REDES INDUSTRIALES
1
RUIDO E.A
Abstract—Este artículo presenta una revision de las fuentes de ruido electrico que pueden afectar a un dispositivo electrónico. Index Terms—Topologia
de Red,Loopback, Broadcast.
I. I NTRODUCTION Se denomina denomina ruido eléctric eléctrico, o, a todas aquellas aquellas señales señales de interfer interferencia encias, s, de origen origen eléctric eléctrico, o, no deseadas deseadas y que están están unidas a la señal principal, o útil, de manera que la pueden altera alterarr produc producien iendo do efecto efectoss que pueden pueden ser más o menos menos perjudiciales. Cuando la señal principal es analógica, el ruido será perjudicial en la medida que lo sea su amplitud respecto a la señal principal. Cuando las señales son digitales, si el ruido no es capaz de producir un cambio de estado, dicho ruido será irrelevante. Sin descartar que el ruido nunca se puede eliminar en su totalidad. II. RUIDO ELECTRICO A. DEFINICIÓN
Se designa con el nombre de ruido a toda señal no deseada que que se encu encuen entr traa susu- perp perpue uest staa a una una seña señall útil útil.. De esta esta definición general resulta que hay un fuerte elemento subjetivo en la cuestión de determinar qué parte de la señal es útil y qué parte es ruido [1].
4. radiación de radiofrecuencia (una combinación de electrostática y magnética). Cada una de estas formas de ruido será discutido brevemente en las secciones siguientes. D. RUIDO EN ACOPLAMIENTO DE IMPEDANCIAS
Acoplamiento de Impedancias o acoplamiento de impedancia común se da en situaciones en las que dos o más circuitos eléctric eléctricos os estarán estarán comparti compartirr conductor conductores es comunes, comunes, no puede haber un poco de acoplamiento entre los diferentes circuitos con efectos nocivos sobre la conexión circuitos [3]. En esencia, esto significa que la señal de corriente de la que procede del circuito de regreso a lo largo del conductor común Resultando en un volt voltaj ajee de erro errorr en el bus bus de reto retorn rno o que que afec afecta ta a toda todass las las otra otrass seña señale les. s. El volt voltaj ajee de erro errorr es de dos dos a la impedanci impedanciaa del cable de retorno. retorno. Esta situación situación se muestra muestra en la Figura 1. Obviamente, la forma más rápida para reducir los efecto efectoss de la imped impedanc ancia ia de acopla acoplami mient ento o es reduci reducirr al mínimo la impedancia del cable de retorno. La mejor solución es utiliz utilizar ar una declar declaraci ación ón por separa separado do para para cada cada señal señal individual (Figura 2).
B. FUENTES DE RUIDO ELECTRICO
Las fuentes típicas de ruido son dispositivos que produce cambios rápidos (o picos) de voltaje o corriente, tales como: • • • • •
Motores eléctricos grandes se encienden Tubos fluorescentes de iluminación Los rayos creciente dos a fallas eléctricas de alta tensión Equipo de soldadura.
Desde Desde un punto punto de vista vista genera general, l, debe debe haber haber tres tres facto factores res que contribuyen para la existencia de un problema de ruido eléctrico. Ellos son: 1) Una fuente fuente de ruido eléctri eléctrico co 2) un mecanismo mecanismo de acoplamiento acoplamiento de la fuente fuente al circuito circuito afectada 3) Un circuito de transmit transmitir ir las señales señales de comunica comunicación ción sensibles. C. RUIDO RUIDO ELECTRICO EN ACOPLAMIEN ACOPLAMIENTOS TOS
Hay cuatro formas de acoplami acoplamiento ento de ruido eléctrico eléctrico en los circuitos de comunicaciones de datos sensibles. Ellos son: 1. Impedancia (a veces conocido como acoplamiento conductancia) 2. acoplamiento electrostático 3. Acoplamiento magnético o inductivo
Figure 1. Acoplamiento inductivo inductivo
E. ACOPLAMIENTO ELECTROESTATICO ELECTROESTATICO O CAPACITIVO CAPACITIVO
Acoplamie Acoplamiento nto electros electrostáti tático co o capaciti capacitivo vo Esta forma forma de acoplamiento es proporcional a la capacitancia entre la fuente de ruido y los cables de señal. La magnitud de la interferencia depe depend ndee de la tasa de camb cambio io de la tens tensió ión n de ruido ruido y la capacitancia entre el circuito y el circuito de señal de ruido [2]. En la Figura 3, la tensión de ruido se acopla en los cables de señal de comunicación a través de dos condensadores C, 1 y C Y un voltaje de ruido se produce a través de la resistencia en el circuito. El tamaño del ruido (o error) en la tensión es proporcional a los cables de señal:
REDES INDUSTRIALES
2
factor de selección puede ser 35 dB o 3000 veces. Torsión de los alambres de señal proporciona una ligera mejora en la reducción del inducido Cómo asegurarse de que la tensión de ruido por C 1 y C están más cerca juntos en valor; De este modo garantizar que cualquier voltajes de ruido inducidas en los cables de señal tienden a anularse entre sí. 2 Suministro de un escudo por un fabricante de cable asegura que la capacidad entre el escudo y cada cable es igual en valor, lo que elimina cualquier ruido tensiones por cancelación.
