ऑटोमोटिव ग्राउंड शिफ्ट घटना

Question

मैं एक मोटर वाहन मंच में एक सेंसर के एकीकरण पर काम कर रहा हूं, एक मानक 12v नकारात्मक चेसिस सेटअप का उपयोग कर रहा हूं। मैं कुछ हद तक पौराणिक घटना को समझने की कोशिश कर रहा हूं जिसे "ग्राउंड शिफ्ट" के रूप में जाना जाता है। मैं यह समझाने में सक्षम नहीं हूं, लेकिन मेरा अंतर्ज्ञान यह उचित है।

जिस तरह से इसे "समझाया गया है" इस प्रकार है: वाहन पर दो ज़मीन संदर्भित बिंदु कुछ अनिर्दिष्ट राशि के लिए कुछ अलग-अलग समय पर पड़ सकते हैं, क्योंकि पड़ोसी घटकों, या घटकों द्वारा एक आम ग्राउंडिंग साझा करने वाले घटकों के हस्तक्षेप के कारण "।

उदाहरण के लिए, जब ABS को सक्रिय किया जाता है और एक महत्वपूर्ण राशि (कुछ मामलों में सैकड़ों amps) एक विशेष ग्राउंड स्टड में डूब जाती है, ग्राउंडिंग बिंदु एक अस्थिर संदर्भ बन जाता है। इस स्टड से जुड़े अन्य घटक अपने इनपुट पिन पर वोल्टेज स्विंग का अनुभव कर सकते हैं।

मेरा सवाल यह है: क्या यह घटना कुछ ऐसी है जो वास्तव में मौजूद है, या यह केवल एक आंतरिक "पुरानी पत्नियों की कहानी" है जिसका कोई आधार नहीं है?

यदि यह मौजूद है, तो यह कैसे विशेषता हो सकती है, और मैं और अधिक कहां सीख सकता हूं? यहाँ खेलने के मूलभूत विद्युत सिद्धांत क्या है? क्या इसे एक प्रतिनिधि मॉडल सर्किट में घटाया जा सकता है? किसी भी अनुभव की सराहना की जाएगी।

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ग्राउंड शिफ्ट न केवल डीसी पर मौजूद है, बल्कि बाहरी ग्राउंडेड न्यूट्रल और स्पंदित शोर धाराओं के आवासीय वोल्टेज ड्रॉप में एसी के साथ-साथ प्रत्येक पंक्ति फिल्टर में ग्राउंड करने के लिए और साथ ही आईसी के आगमनात्मक आधार और बड़े डीसी धाराओं या स्थानीय के बड़े LdI / dt वोल्टेज वृद्धि के साथ। जमीन (आमतौर पर एक ग्राउंड प्लेन के साथ mV) में इंडक्शनेंस भौतिक पहलू अनुपात और कंडक्टर की लंबाई से संबंधित होता है। जैसे कि एक 2 मीटर x 2 मिमी कंडक्टर के लिए 3 वर्ग मीटर के लिए एक वर्ग फ्लैट पीसीबी कंडक्टर के लिए 2.6 nH / सेमी।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

क्या यह विडंबना है कि हेनरी का नाम इंडक्शन की इकाइयाँ हैं जो ओम के अलावा क्षणिक ज़मीन की शिफ्ट का कारण बन सकती हैं।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

इस प्रभाव को ग्राउंड बाउंस कहा जाता है

— kabZX

यह सटीक एनालॉग सर्किट में मुकाबला करने के लिए नंबर 1 प्रभावों में से एक है।

— प्लाज़्माएचएच

Answer 1

मेरा सवाल यह है: क्या यह घटना कुछ ऐसी है जो वास्तव में मौजूद है, या यह केवल एक आंतरिक "पुरानी पत्नियों की कहानी" है जिसका कोई आधार नहीं है?

खैर, गणित करते हैं। यदि आप डूबते हैं तो मान लीजिए कि 100 A को स्टील के कंडक्टर में से 50 mm what व्यास कहते हैं, ओमिक प्रतिरोध के कारण उस कंडक्टर के 10 सेमी से अधिक वोल्टेज क्या है?

तो हाँ, ओम का अधिकार, और यदि आप किसी भी चीज़ के माध्यम से बहुत अधिक करंट लगाते हैं जो सुपरकंडक्टर नहीं है, तो एक संभावित अंतर होगा।

यहाँ खेलने के मूलभूत विद्युत सिद्धांत क्या है?

