodami sygnałowymi kabla poprzez wzajemną indukcyjność.

Pytanie uzupełniające: przerysuj schemat, pokazując źródło / źródła napięcia szumu jako pojedynczy symbol źródła napięcia AC w ​​pętli.

Uwagi:

Uwaga dla studentów, że ten problem jest o wiele bardziej dotkliwy, jeśli okablowanie kablowe jest jednoprzewodowe (niezbalansowane, jak kabel koncentryczny), a nie skręcona (zrównoważona). Jednak nawet przy użyciu skrętki w obwodzie zrównoważonym, należy zachować ostrożność, aby uniknąć pętli uziemienia, aby nie tworzyć niepotrzebnych ścieżek dla szumów.

W niektórych przypadkach prądy szumowe mogą być tak poważne, że powoduje to uszkodzenie okablowania. Ja (Tony Kuphaldt) pracowałem jako technik w hucie aluminium, gdzie stosowano bardzo wysoki poziom prądu elektrycznego do wytapiania aluminium z rudy. Ze względu na naturę procesu kilka tysięcy amperów hałaśliwego prądu "DC" przemieściło się przez układ ziemny z powodu nieuniknionych zwarć doziemnych. Ziemia w najlepszym wypadku była elektrycznie hałaśliwym punktem przyłączeniowym! Pętle uziemiające były po prostu niedopuszczalne, ponieważ przewody ekranujące przewody przewodzą prąd o wartości wystarczającej do spowodowania uszkodzenia w niektórych miejscach!

Aby uzyskać bardziej graficzny obraz nasilenia problemu, zobaczyłem jeden przypadek, w którym wykonawca budowlany dotknął końcówki wiertarki elektrycznej (uziemionej, poprzez przedłużacz podłączony do gniazdka ściennego około 30 metrów) do kawałka stalowy pręt zbrojeniowy, na którym wylewał się beton, a właściwie wyrysował iskrę! Taka była wielkość prądu gruntu w tym obiekcie, że istnieje wystarczający potencjał między odległością pokrytą przez ten przedłużacz, aby narysować łuk między dwoma punktami uziemiającymi (pręt zbrojeniowy i obszar bezpieczeństwa w pobliżu zbiornika). Jak na ironię, był to jeden przypadek, w którym uziemiona obudowa silnika wiertniczego stwarzała zagrożenie dla osób pracujących przy pręcie zbrojeniowym!

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →