Ist es notwendig, Gleichstromkabel und Datenkabel zu trennen?

Ich habe diese Diskussion schon früher mit meinem Kollegen geführt. Eine Gleichstromversorgung wechselt nicht, daher ist das Magnetfeld, das ein Gleichstromkabel erzeugt, konstant (oder?). Jetzt weiß ich, dass die Regel darin besteht, Strom- und Datenkabel zu trennen, aber ich gehe davon aus, dass dies bei Wechselstrom der Fall ist. Ist es die gleiche Regel, wenn es um eine geregelte Gleichstromversorgung geht?

Wir verwenden CAN-Bus-Twisted-Pair-Drähte neben geregelten Gleichstromkabeln (12 V und GND). Ich verstehe, dass CAN immun gegen Rauschen ist, aber wenn Sie ein anderes Datenkabel hätten (sagen wir UART aka Seriell oder Ethernet), würden die Gleichstromkabel irgendwelche Auswirkungen haben? Wenn ja warum?

Die Antwort lautet "Es kommt darauf an".

• Was ist die Last auf dem DC? Wenn es sich um sehr laute induktive Lasten handelt, tritt auf der Gleichstromleitung ein Rauschen auf, das möglicherweise erheblich höher ist als gedacht
• Wie hoch ist die Signalisierungsrate auf den Datenleitungen? Schnellere Raten sind weitaus empfindlicher
• [EDIT] Welche Zeilencodierung haben Sie? Alles Differential wie RS-485 wird viel robuster sein als spannungsbasiertes wie RS-232

• Welches Codierungsschema verwenden Sie? Wenn Sie ein Schema mit Fehlererkennung haben, ist es möglicherweise in Ordnung

• Was passiert, wenn Fehler in der Leitung sind? Wenn eine Uhranzeige aktualisiert wird, mit dem Effekt eines kleinen Zeitversatzes, der sich vom Abwerfen schwerer Maschinen auf Arbeiter unterscheidet.

Nachdem alles gesagt , dass es ist durchaus üblich Signal zu haben und DC - Stromnebeneinander. Ich habe ziemlich viel Unterwassertelemetrie, bei der wir speziell angefertigte Gleichstrom- und Twisted-Pair-Kabel für 24 VDC und 250 Kbit / s RS-485 verwenden. In einer anderen viel lauteren Umgebung verwenden wir 9600 Bit / Sek. Laut Kommentatoren ist Power-over-Ethernet natürlich eines der besten Beispiele für Hochgeschwindigkeits-, Fern-, Hochleistungs-Gleichstrom und Daten in demselben Kabel. (Lang und hoch im Vergleich zu beispielsweise USB oder einem Bus auf einer Leiterplatte. 100 Meter, 12 Watt.)

Kurzum: Es ist perfekt machbar, aber achten Sie gut darauf.

Der über eine Gleichstromversorgung gezogene Strom ist normalerweise nicht konstant. Eine Änderung des Stroms führt zu einem sich ändernden Magnetfeld.

Möglicherweise müssen Strom und Daten getrennt werden, dies ist jedoch möglicherweise nicht der Fall. Bei USB oder PoE sind Stromversorgung und Daten nicht getrennt. In SATA ist es.

Daher müssen Sie möglicherweise Messungen durchführen und entweder die Kabel trennen oder eine bessere Abschirmung zwischen Strom und Daten erzielen.

Ehrlich gesagt ist AC gegen DC nicht wirklich sehr relavent.

Es gibt zwei Gründe, die Stromversorgung von Datenleitungen zu trennen.

Das erste ist die Sicherheit. Spannungen über 50 V können ein Stromschlagrisiko darstellen. Ströme über eine Handvoll Ampere können eine Brandgefahr darstellen. Aus diesem Grund erfordern elektrische Vorschriften häufig entweder eine bestimmte Trennung zwischen Netz und Kommunikationsstromkreisen oder zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen (z. B. geerdete Metallbarrieren oder Netzisolierung sowohl auf der Strom- als auch auf der Kommunikationsleitung). Was genau zulässig ist und was nicht, hängt davon ab an welchen Standards Sie arbeiten).

Der zweite ist Interferenz. Wie Sie sagen, wird konstanter Gleichstrom nicht in Ihre Kommunikationsleitungen eingekoppelt. Wenn Sie sich für ein halbwegs anständiges Twisted Pair für die Datenleitungen entschieden haben, ist es unwahrscheinlich, dass 50 Hz ein großes Problem darstellen. Das eigentliche Problem sind die Transienten und Interferenzen, die allzu oft der Stromverkabelung überlagert werden. Wie schlimm dies ist, hängt sehr stark von den Eigenschaften Ihrer Versorgung und Ladung ab.