ओम का नियम

इसके अलावा, आपका एबीएस उदाहरण एक और पहलू को उजागर करता है: यदि आपको कुछ ऐसा मिला है जो एक स्विच्ड लोड है, तो आप अपने ग्राउंड कंडक्टर पर डीसी लोड नहीं डाल रहे हैं, लेकिन (एक एसी लोड भी)।

एसी के लिए प्रतिरोध स्वाभाविक रूप से डीसी के लिए समान नहीं है - उदाहरण के लिए, एक आदर्श कॉइल में डीसी के लिए 0 for प्रतिरोध है, लेकिन एसी के लिए, इसमें Ω है - अर्थात, उच्च आवृत्ति, उच्च प्रभावी प्रतिरोध। ।$j\omega L$

इस तरह की प्रतिक्रियाशील गुण आपके कंडक्टर के ज्यामितीय आकार पर निर्भर करते हैं - आपके पास भी खराब किस्मत हो सकती है, और पूरी तरह से पूरी बैटरी - आपूर्ति केबल - लोड - चेसिस रिटर्न सिस्टम की एक गुंजयमान आवृत्ति को हिट करने के कारण, आपको आवृत्ति के लिए एक वोल्टेज चरम मिल जाता है आपका ABS काम करता है

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इनपुट के लिए धन्यवाद! यह बहुत समझ में आता है, और जितना मैं उम्मीद कर रहा था उससे कहीं अधिक सरल है। इसमें कैपेसिटेंस को कहां मॉडल किया जाएगा?

— हेनरी

Answer 2

आप जो वर्णन कर रहे हैं, जैसा कि मैं समझता हूं, पूरी तरह से उचित है। ग्राउंड संदर्भ अक्सर उपयोग में कंडक्टरों के कुछ पर्याप्त प्रवाह और परिमित प्रतिरोधों के कारण बदल सकते हैं। यह केवल ओह्म कानून के कारण है।

यदि आप अपनी कारों के चेसिस पर अलग-अलग हिस्सों के बीच पीसीबी ट्रेस की लंबाई पर विभिन्न बिंदुओं के बीच एक सादृश्य आकर्षित कर सकते हैं तो हम इसकी तुलना पीसीबी डिजाइन और लेआउट में इस्तेमाल की जाने वाली ग्राउंडिंग तकनीकों से कर सकते हैं। आप पीसीबी डिजाइन में उपयोग की जाने वाली विभिन्न ग्राउंडिंग योजनाओं को देखकर इसका आगे अध्ययन कर सकते हैं। एक स्टार आधारित ग्राउंडेड स्कीम पर विचार करें, जो कि आपके वर्णन को बहुत छोटे पैमाने पर बताती है।

यदि आप इस कॉन्फ़िगरेशन के सभी बिंदुओं को आधार बनाते हैं, तो उन कनेक्शनों में से एक के कारण करंट फ्लो "Iin * Rconductor के बराबर राशि द्वारा उस रेल को" लिफ्ट "कर सकता है, लेकिन जैसा कि उस नोड के अन्य सभी कनेक्शन देखते हैं, वैसा ही बदलाव नहीं हो सकता है खराब, कम से कम जहां तक ​​सापेक्ष माप का संबंध है। हालांकि, रेल में अचानक उतार-चढ़ाव अभी भी इंस्ट्रूमेंटेशन में समस्या पैदा कर सकता है, अर्थात ओपम्प और एडीसी जैसे उपकरणों में एक सामान्य पैरामीटर तथाकथित बिजली आपूर्ति अस्वीकृति अनुपात है , जो इन उदाहरणों को ध्यान में रखते हैं।

संपादित करें 1:

यहाँ एक और तस्वीर है, जो बिंदु को दर्शाती है। चित्र में मौजूद सटीक उपकरणों को अनदेखा किया जा सकता है और सोचा जा सकता है कि आपको वास्तव में क्या पसंद है:

Comments

ध्यान दें कि "उचित ग्राउंडिंग" का आपका उदाहरण कारों के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त है: आप वैकल्पिक पथ के साथ वर्तमान पथ को साझा करने के लिए कोई संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं चाहते हैं।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

