Автомобильный наземный сдвиг

Я работаю над интеграцией датчика в автомобильную платформу, используя стандартную 12v отрицательную настройку шасси. Я пытаюсь понять что-то вроде мифического феномена, известного как «сдвиг земли». Я не смог объяснить это, но моя интуиция подсказывает, что это разумно.

То, как это было «объяснено», таково: две наземные привязанные точки на транспортном средстве могут удерживаться с разным потенциалом в течение некоторого неопределенного промежутка времени из-за некоторой формы помех от соседних компонентов или компонентов, имеющих общий заземляющий стержень. ».

Например, когда АБС приводится в действие и значительный ток (сотни ампер в некоторых случаях) погружается в конкретный заземляющий стержень, точка заземления становится нестабильной эталонной. Другие компоненты, прикрепленные к этому штифту, могут испытывать перепады напряжения на своих входных контактах.

Мой вопрос заключается в следующем: действительно ли это явление существует или это просто внутренняя «сказка о старых женах», на которой практически нет оснований?

Если он существует, как его охарактеризовать и где я могу узнать больше? Какие основные электрические принципы действуют здесь? Может ли он быть сведен к представительной модели цепи? Любой опыт будет оценен.

Мой вопрос заключается в следующем: действительно ли это явление существует или это просто внутренняя «сказка о старых женах», на которой практически нет оснований?

Ну, посчитай. Если вы погрузитесь, скажем, в 100 А в стальной проводник диаметром, скажем, 50 мм², какое напряжение на этом проводнике превышает 10 см из-за омического сопротивления?

Так что да, Ом прав, и если вы пропустите большой ток через все, что не является сверхпроводником, будет разность потенциалов.

Какие основные электрические принципы действуют здесь?

Закон Ома

Кроме того, в вашем примере с ABS подчеркивается еще один аспект: если у вас есть что-то, что является коммутируемой нагрузкой, вы не налагаете нагрузку постоянного тока на заземляющий провод, но (также) нагрузку переменного тока.

Сопротивление для переменного тока по своей природе не такое же, как для постоянного тока - например, идеальная катушка имеет сопротивление 0 Ом для постоянного тока, но для переменного тока оно имеет Ом - то есть, чем выше частота, тем выше эффективная сопротивление.$j\omega L$

Такие реактивные свойства зависят от геометрической формы вашего проводника - вам может даже не повезти, и из-за элегантного удара по резонансной частоте всей системы аккумулятор - кабель питания - нагрузка - возврат шасси вы получите экстремум напряжения точно на частоте ваша АБС работает на.

То, что вы описываете, насколько я понимаю, кажется вполне разумным. Заземление может часто изменяться из-за некоторого существенного протекания тока и конечных сопротивлений используемых проводников. Это просто из-за закона Ома.

Если вы можете провести аналогию между различными частями шасси вашего автомобиля с различными точками на трассе PCB, мы можем сравнить это с методами заземления, используемыми при проектировании и компоновке PCB. Вы можете изучить это дальше, изучив различные схемы заземления, используемые в конструкции печатных плат. Рассмотрим схему, основанную на звездах, которая используется, чтобы избежать именно того, что вы описываете, хотя и в гораздо меньшем масштабе.

Если вы заземлите все точки в этой конфигурации, поток тока из-за одного из этих соединений может «поднять» эту шину на величину, равную Iin * Rconductor, но, поскольку все другие соединения в этом узле видят те же изменения, вещи могут быть не такими плохо, по крайней мере, что касается относительных измерений. Тем не менее, внезапные колебания в рельсах могут по-прежнему вызывать проблемы в измерительной аппаратуре, то есть общим параметром в устройствах, таких как операционные усилители и АЦП, является так называемый коэффициент отклонения электропитания , определенный для учета этих случаев.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1:

Вот еще одна фотография, иллюстрирующая суть. Точные устройства на картинке можно игнорировать и думать как о чем угодно:

Это хорошо задокументировано> "старая сказка о женах"? НЕ. Все, что вы всегда хотели знать о .... проводке автомобиля, но боялись спросить ..........

