¿De dónde son estos ruidos de 50 Hz?

Estructura del circuito:

  1. Un convertidor de corriente CA a CC MeanWell de 220V a 5V . La salida es de 5V. La red eléctrica funciona a 50 Hz.

  2. Construimos convertidores CC-CC (módulo de alimentación) con múltiples órdenes de filtros de paso bajo para proporcionar diferentes voltajes de CC necesarios para nuestro circuito principal: +5V, +15V, -15V

  3. El circuito principal utiliza los voltajes generados anteriormente. Proporciona señales de control a su objetivo y lee las señales de retroalimentación. Se conecta con el objetivo a través de cables dupont de 2,54 mm, que tienen alrededor de 0,3 metros de largo. Ajustará las señales de control de acuerdo con las señales de retroalimentación. El dispositivo de destino tiene un receptor puramente diferencial y no debe verse afectado por ruidos de modo común.

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Problema:

  1. Todo el circuito funciona normalmente en el laboratorio de nuestra empresa. El circuito no está conectado a tierra.

  2. Cuando se usa en algún laboratorio con muchos dispositivos (visores, generadores de señales, etc.), ya no funciona bien. La señal de retroalimentación se parece a la siguiente, que es un ruido de 50 Hz.ruidos

  3. Cuando la tierra del circuito está conectada a tierra, el ruido de 50 Hz se reducirá en gran medida. Comienza a funcionar.

  4. Todavía hay ruidos de 50 Hz que no existen en mi laboratorio y perjudican el rendimiento del dispositivo.

Preguntas

  1. ¿De dónde son los ruidos de 50 Hz?

  2. ¿Por qué se reducen los ruidos al conectar el circuito a tierra?

  3. ¿Cómo eliminar totalmente el ruido de 50Hz?

No has rellenado tu país en tu perfil, pero supongo que los 50 Hz provienen de la radiación de fondo de la red eléctrica. Es un problema bastante común.
Gracias por su respuesta. ¿Conectar el circuito con tierra reduce el ruido de 50Hz? Y sí, la red eléctrica de mi país usa 50 Hz.
Su pregunta comienza mencionando una fuente de alimentación, lo que sugiere que podría ser la causa (?). Pero su circuito puede tener otros puntos sensibles, cables largos para captar el zumbido de 50 Hz.
"¿Conectar el circuito con tierra reduce el ruido de 50 Hz?" ¡A veces sí, a veces no, a veces no hace ninguna diferencia! Todo depende de la configuración/conexiones/circuitos de su sistema.
@FakeMoustache ¡Eso es cierto! Estamos usando cables largos para conectar nuestro dispositivo con su objetivo. Pero, ¿por qué conectar la tierra de nuestro dispositivo con la tierra reduciría los ruidos en gran medida?
Puede ser que haya una corriente de 50 Hz atravesando esos cables largos y, al conectarse a tierra, de alguna manera le dé a estas corrientes una ruta diferente, ya no a través de sus cables.
Hacer un uso adecuado de la conexión a tierra puede reducir en gran medida el ruido de modo común, especialmente junto con Y-caps.
Todo lo que veo es una imagen de alguna señal y ningún esquema y una declaración sobre que ya no funciona bien. Nada para continuar.
Además, dice algo sobre "El circuito se prueba en China": 1. ¿Qué circuito? ¿El suministro o el tuyo? 2. ¿Sabes que lo probaron o dicen que lo hicieron?
Parte de esto también podría ser ruido acoplado a la tierra del alcance.
es posible que tenga componentes que actúen como antenas o bucles magnéticos, y es posible que se requiera algo de blindaje. La magnitud del ruido de casi 1V (parece ~800mV) es súper extraña y muy mala. Además, si tiene receptores de luz en el circuito, pueden ser las bombillas de su oficina las que parpadean a 50 o 60 Hz dependiendo de dónde se encuentre; esto puede ser captado por los circuitos, así como por la radiación de RF.
@Andyaka ¿Quiere decir que la parte de la "estructura del circuito" no está clara? ¿Qué otra información debería haber proporcionado?
@Asmyldof Todo el circuito, incluido el convertidor de CA y CC, el circuito de suministro de energía y nuestro circuito principal. 2. Lo probé con ellos.