@ हेनरी, मैं शर्त लगाता हूँ कि कई "अजीब" ऑटो बिजली की समस्याओं को केवल चेसिस ग्राउंड पॉइंट्स की पहचान करके हल किया गया है, और फिर सफाई, और फिर से कसने। 100 वर्षों के बाद, मुझे उम्मीद है कि बैटरी के लिए वापसी मार्ग सावधानी से काम किया गया है। मैं खरोंच से कार की जमीन का रास्ता नहीं बनाना चाहता।

— glen_geek

माना। यह आदर्श मोटर वाहन तारों पर एक ट्यूटोरियल होने का इरादा नहीं था। बल्कि, छवि बताती है कि कैसे प्रवाह एक ही बस में अलग-अलग संदर्भ वाले उपकरणों के लिए ले जा सकता है ...

— आदिल मलिक

यहां तक ​​कि आपके "उचित ग्राउंडिंग" उदाहरण में, संवेदनशील डिवाइस साझा ग्राउंड लाइन के माध्यम से उच्च धारा के परिणामस्वरूप ग्राउंड शिफ्ट देखेंगे। ग्राउंड शिफ्ट को कम करने का एक बेहतर तरीका (यह मानते हुए कि आप किसी दिए गए वायर गेज के साथ फंस गए हैं) वास्तव में सबसे संवेदनशील उपकरणों को पावर स्रोत के सबसे निकट रखने के लिए है - संवेदनशील डिवाइस और पावर स्रोत के बीच साझा ग्राउंड वायर की लंबाई को कम करने के लिए। अंत में, सबसे अच्छा समाधान तार गेज को चुनना है जो वर्तमान की मात्रा का समर्थन करते हैं जो आप उनसे गुजरने का इरादा रखते हैं।

— डॉ। फंक

कृपया मेरा उत्तर पढ़ें। मैं बिल्कुल यही कहता हूं। डिवाइस अभी भी स्टार ग्राउंडिंग में एक ग्राउंड शिफ्ट की समाप्ति करते हैं, लेकिन सभी उपकरणों के लिए इसके बराबर है क्योंकि वे ग्राउंड लाइन की लंबाई साझा करते हैं।

— आदिल मलिक

Answer 3

यह अच्छी तरह से प्रलेखित है> "पुरानी पत्नियों की कहानी! नहीं। सब कुछ जिसके बारे में आप हमेशा जानना चाहते थे .... वाहन वायरिंग लेकिन पूछने में डरते थे ..........

यह समस्या नैनो-ट्रैक से मोटिव-संचालित वाहनों के लिए स्केलेबल है। प्रतिरक्षा में सुधार करने के लिए, एक अक्सर बैटरी के अलग-अलग रिटर्न की आपूर्ति करता है, जिसका अर्थ है बैटरी में अलग-अलग रिटर्न और सेंसिंग के लिए संतुलित ट्विस्टेड अंतर इनपुट का उपयोग करता है। वर्तमान लूप में समस्या असंतुलित आदानों में युग्मन है आम मोड शोर (सीएम) को एक अंतर मोड (डीएम) सिग्नल में बदल देता है। ग्राउंड प्लेन जैसे कि कार चेसिस या अलग तारों का उपयोग करने का विकल्प पथ की लंबाई, वर्तमान और हस्तक्षेप के स्तर पर बहुत निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए, अधिकांश कार बैटरी स्टार्टर के पास होती हैं, लेकिन कई जर्मन वाहनों (GLK350) में, बैटरी रियर फ्लोरबोर्ड के नीचे स्थित होती है, फिर भी इंजन बंद हो जाता है और हर लाल बत्ती पर शुरू होता है। तो आप कौन से ग्राउंड को मानते हैं कि वे कई सौ एम्पों को स्विच करते थे?