Проблема масштабируема от наноразмерных гусениц до транспортных средств с двигателем. Для повышения невосприимчивости часто используется витая дифференциальная подача мощности, что означает отдельную отдачу от батареи, а для измерения используются сбалансированные витые дифференциальные входы. Проблема в токовой петле состоит в том, что соединение с несбалансированными входами преобразует синфазный шум (CM) в сигнал дифференциального режима (DM). Выбор использования заземления, такого как автомобильное шасси или отдельные провода, в значительной степени зависит от длины пути, уровня тока и помех.

Например, большинство автомобильных аккумуляторов находятся рядом со стартером, но во многих немецких автомобилях (GLK350) аккумулятор расположен под задней половицей, но двигатель останавливается и запускается при каждом красном сигнале. Как вы думаете, на каком основании они переключали несколько сотен ампер?

Более технические детали на уровне IC также применимы.

• Джефф Барроу, '' [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf Уменьшение отскока от земли] ', (2007), Analog Devices
• Викас Кумар, '' [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] ', (2005), TechOnLine (теперь EETimes).
• '' [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Отскок земли в 8-битной высокоскоростной логике] '', Замечание по применению Pericom.
• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Понимание и минимизация отскока земли] ', (2003) Fairchild Semiconductor, Замечание по применению 640.
• '' [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Минимизация отскока от земли и провисание VCC] ', White Paper, (2001) Altera Corporation.
• '' [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Дуглас Брукс, Ground-Bounce, часть-1 и часть-2], Статьи, Ultra Cad Design.

Тот же Гремлин, другой человек

Явление «смещения на землю», о котором вы говорите, является просто еще одним проявлением того факта, что проводники имеют ненулевой импеданс, поэтому, когда два тока разделяют путь возврата, падение напряжения на этом пути возврата (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd. ЭЭ, работающие на более мелких масштабах, знают этот гремлин-порождающий как «общеимпедансное соединение», но это действительно то же самое, что показано на схеме ниже.

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

Обратите внимание, что узел с именем GND находится на полный вольт от отрицательного заряда батареи! Это явно бесполезно, если наша чувствительная схема слева не может выдержать смещение, или хуже, если Ibigload действительно изменяющаяся во времени нагрузка, поэтому наша чувствительная часть видит GND, который изменяется между близким к фактической точке 0 В, т.е. отрицательный аккумулятор и полный вольт от него!

Решение в низкочастотной среде состоит в том, чтобы подключить чувствительные к заземлению цепи обратно к одной предварительно обозначенной точке 0 В с собственным проводом или трассой, как показано ниже, чтобы любые большие токи, протекающие в других частях системы заземления, не могли мешать работа чувствительной цепи. К сожалению, это не практично для каждой цепи во всем транспортном средстве по механическим причинам и по цене на медь, поэтому дизайнеры автомобильной электроники стараются изо всех сил обходить ее, разрабатывая надежные схемы подачи питания и вместо этого передавая опорные сигналы с чувствительными сигналами. полагаться на возвращение шасси для них.

^{смоделировать эту схему}

У вас есть те же риски на печатной плате. Медная фольга стандартной толщины (1 унция / фут ^ 2), толщиной 35 микрон или 1,4 мил, имеет сопротивление 0,0005 Ом или 500 мкОм на квадрат. Квадрат любого размера. Измеряется с противоположных сторон квадрата, соприкасаясь по всем сторонам.

Таким образом, один Ампер на 1 квадрат фольги составляет 500 мкВ. Или 0,5 мкВ для 1 мА.

Тем не менее, один миллиампер, протекающий из стороны в сторону квадратной печатной платы, сталкивается с гораздо большим, чем 500 микроом, потому что ток должен распространяться от начальной точки входа 1 мм, а затем снова концентрироваться, чтобы выйти из точки выхода 1 мм. ,

Возьмите площадку кадриля, обозначьте один квадрат посередине как «текущую точку входа» и нарисуйте, как ток распространяется в ВОСЕМЬ квадратов, окружающих квадрат входа. И как сетка 5 * 5, окружающая 3 * 3, предлагает еще меньшее сопротивление, но все же является резистивной, при 500 мкОм / кв.

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

Какое напряжение вне ОА2?