Respuestas (3)

  1. El ruido de 50 Hz es un zumbido de red. Cada vez que capte ruido a la misma frecuencia que el zumbido de la red eléctrica, suponga que proviene de la red eléctrica (una vez, tal vez dos veces en la vida, será una suposición incorrecta, pero cada dos veces es correcta)

  2. Prácticamente, la única forma de deshacerse del ruido captado (zumbido de red, emi/rfi, lo que sea) es desconectarlo.

  3. Según su publicación de preguntas actualizada, parece que el ruido aparece en un cable (posiblemente largo) que lleva una señal no diferencial y viene como retroalimentación de datos de un dispositivo "esclavo" (¿alimentado por la red?).

O el zumbido se origina dentro del dispositivo "esclavo" debido a algún ruido de la fuente de alimentación (probablemente debido a un cableado deficiente y otros dispositivos ruidosos en el mismo circuito), o está siendo captado por el cable como EMI/RFI.

Si se está detectando como EMI/RFI (es casi seguro que una parte lo sea), entonces cambiar a la señalización diferencial podría "arreglarlo".

Si proviene del dispositivo "esclavo" de alguna manera, es posible que sea necesario agregar algún filtro de 50 Hz y/o conexión a tierra en ese dispositivo para eliminar el ruido antes de que llegue a la línea de datos.

