Est-il nécessaire de séparer les câbles d'alimentation CC et les câbles de données?

J'ai eu cette discussion avec mon collègue plus tôt. Une alimentation CC n'est pas alternée, donc le champ magnétique généré par un fil CC est constant (n'est-ce pas?). Maintenant, je sais que la règle est de séparer les câbles d'alimentation et les câbles de données, mais je suppose que c'est quand il s'agit de l'alimentation secteur. S'agit-il de la même règle en matière d'alimentation CC régulée?

Nous utilisons des câbles à paire torsadée de bus CAN à côté des câbles d'alimentation CC régulés (12V et GND). Je comprends que le CAN est immunisé contre le bruit, mais si vous aviez un câble de données différent (disons UART aka série ou Ethernet), les câbles d'alimentation CC auraient-ils un impact? Si oui, pourquoi?

La réponse est "Tout dépend".

• Quelle est la charge sur le DC? S'il s'agit de charges inductives très bruyantes, vous allez avoir du bruit sur la ligne DC, et cela pourrait être considérablement plus que vous ne le pensez.
• Quel est le taux de signalisation sur les lignes de données? Des taux plus rapides sont beaucoup plus sensibles
• [EDIT] Quel encodage de ligne avez-vous? Tout différentiel, tel que RS-485, sera beaucoup plus robuste que quelque chose basé sur la tension, comme RS-232

• Quel schéma de codage utilisez-vous? Si vous avez un schéma avec détection d'erreur, ce sera peut-être correct

• Que se passe-t-il s'il y a des erreurs sur la ligne? S'il s'agit de mettre à jour un affichage d'horloge, avec un léger décalage temporel différent de la chute de machinerie lourde sur les travailleurs.

Cela dit, il est assez courant d'avoir un signal et une alimentation CC adjacents. J'ai beaucoup de télémétrie sous-marine où nous utilisons un câble d'alimentation CC et une paire torsadée spécialement conçus pour 24 VDC et RS-485 250 Kbit / s. Dans un autre environnement beaucoup plus bruyant, nous utilisons 9600 bit / sec. Selon les commentateurs, bien sûr, l'alimentation sur Ethernet est l'un des meilleurs exemples de courant continu et de données haute vitesse, longue distance et haute puissance dans le même câble. (Long et haut par rapport à par exemple un USB ou un bus sur un PCB. 100 mètres, 12 Watts.)

En bref: c'est parfaitement faisable, mais faites bien attention.

Le courant consommé sur une alimentation CC n'est généralement pas constant. Changer le courant entraîne un champ magnétique changeant.

Il peut donc être nécessaire de séparer l'alimentation et les données, ce n'est peut-être pas le cas. En USB ou PoE, l'alimentation et les données ne sont pas séparées. En SATA c'est le cas.

Vous devrez donc peut-être prendre des mesures et séparer les câbles ou obtenir un meilleur blindage entre l'alimentation et les données.

Honnêtement, AC vs DC n'est pas vraiment très pertinent.

Il y a deux raisons de séparer l'alimentation des lignes de données.

Le premier est la sécurité. Des tensions supérieures à 50 V environ peuvent présenter un risque de choc. Les courants sur une poignée d'amplis peuvent être un risque d'incendie. Pour cette raison, les réglementations électriques exigent souvent soit une certaine séparation entre le secteur et les circuits de communication, soit des précautions supplémentaires à prendre (telles que des barrières métalliques mises à la terre ou une isolation nominale du réseau sur les lignes d'alimentation et de communication, exactement ce qui est et n'est pas autorisé dépendra sur quelles normes vous travaillez).

Le second est l'interférence. Comme vous le dites, le DC constant ne va pas se coupler à vos lignes de communication. Si vous avez opté pour une paire torsadée à moitié décente pour les lignes de données, il est peu probable que 50 Hz soit un problème majeur. Le vrai problème est les transitoires et les interférences qui finissent trop souvent par se superposer au câblage d'alimentation. La gravité de cette situation dépendra beaucoup des caractéristiques de votre alimentation et de vos charges.

