ЖУРНАЛ «СТА» №3/2006

88 СТА 3/2006 www.cta.ru входе может наводиться статический заряд от атмосферного электричества (см. также разделы «Молния и атмо- сферное электричество», « ” Плаваю- щая“ земля») или входного тока утеч- ки операционного усилителя. Для от- вода заряда и тока на землю потенци- альные входы модулей аналогового ввода обычно содержат внутри себя резисторы сопротивлением от 1 до 20 МОм, соединяющие аналоговые входы с землёй. Однако при большом уровне помех или большом импедансе источника сигнала даже сопротивле- ние 20 МОм может оказаться недоста- точным и тогда необходимо дополни- тельно использовать внешние рези- сторы номиналом от десятков кОм до 1 МОм или конденсаторы с таким же сопротивлением на частоте помехи (рис. 25). Заземление интеллектуальных датчиков В последнее время получили широ- кое распространение и развитие так называемые интеллектуальные датчи- ки, содержащие микроконтроллер для линеаризации характеристики преоб- разования датчика. Интеллектуальные датчики выдают сигнал в цифровой или аналоговой форме [18]. Вследст- вие того, что цифровая часть датчика совмещена с анало- говой, при непра- вильном заземле- нии выходной сиг- нал имеет повы- шенный уровень шума. Некоторые датчики, например фирмы Honeywell, имеют ЦАП с токо- вым выходом и по- этому требуют под- ключения внешнего сопротивления на- грузки порядка 20 кОм [18], поэтому полезный сигнал в них получается в форме напряжения, падающего на на- грузочном резисторе при протекании выходного тока датчика. Рассмотрим пример (рис. 26). На- пряжение на нагрузке равно: V нагр = V out – I нагр · R 1 + I 2 · R 2 , то есть оно зависит от тока I 2 , который включает в себя ток цифровой земли. Ток цифровой земли содержит шум и, в соответствии с приведённой форму- лой, влияет на напряжение на нагруз- ке. Чтобы устранить этот эффект, цепи заземления надо выполнить так, как показано на рис. 27. Здесь ток цифро- вой земли не протекает через сопро- тивление R 21 и поэтому не вносит шум в напряжение сигнала на нагрузке. Заземление шкафов с аппаратурой систем автоматизации Монтаж шкафов с аппаратурой дол- жен учитывать всю ранее изложенную информацию. Однако заранее нельзя сказать однозначно, какие требования являются обязательными, какие – нет, поскольку набор обязательных требований зависит от необходимой точности измерений и от окружающей электромагнитной обстановки. По- этому приведённые далее примеры за- земления разделены на «правильные» и «ошибочные» условно. При этом «правильный» пример всегда даёт меньший уровень помех, чем «непра- вильный». На рис. 28 приведён пример, в кото- ром каждое отличие от рис. 29 увели- чивает вероятность сбоев цифровой части и ухудшает погрешность анало- говой. На рис. 28 сделаны следующие «неправильные» соединения: ● заземление шкафов выполнено в разных точках, поэтому потенциа- лы их земель отличаются (рис. 17 и 18); ● шкафы соединены между собой, что создаёт замкнутый контур в цепи за- земления (см. рис. 16, а также разде- лы «Защитное заземление зданий», «Заземляющие проводники» и «Электромагнитные наводки»); ● проводники аналоговой и цифровой земель в левом шкафу на большом участке идут параллельно, поэтому на аналоговой земле могут появить- ся индуктивные и ёмкостные навод- ки от цифровой земли; ● вывод GND блока питания соединён с корпусом шкафа в ближайшей точке, а не на клемме заземления, поэтому по корпусу шкафа течёт ток помехи, проникающий через транс- В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 26. Неправильное заземление интеллектуальных датчиков Рис. 27. Правильное заземление интеллектуальных датчиков Рис. 25. Заземление аналоговых входов через сопротивления для уменьшения помех на «плавающем» входе