¿Podría explicar por qué la tierra reduciría el ruido captado? Para el filtrado en el módulo de alimentación utilizamos: filtros LC (filtro de ruidos de alta frecuencia) y LDO para filtrado de ruidos de baja frecuencia. Para el circuito principal, cada OpAmp tiene dos tapas (10uF y 0.1uF) en sus rieles de suministro de energía.
Re 1., si alguna vez tiene la duda de si ese zumbido de 50 Hz (o 60 Hz) proviene de la red eléctrica, active su alcance en la red eléctrica (generalmente una opción incorporada en la selección de fuente de activación) y observe el ruido. Si permanece en fase con el gatillo durante un minuto o más, puede pasar de un 98 % seguro a un 99,99 % seguro de que esa es la fuente.
El cortocircuito a tierra de @richieqianle ayuda con el ruido de la red eléctrica de 2 maneras. #1 La conexión a tierra es donde "quiere" ir toda la corriente de la red eléctrica, completa el circuito. Los generadores de energía principal, los postes de servicios públicos al aire libre, los transformadores de servicios públicos de energía, etc. están todos conectados a tierra, a veces usándolos para protección contra rayos, para un voltaje de referencia e incluso como una "cuarta fase" / neutral. Cada vez que usa su energía a 220 V, está conectando un pin a una fase viva y el otro (s) a tierra para completar el circuito (diferente en los EE. UU.). Conectar el ruido de la red directamente a tierra le da un "cortocircuito"
#2 La tierra funciona efectivamente como un enorme condensador. Cada vez que un rayo golpea el suelo, reduce la carga de este condensador de tierra-aire-nubes. Debido a la enorme capacidad de almacenamiento de la capacitancia del planeta, cualquier ruido que introduzca a tierra tiene una energía demasiado baja para causar un cambio notable en el potencial, por lo que el ruido se almacena en un capacitor tan grande que forma "el último" bajo. pasar filtro.
¿Puede probar su dispositivo donde está captando este zumbido de 50 hz para nosotros y determinar si puede encontrar el zumbido en la salida de la fuente de alimentación, o solo en el circuito principal, por favor?
Gracias por tu recordatorio. Llevaré a cabo el experimento cuando tenga la oportunidad en semanas. Pero, ¿de dónde vendrá la referencia a la tierra? ¿Qué pasa si el laboratorio de nuestro cliente no tiene un punto de tierra?
Si su cliente tiene una red eléctrica de 220 V en su laboratorio, entonces tiene conexión a tierra. yunhuanelectric.com/Clkj_Images/upfile/image/20130325/… Si la energía en su laboratorio está conectada correctamente, debería poder usar el pin de "tierra" de una toma de corriente para su referencia de tierra. Si sospecha que el cableado está defectuoso, lleve consigo un cable que pueda llegar a tierra al aire libre desde su laboratorio; pegue un extremo del cable en la tierra al menos 5-10 cm, luego use un medidor para probar el voltaje de CA o CC entre el otro extremo de este cable y el pin de "tierra" de su salida (debe ser 0V CA y <0.2 V CC).
Si el laboratorio de su cliente no tiene un punto de conexión a tierra confiable, le recomendaría al cliente que haga que un electricista instale una conexión a tierra correcta para su sistema de energía, ya que una mala conexión a tierra es el n. ° 1 peligroso para todos sus dispositivos electrónicos y el n. gente.
@ RobhercKV5ROB Gracias por su ayuda anterior. ¿Puedo preguntar si las fuentes de alimentación como esta, con el pin 3 conectado a tierra, ayudarían a resolver este problema? Podría intentar conectar el pin 3 (FG) de la salida con el pin 4 (Salida -V). meanwell.com/mw_search/NES-15/NES-15-spec.pdf
Eso puede ayudar, pero después de un par de lecturas de "actualización" a través de su publicación de preguntas, estoy bastante seguro de que el zumbido de 50 Hz que está captando es EMI / RFI que se irradia desde los "otros dispositivos ruidosos" en el laboratorio. Si bien proporcionar otro punto de conexión a tierra puede ayudar con esto, una solución más confiable probablemente sería usar señalización diferencial en esa línea, o al menos mover las frecuencias de señal en esa línea lo suficientemente alto (digamos, al menos varios KHz) para permitir la instalación de filtros en línea de paso bajo a tierra y paso alto en su línea de retroalimentación para reducir/eliminar (cont.)
los efectos de la interferencia captada en esa línea. Básicamente, agregue un filtro de paso bajo de corte de 100 hz entre la retroalimentación y la tierra, luego un filtro de paso alto de corte de 1 khz entre su dispositivo de "circuito principal" y la línea de retroalimentación. De esta manera, cualquier ruido de 50 Hz verá una ruta de resistencia muy baja a su conexión a tierra y una ruta de resistencia muy alta a su entrada de datos. Por supuesto, si está pasando CC a través de esa misma línea, tendría que usar un filtro de paso de banda centrado en 50 Hz en lugar del paso bajo de 100 Hz.

Como han dicho otros, es casi seguro que los 50 Hz estén relacionados con la red eléctrica. Usted dice que el objetivo tiene un receptor diferencial, pero no dice si el "circuito principal", que recibe la señal de retroalimentación del objetivo, usa un receptor diferencial o cuáles son los niveles de señalización de la señal de retroalimentación. Incluso suponiendo un circuito diferencial, cualquier receptor diferencial real tiene un rango de modo común limitado, que podría estar excediendo fácilmente. La conexión a tierra de su sistema a tierra probablemente reduce el ruido de modo común de 50 Hz a un nivel que su receptor puede tolerar.

Las fuentes de alimentación conmutadas, como la que muestra, generalmente tendrán un capacitor que se une a la brecha entre el lado primario (red) y el secundario (salida) (comúnmente conocido como tapa "Y"). Su función es reducir las interferencias generadas por los circuitos de conmutación de la fuente de alimentación. Debido a este capacitor y a la capacitancia parásita entre el primario y el secundario del propio transformador, la salida de la fuente de alimentación puede tener un voltaje de CA muy grande (>100 V) con respecto a la conexión a tierra superpuesta. Esta señal de CA tiene una fuente de impedancia relativamente alta, porque el capacitor es relativamente pequeño y, por lo tanto, tiene una alta reactancia a la frecuencia de la red. Debido a esta alta impedancia, no es un riesgo para la seguridad (a menos que el capacitor haga cortocircuito, razón por la cual se usan capacitores de clasificación especial para esta función),