Pour le bus CAN 12V, il n'y a généralement aucune bonne raison de séparer les lignes de données des lignes électriques de l'appareil.

Tout appareil CAN certifié doit passer le test d'immunité au bruit transitoire couplé (ISO 7637 ou similaire), qui spécifie des conditions assez sévères telles que des perturbations répétitives à haute fréquence (par exemple à partir d'un arc de relais sous charge). On peut dire que c'est bien pire que le bruit des lignes électriques de votre propre appareil, donc si vous parvenez à certifier votre appareil pour une utilisation en voiture, il aura suffisamment d'immunité pour que votre propre câble d'alimentation 12V à proximité ne soit pas un problème.

UART ne fonctionnera probablement pas dans un environnement où CAN est utilisé.

La raison de séparer l'alimentation CA des communications est le code électrique .

La raison dans Code est le risque que les fils d'alimentation subissent des dommages et court-circuitent les tensions de distribution CA (100-277 V) sur les fils de communication, créant des risques d'arc / d'incendie et de choc là où ils seraient le moins attendus.

Il y a une exception au Code. Si le circuit de communication, de la tige à la poupe, de bout en bout, est isolé selon les normes de câblage secteur (classe 1), y compris l'équipement aux points d'utilisation , alors oui, le câblage de communication isolé du réseau peut se mélanger avec le réseau . Quelques exemples:

• Commutateurs intelligents à 3 voies qui réutilisent un vieux fil de messagerie comme fil de communication.
• éclairage de bureau avec relais à enclenchement RR7, où ils envoient du 24 V à tous les emplacements des commutateurs, qui établissent ensuite un contact momentané pour renvoyer le 24 V aux relais. Ce câblage est généralement exécuté dans un conduit conçu pour le secteur.
• Câblage Ethernet entre l'équipement de contrôle SCADA, où tout cet équipement est logé à l'intérieur de boîtiers conçus pour enfermer le câblage du secteur. Tout cet équipement est conçu pour que la carte Ethernet subisse un coup de 277 V.

Ce que vous ne pouvez pas faire, c'est faire passer un câble Ethernet dans le conduit avec des fils d'alimentation, puis faire sortir le circuit LV / comms du câblage d'alimentation via une plaque de couverture Ethernet, un câble commun et brancher sur un PC. Cette «sortie» est la chose que vous ne pouvez pas faire.

Il est de votre responsabilité d'avoir un stockage de charge local, avec un amortissement pour éviter la sonnerie.

Cela réduit au minimum les fluctuations de courant à haute fréquence.

Prenons un exemple: Corbeille de câblage d'alimentation haute fréquence (crête de 0,1 ampère, à 100 MHz Fring, donc le dI / dT est de 0,1 ampère * d / dt (100 MHz) == 63 millions d'ampères / sec Pour simplifier les calculs, supposons que la puissance est de retour. fil est un peu plus loin, donc nous supposerons un SEUL fil d'alimentation, avec irksomely sonnerie rapide.

Supposons que la victime se trouve à 1 mètre de fil pour les données et que data_return soit à 1 mm et non à paire torsadée.

Supposez une distance de 1 mm entre les câbles d'alimentation et de données.

Vinduce = [MU0 * MUr * Aire / (2 * pi * Distance)] * dI / dT

Pour MU0 = 4 * pi * e-7, MUr = 1 (air, cuivre, aluminium, FR-4), le

Vinduce = 2e-7 * Aire / Distance * dI / dT [nous ignorons un faible coefficient de natural_log]

Et on branche les chiffres

Vinduce = 2e-7 * 1 mètre * 1 mm / 1 mm * 63 millions d'amplis / seconde

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0,63e + 7 = interférence 1,26 volts

solution: utilisez des paires torsadées, avec des virages à chaud / pouce différents par rapport aux signaux de données

Alors, que faire, si UN faisceau de fils est le seul choix? Utilisez des "batteries locales".

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}