Figure 2. eliminación de de ruido en acoplamiento inductivo mediante conxion de tierras
2 • inversa de la distancia de la tensión de ruido de cada uno de los cables de señal • Longitud (y por tanto la impedancia) de los cables de señal en el ruido que se inducido • Amplitud (o la fuerza) de la tensión de ruido • Frecuencia de la tensión de ruido Hay cuatro métodos para reducir el ruido inducido por electrostática acoplamiento. Ellos son: - Blindaje de los cables de señal - La separación de la fuente del ruido - La reducción de la amplitud de la tensión de ruido (y, posiblemente, la frecuencia) - Torsión de los cables de señal.
Figure 3. Acoplamiento capacitivo
El problema puede abordarse mediante la instalación de un blindaje electrostático alrededor de la señal alambres. Las corrientes generadas por las tensiones de ruido prefieren fluir hacia abajo la parte inferior ruta de impedancia del escudo en lugar de los cables de señal. Si uno de los cables de señal y el escudo están ligados a la tierra en un punto, lo que asegura que el escudo y los cables de señal están a un potencial idénticos, corriente de la señal después se redujo fluye entre los cables de señal y el escudo (Figura 4). El blindaje debe ser de un material de baja resistencia como el aluminio o el cobre. Para un escudo de cobre trenzado sin apretar (cobertura de trenzado 85%), el factor de cribado se trata de 100 veces, o 20 dB. Para una pantalla de varias capas de baja resistencia, este
Figure 4. Blindaje para eliminar el acoplamiento capacitivo
F. ACOPLAMIENTO MAGNETICO O INDUCTIVO
El acoplamiento magnético o inductivo depende de la tasa de cambio de la corriente de ruido y la inductancia mutua sistema entre el ruido y los cables de señal. Expresado de forma ligeramente diferente, el grado de ruido inducido por acoplamiento magnético dependerá de la [3]: • Magnitud del ruido de corriente • La frecuencia de la corriente de ruido • área encerrada por los cables de señal (a través del cual magnética actual del ruido cortes de flujo) • inversa de la distancia de la fuente de ruido molesto para los cables de señal. El efecto de acoplamiento magnético se muestra en la Figura 5. La manera más fácil de reducir la tensión de ruido causado por el acoplamiento magnético es Tuerza los conductores de señal. Esto se traduce en un menor ruido para dos personas a la zona más pequeña cada bucle. Esto significa menos flujo magnético para cortar a través del bucle y, en consecuencia, a tensión inducida por ruido inferior. En adiciones, la tensión de ruido que se induce en cada bucle Tiende a cancelar los voltajes de ruido desde el siguiente bucle secuencial. Es Eso supone la tensión de ruido se induce en magnitudes iguales en cada cable de la señal de dos a la torsión de los cables que dan una distancia de separación similar de la tensión de ruido. G. BLINDAJE
Blindaje es importante en la protección electrostática y se basa en un solo punto. Más de un punto de tierra causará corrientes circulantes. El blindaje debe estar aislado para
REDES INDUSTRIALES
3
IV. REFERENCIAS [1] [2] [3]
Figure 5. Acoplamiento inductivo
evitar contacto involuntario con múltiples puntos de tierra, lo que podría resultar en que circula corrientes. El blindaje nunca debe dejarse flotando porque eso tiende a permitir acoplamiento capacitivo, haciendo que el escudo inútil. Dos técnicas útiles para aislar uno del otro circuito son por el uso de opto aislamiento como se muestra en la Figura 6 acoplamiento y el transformador como se muestra en la Figura 7. Aunque circuito opto-aislamiento no aislados unos de otros, no impide que el ruido o interferencia que se transmite de un circuito a otro.
Figure 6. Opto-isolation of two circuits
Figure 7. Transformer coupling
III. C ONCLUSIONS •
•
•
•
Ruido Eléctrico son señales eléctricas adicionales de Alta Frecuencia que producen efectos no deseables en los circuitos de control en que se presentan. El acoplamiento magnético o inductivo depende de la tasa de cambio de la corriente de ruido y la inductancia mutua sistema entre el ruido y los cables de señal. El blindaje debe estar aislado para evitar contacto involuntario con múltiples puntos de tierra, lo que podría resultar en que circula corrientes. La forma más rápida para reducir los efectos de la impedancia de acoplamiento es reducir al mínimo la impedancia del cable de retorno.
http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/ruido-t.pdf http://ininin.com.mx/servicios/otros/calidad-deenergia/ruido-electrico/ Practical Industrial Data Communications Best Practice Techniques
