¿Es necesario separar los cables de alimentación de CC y los cables de datos?

He tenido esta discusión con mi colega anteriormente. Una fuente de alimentación de CC no es alterna, por lo que el campo magnético que genera un cable de alimentación de CC es constante (¿o sí?). Ahora, sé que la regla es separar los cables de alimentación y los cables de datos, pero supongo que se trata de alimentación de CA. ¿Es la misma regla cuando se trata de una fuente de alimentación de CC regulada?

Estamos utilizando cables de par trenzado de bus CAN junto a cables de alimentación de CC regulados (12V y GND). Entiendo que CAN es inmune al ruido, pero si tuviera un cable de datos diferente (digamos UART, también conocido como serial o Ethernet), ¿tendrían algún impacto los cables de alimentación de CC? Si es así, ¿por qué?

La respuesta es "Todo depende".

• ¿Cuál es la carga en el DC? Si se trata de cargas inductivas muy ruidosas, tendrá ruido en la línea de CC y podría ser considerablemente más de lo que cree
• ¿Cuál es la velocidad de señalización en las líneas de datos? Las tarifas más rápidas son mucho más sensibles
• [EDITAR] ¿Qué codificación de línea tienes? Cualquier cosa diferencial, como RS-485, será mucho más robusta que algo basado en voltaje, como RS-232

• ¿Qué esquema de codificación estás usando? Si tiene algún esquema con detección de errores, quizás esté bien

• ¿Qué sucede si hay errores en la línea? Si está actualizando una pantalla de reloj, con el efecto de un pequeño desfase de tiempo, eso es diferente a dejar caer maquinaria pesada sobre los trabajadores.

Habiendo dicho todo eso, es bastante común tener una señal y alimentación de CC adyacentes. Tengo mucha telemetría subacuática en la que utilizamos cables de corriente continua y par trenzado especialmente diseñados para 24 VDC y 250 Kbit / s RS-485. En otro entorno mucho más ruidoso usamos 9600 bit / seg. Según los comentaristas, por supuesto, la alimentación por Ethernet es uno de los mejores ejemplos de datos y CC de alta velocidad, larga distancia y alta potencia en el mismo cable. (Largo y alto en comparación con, por ejemplo, USB o un bus en una PCB. 100 metros, 12 vatios).

En resumen: es perfectamente factible, pero presta mucha atención.

La corriente consumida sobre una fuente de alimentación de CC generalmente no es constante. Cambiando los resultados actuales en un campo magnético cambiante.

Por lo tanto, puede ser necesario separar la energía y los datos, puede que no lo sea. En USB o PoE, la alimentación y los datos no están separados. En SATA lo es.

Por lo tanto, es posible que deba tomar medidas y separar los cables u obtener un mejor blindaje entre la alimentación y los datos.

Honestamente, AC vs DC no es realmente muy relevante.

Hay dos razones para separar el poder de las líneas de datos.

El primero es la seguridad. Los voltajes superiores a 50 V pueden ser un riesgo de descarga. Las corrientes sobre un puñado de amplificadores pueden ser un riesgo de incendio. Por esta razón, las reglamentaciones eléctricas a menudo requieren una cierta separación entre la red eléctrica y los circuitos de comunicación o se deben tomar precauciones adicionales (como barreras de metal con conexión a tierra o aislamiento de la red eléctrica tanto en las líneas de alimentación como de comunicación, dependerá exactamente lo que está permitido y lo que no está permitido). en qué estándares estás trabajando).

El segundo es la interferencia. Como dices, DC constante no se va a acoplar a tus líneas de comunicación. Si ha optado por un par trenzado medio decente para las líneas de datos, entonces es poco probable que 50Hz sea un gran problema. El verdadero problema son los transitorios y la interferencia que con demasiada frecuencia terminan superpuestos en el cableado de alimentación. Lo malo que esto dependa dependerá mucho de las características de su suministro y cargas.

