Quiero usar un cable multiconductor para algunos circuitos diferentes. ¿Qué necesito saber sobre la interferencia entre circuitos dentro de un cable multiconductor?
Algunos de los cables llevarán el suministro y el retorno de la bobina del motor paso a paso. Sospecho que esto emitirá una gran cantidad de EMF debido a las grandes corrientes que cambian rápidamente, y probablemente debería protegerse.
Otros cables llevarán el suministro, retorno y salida del interruptor óptico. Este circuito es probablemente tolerante al ruido y tampoco lo hace mucho.
Otros cables podrían transportar datos digitales de alta velocidad. Es probable que estos circuitos sean susceptibles al ruido y también podrían generar algunos.
¿Puedo ejecutar todo esto en el mismo cable? ¿Qué más podría necesitar considerar?
EDITAR: Supongamos que estoy hablando de usar un cable que tenga un solo blindaje alrededor de todos los cables, en lugar de paquetes de algunos cables blindados individualmente.
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Respuestas:
Hay dos problemas con la diafonía entre los conductores de un cable: acoplamiento capacitivo y acoplamiento inductivo.
El acoplamiento inductivo ocurre porque la corriente que fluye a través de un cable crea un campo magnético circular alrededor de ese cable. Esto también funciona a la inversa. Si un cable se somete a un campo magnético circular cambiante a su alrededor, se inducirá un voltaje. Por lo tanto, si un cable lleva una corriente cambiante y otro cable está lo suficientemente cerca como para que parte del campo magnético circular resultante también rodee este segundo cable, entonces se induce un voltaje en el segundo cable.
La forma más efectiva de combatir este problema es asegurarse de que una corriente de retorno igual y opuesta fluya de manera que los campos magnéticos de las dos corrientes se cancelen. La mejor manera de garantizar esto es un cable coaxial. Fuera del cable, las dos corrientes iguales y opuestas se cancelan y no hay campo magnético neto.
Dentro de un cable de varios hilos como usted describe, esto generalmente se hace con par trenzado. En cualquier punto, los dos conductores están uno al lado del otro. Lo suficientemente lejos, las dos corrientes se cancelan, pero de cerca no lo hacen. Otro cable que se acerque a un cable del par recogerá preferentemente la señal de ese cable. Es por eso que los cables están torcidos juntos. Un cable recto al lado de un par trenzado estará alternativamente más cerca de un conductor que el otro del par trenzado. Cada uno induce el voltaje opuesto ya que la dirección de la corriente es opuesta en los dos cables del par trenzado. Sin embargo, estos promedian cero a cualquier número entero de giros. En un cable lo suficientemente largo, generalmente promedian lo suficientemente bien.
Sin embargo, hay otro problema con el par trenzado. Suponga que tiene múltiples pares trenzados en el mismo cable, que probablemente sea el caso en el cable que describe. Si los giros de un par están sincronizados con los giros de otro par, entonces el voltaje inducido ya no se cancela a largo plazo. Esta es la razón por la cual los cables con múltiples pares trenzados generalmente tienen un paso de giro diferente para cada par. Digamos que un par tiene 11 giros / pie y otros 13 giros / pie. Sobre cualquier pie, el voltaje acoplado inducido se cancela nuevamente. Eche un vistazo a las especificaciones del cable CAT5 y verá que los diferentes tonos de giro para cada uno de los cuatro pares están cuidadosamente especificados.
El acoplamiento capacitivo se debe a que hay cierta capacitancia finita entre cada dos conductores en el universo. Para cosas lo suficientemente separadas, esto generalmente se puede ignorar. Sin embargo, los diferentes conductores en un cable multiconductor se enfrentan entre sí durante una larga distancia, de modo que no se puede ignorar el acoplamiento capacitivo. La mejor defensa contra el acoplamiento capacitivo es un blindaje, pero son caros y usted dice que su cable no tiene blindajes internos. El par trenzado de nuevo ayuda aquí. Todavía habrá acoplamiento capacitivo entre pares, pero con la estrategia de torsión correcta como se describió anteriormente no habrá mucho acoplamiento preferencial a un conductor del par. En otras palabras, la torsión hará que todo el acoplamiento sea un modo común con el modo diferencial cancelando en su mayoría.
Entonces, para llegar finalmente a algún tipo de respuesta, asegúrese de que cada señal sea transportada por un par trenzado separado con la corriente directa y de retorno de esa señal que todo ese par transporta. Luego trate cualquier señal como diferencial. Tenga en cuenta que se agregará ruido de modo común a cada par y lidie con él en consecuencia. El mundo externo también tendrá ruido, y debido a la torsión, este ruido aparecerá como modo común en cada par. 10 base-T y ethernet posterior, por ejemplo, es transformador acoplado en cada extremo, en parte por esta razón y también para evitar bucles de tierra.
Dicho todo esto, creo que ejecutar corrientes de bobina de motor paso a paso a través del mismo cable que las señales es una locura. Esto va a causar problemas. Consideraría seriamente el envío de señales de control y potencia para los motores paso a paso, pero coloco los controladores paso a paso cerca de los motores paso a paso. Eso también permite que una tapa del depósito de energía local vuelva a hacer que la alimentación sea de baja impedancia después del largo tendido del cable. Tener la resistencia e inductancia del cable entre el controlador paso a paso y el motor paso a paso es pedir más problemas.
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