Für einen 12-V-CAN-Bus gibt es normalerweise keinen guten Grund, Datenleitungen von geräteeigenen Stromleitungen zu trennen.

Jedes zertifizierte CAN-Gerät muss den Test auf Immunität gegen gekoppeltes transientes Rauschen (ISO 7637 oder ähnliches) bestehen, das ziemlich raue Bedingungen wie sich wiederholende Hochfrequenzstörungen (z. B. von einem unter Lastlichtbogen entstehenden Relais) spezifiziert. Dies ist wahrscheinlich viel schlimmer als das Rauschen der Stromleitungen Ihres eigenen Geräts. Wenn Sie es also schaffen, Ihr Gerät für die Verwendung im Auto zu zertifizieren, ist es ausreichend immun, sodass Ihr eigenes 12-V-Stromkabel in der Nähe kein Problem darstellt.

UART funktioniert wahrscheinlich nicht in einer Umgebung, in der CAN verwendet wird.

Der Grund für die Trennung von Wechselstrom und Kommunikation ist der elektrische Code .

Der Grund im Code ist das Risiko, dass Stromkabel beschädigt werden und Wechselstromverteilungsspannungen (100-277 V) an den Kommunikationskabeln kurzschließen, wodurch Lichtbogen- / Feuer- und Stromschlaggefahren entstehen, wo sie am wenigsten erwartet werden.

Es gibt eine Ausnahme zum Kodex. Wenn der Kommunikationskreis vom Vorbau bis zum Heck von Ende zu Ende vollständig gemäß den Netzverdrahtungsnormen (Klasse 1) isoliert ist, einschließlich der Geräte an den Einsatzorten , kann sich diese netzisolierte Kommunikationsverkabelung mit dem Netz vermischen . Einige Beispiele:

• 3-Wege-Smart-Switches, die ein altes Messenger-Kabel als Kommunikationskabel wiederverwenden.
• Bürobeleuchtung mit RR7-Verriegelungsrelais, bei denen 24 V an alle Schalterpositionen gesendet werden, die dann kurzzeitig Kontakt aufnehmen, um 24 V an die Relais zurückzusenden. Diese Verkabelung wird normalerweise in einem für das Stromnetz vorgesehenen Kabel geführt.
• Ethernet-Verkabelung zwischen SCADA-Steuergeräten, wobei alle Geräte in Gehäusen untergebracht sind, die für die Umschließung von Netzkabeln ausgelegt sind. Alle diese Geräte sind dafür ausgelegt, dass die Ethernet-Karte einen 277-V-Treffer erzielt.

Was Sie nicht tun können, ist ein Ethernet-Kabel in der Leitung mit Netzkabeln zu verlegen und dann den LV / Kommunikationskreis über eine Ethernet-Abdeckplatte, ein gemeinsames Kabel und einen Stecker in einen PC aus der Netzverkabelung herauszulassen. Dieser "Ausgang" ist das, was Sie nicht tun können.

Es liegt in Ihrer Verantwortung, einen lokalen Ladungsspeicher mit Dämpfung zu haben, um ein Klingeln zu verhindern.

Das hält die hochfrequenten Stromschwankungen auf ein Minimum.

Lassen Sie uns ein Beispiel ausführen: Hochfrequenz-Power-Wiring-Papierkorb (0,1-Ampere-Spitze bei 100-MHz-Fring, daher beträgt der dI / dT 0,1 A * d / dt (100 MHz) == 63 Millionen Ampere / Sek. Um die Mathematik zu vereinfachen, nehmen Sie die Power-RETURN an Draht ist etwas weiter entfernt, so dass wir eine davon ausgehen , SINGLE Stromkabel, mit irksomely schnell läuten.

Angenommen, das Opfer hat 1 Meter Draht für die Daten und die Datenrückgabe ist 1 mm entfernt und kein Twisted Pair.

Nehmen Sie einen Abstand von 1 mm zwischen Strom- und Datenkabeln an.

Vinduce = [MU0 * MUr * Fläche / (2 * pi * Entfernung)] * dI / dT

Für MU0 = 4 * pi * e-7 ist MUr = 1 (Luft, Kupfer, Aluminium, FR-4), die

Vinduce = 2e-7 * Fläche / Entfernung * dI / dT [wir ignorieren einen schwachen natural_log-Koeffizienten]

Und wir stecken die Zahlen ein

Vinduce = 2e-7 * 1 Meter * 1 mm / 1 mm * 63 Millionen Ampere / Sekunde

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0,63e + 7 = 1,26 Volt Interferenz

Lösung: Verwenden Sie Twisted-Pair-Geräte mit unterschiedlichen Windungen / Zoll Hot Ppwer im Vergleich zu Datensignalen

Was tun, wenn EIN Kabelbündel die einzige Wahl ist? Verwenden Sie "Lokale Batterien".

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}