आईसी स्तर पर अधिक तकनीकी विवरण भी लागू होते हैं।

• जेफ़ बैरो, '' [[ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf ग्राउंड बाउंस को कम करना] '', (2007), एनालॉग डिवाइस
• विकास कुमार, '' [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (अब EETimes)।
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• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 अंडरग्राउंड और मिनिमाइजिंग ग्राउंड बाउंस] '', (2003) फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर, एप्लीकेशन नोट 640।
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Answer 4

वही ग्रेमलिन स्पॉर्नर, अलग नाम

आप जिस "ग्राउंड शिफ्ट" घटना का उल्लेख करते हैं, वह बस तथ्य है कि कंडक्टरों की एक और अभिव्यक्ति एक गैर-शून्य प्रतिबाधा है, इसलिए जब दो धाराएं एक वापसी पथ साझा करती हैं, तो उस रिटर्न पथ पर वोल्टेज ड्रॉप (इबिगोड + इसेन्सिटिव) * कॉम्कंड है। छोटे पैमानों पर काम करने वाले ईई इस ग्रेमलिन-स्पॉनर को "सामान्य प्रतिबाधा युग्मन" के रूप में जानते हैं, लेकिन यह वास्तव में एक ही बात है, जैसा कि नीचे दिए गए योजनाबद्ध में दिखाया गया है।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

ध्यान दें कि GND नाम का नोड बैटरी नकारात्मक से एक पूर्ण वोल्ट दूर है! यह स्पष्ट रूप से अच्छा नहीं है अगर बाईं ओर हमारा संवेदनशील सर्किटरी ऑफसेट को बर्दाश्त नहीं कर सकता है, या इससे भी बदतर है, अगर इबिगलोड वास्तव में एक समय-भिन्न लोड है, तो हमारा संवेदनशील हिस्सा एक जीएनडी को देखता है जो वास्तविक 0 वी बिंदु के करीब अलग-अलग है। बैटरी नकारात्मक और एक पूर्ण वोल्ट से दूर!

कम आवृत्ति वाले वातावरण में इसका समाधान ग्राउंड सेंसिटिव सर्किट्स को एक सिंगल, प्रिजर्वेटेड 0V पॉइंट के साथ अपने स्वयं के वायर या ट्रेस के रूप में नीचे दर्शाया गया है, ताकि ग्राउंडिंग सिस्टम के अन्य हिस्सों में बहने वाली किसी भी उच्च धारा के साथ हस्तक्षेप न हो सके संवेदनशील सर्किट का संचालन। दुर्भाग्य से, मैकेनिकल और कॉस्ट-ऑफ-कॉपर कारणों से एक पूरे वाहन में प्रत्येक सर्किट के लिए यह व्यावहारिक नहीं है, इसलिए मोटर वाहन इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइनर इसके चारों ओर काम करते हैं जो वे मजबूत पावर-एंट्रेंस सर्किट डिजाइन कर सकते हैं और इसके बजाय संवेदनशील संकेतों के साथ सिग्नल संदर्भ ले सकते हैं। उनके लिए चेसिस वापसी पर निर्भर है।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

Answer 5

पीसीबी पर आपके समान जोखिम हैं। मानक मोटाई तांबा पन्नी (1 औंस / फुट ^ 2), 35 माइक्रोन या 1.4 मील मोटी होने के कारण, प्रति वर्ग 0.0005 ओम या 500 माइक्रो ओम का प्रतिरोध होता है। कोई भी आकार वर्ग। वर्ग के विपरीत पक्षों से मापा जाता है, सभी पक्षों के साथ संपर्क करता है।

इस प्रकार एक एम्पी, पन्नी के 1 वर्ग के माध्यम से, 500 माइक्रोवोल्ट है। या 1mA के लिए 0.5uV।

हालांकि, एक मिलिम्प, एक वर्ग पीसीबी की ओर से बहती है, 500 से अधिक माइक्रो ओम का सामना करती है, क्योंकि वर्तमान को प्रवेश के प्रारंभिक 1 मिमी बिंदु से फैलाना पड़ता है, और फिर 1 मिमी बिंदु से बाहर निकलने के लिए एक बार फिर से ध्यान केंद्रित करें। ।

एक क्वाड्रिल पैड प्राप्त करें, बीच में एक वर्ग को "वर्तमान एंट्री पॉइंट" के रूप में नामित करें, और स्केच करें कि एंट्री स्क्वायर के आसपास के आठ वर्गों में वर्तमान कैसे फैलता है। और कैसे 5 * 5 ग्रिड, 3 * 3 के आसपास, भी कम प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन अभी भी प्रतिरोधक है, 500 माइक्रोओम्स / वर्ग पर।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

क्या वोल्टेज OA2 से बाहर?

$$1.25mV/(20Sqr + 10sqr + 15sqr)$$ $$= 1.25mV/45sqr = 30uV/sqr$$