Para el bus CAN de 12V, generalmente no hay una buena razón para separar las líneas de datos de las líneas de alimentación del dispositivo.

Cualquier dispositivo CAN certificado debe pasar la prueba de inmunidad al ruido transitorio acoplado (ISO 7637 o similar), que especifica condiciones bastante duras, como perturbaciones repetitivas de alta frecuencia (por ejemplo, de un arco de relé bajo carga). Podría decirse que esto es mucho peor que el ruido de las líneas eléctricas de su propio dispositivo, por lo que si logra certificar su dispositivo para el uso del automóvil, tendrá suficiente inmunidad para que su propio cable de alimentación de 12 V en las cercanías no sea un problema.

UART probablemente no funcionará en un entorno donde se utiliza CAN.

La razón para separar la alimentación de CA de las comunicaciones es el código eléctrico .

La razón en el Código es el riesgo de que los cables de alimentación sufran daños y cortocircuiten los voltajes de distribución de CA (100-277V) en los cables de comunicaciones, creando riesgos de arco eléctrico / incendio y descarga eléctrica donde menos se esperan.

Hay una excepción al Código. Si el circuito de comunicaciones, de proa a popa, de extremo a extremo, está aislado de los estándares de cableado de la red eléctrica (clase 1), incluido el equipo en los puntos de uso , entonces sí, ese cableado de comunicaciones aislado de la red puede mezclarse con la red eléctrica. . Algunos ejemplos:

• Interruptores inteligentes de 3 vías que reutilizan un cable de mensajería antiguo como cable de comunicación.
• iluminación de oficina con relés de enganche RR7, donde envían 24 V a todas las ubicaciones de los interruptores, que luego hacen un contacto momentáneo para enviar 24 V a los relés. Ese cableado generalmente se ejecuta en un conducto clasificado para la red eléctrica.
• Cableado Ethernet entre equipos de control SCADA, donde todo ese equipo está alojado dentro de gabinetes clasificados para encerrar el cableado de la red. Todo ese equipo está calificado para que la tarjeta ethernet reciba un golpe de 277V.

Lo que no puede hacer es pasar un cable de ethernet en el conducto con cables de alimentación, y luego hacer que el circuito LV / comunicaciones salga del cableado de alimentación a través de una placa de cubierta de Ethernet, un cable común y enchufarlo a una PC. Esa "salida" es lo que no puedes hacer.

Es su responsabilidad tener un almacenamiento de carga local, con amortiguación para evitar que suene.

Eso mantiene las fluctuaciones de corriente de alta frecuencia al mínimo.

Veamos un ejemplo: basura de cableado eléctrico de alta frecuencia (pico de 0.1 amperios, a 100MHz Fring, por lo tanto, el dI / dT es 0.1amp * d / dt (100MHz) == 63 millones de amperios / segundo Para simplificar las matemáticas, asuma el retorno de energía alambre está a cierta distancia, por lo que vamos a asumir una SOLO cable de alimentación, con irksomely sonar rápido.

Suponga que la víctima tiene 1 metro de cable para los datos, y el retorno de datos está a 1 mm de distancia, y no es un par trenzado.

Suponga una distancia de 1 mm entre los cables de alimentación y de datos.

Vinduce = [MU0 * MUr * Área / (2 * pi * Distancia)] * dI / dT

Para MU0 = 4 * pi * e-7, MUr = 1 (aire, cobre, aluminio, FR-4), el

Vinduce = 2e-7 * Área / Distancia * dI / dT [ignoramos un coeff natural_log débil]

Y conectamos los números

Vinduce = 2e-7 * 1 metro * 1 mm / 1 mm * 63 millones de amperios / segundo

Vinduce = 2e-7 * 1 * 0.63e + 7 = interferencia de 1.26 voltios

solución: use pares trenzados, con diferentes curvas / pulgada en caliente contra señales de datos

Entonces, ¿qué hacer, si UN paquete de cables es la única opción? Use "Baterías locales".

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}