Cuando realiza una prueba en su laboratorio, si tanto el circuito principal como el objetivo están flotando con respecto a tierra, entonces todo está montando este componente de CA junto y no hay problema. Cuando lo lleva al mundo real, si el dispositivo objetivo tiene una conexión a tierra (incluso una pequeña conexión capacitiva), ahora tiene una gran diferencia de potencial entre el circuito principal y el objetivo, y ocurre el problema. Al conectar también su circuito principal a tierra, reduce en gran medida la diferencia de potencial entre el circuito principal y el objetivo, por lo que su receptor puede funcionar.

Tampoco proporciona mucha información sobre la distancia entre el circuito principal y el dispositivo de destino, el tipo de cableado utilizado, etc. Cuanta más información proporcione, mejor será la respuesta que probablemente obtendrá.

Gracias por proporcionar una gran respuesta! 1. El receptor tiene un solo extremo. 2. La conexión entre el circuito principal y el objetivo es a través de cables Dubont, que se muestran en el diagrama de la publicación editada. 3. Al conectar el circuito principal a tierra, ¿quiere decir que se proporciona un camino para la gran señal de CA? Pero la conexión a tierra sigue siendo a través de resistencias de 10 MOhm, ¿cómo ayudaría?
¿Puedo proporcionar algún tipo de tierra en el módulo de potencia? Realmente quiero hacer el uso más fácil.
¿Y quiere decir que el capacitor Y hace que la salida de la fuente de alimentación de la verruga de la pared ya no flote realmente?
¡Ajá! Entonces, el receptor de retroalimentación de un solo extremo hace que este escenario sea aún más probable. No estoy familiarizado con lo que usted llama cables DuPont de 2,54 mm. Supongo que 2,54 mm es el paso del conector, pero no sé si los cables están retorcidos, blindados o lo que sea. Si pudiera proporcionar un enlace a una hoja de datos del producto, eso ayudaría, pero no creo que ese sea el punto más importante. Conectar el circuito principal a tierra lo pone a un potencial aproximadamente igual al objetivo (es decir, ambos tienen su circuito de referencia a tierra en el potencial de tierra). 10 MOhm puede ser una resistencia demasiado alta. Puede que tengas que usar menos.
Sí, creo que conectar la tierra de retorno de CC a tierra en el módulo de alimentación funcionaría. Probablemente podría tolerar unos pocos kilohmios en ese camino, pero creo que 10Meg es demasiado alto. También tenga en cuenta el problema de que si alguien sustituye una verruga de pared diferente con las mismas especificaciones nominales (voltaje y corriente), podría tener un límite Y diferente y las cosas podrían dejar de funcionar nuevamente. Tienes que diseñar para el peor de los casos. Y sí, la tapa Y hace que la salida de la verruga de la pared no flote realmente. Es posible que pueda obtener una verruga de pared personalizada con una tapa en Y más pequeña o ninguna, pero esa no es una buena solución.
Gracias por tu ayuda anterior. Creo que tu respuesta dio la respuesta. ¿Puedo preguntar si las fuentes de alimentación como esta, con el pin 3 conectado a tierra, ayudarían a resolver este problema? Podría intentar conectar el pin 3 (FG) de la salida con el pin 4 (Salida -V). www.meanwell.com/mw_search/NES-15/NES-15-spec.pdf

Según los sitios web de viajes y Wikipedia, China usa una potencia de 50 Hz. Cualquier corriente alterna emite radiación electromagnética con la misma frecuencia. Esta es una fuente probable del ruido. Si prueba cualquier circuito de la misma manera, es probable que encuentre el mismo ruido. Pruebe esto antes de buscar otras soluciones.

¿De dónde son estos ruidos de 50 Hz?
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