Екранування ЗВ

Для захисту елементів вимірювального кола (головним чином лінії звязку та ЗВ) від впливу завад використовують екранування(магнітостатичне, електростатичне та електромагнітне)

Магнітостатичне(див пит 139)

Електростатичне екранування.

Електростатичне екранування (частоти до 4000 Гц) полягає в шунтуванні паразитної ємності (між джерелом і приймачем наведень) на корпус.

Ефективність електростатичного екранування не залежить від товщини і металу екрану. Тому часто електростатичні екрани виконують у вигляді тонкого шару металізованого діелектрика. У трансформаторах часто екран виконують у вигляді не замкнутого кільця з мідної фольги або обмоток, один кінець яких заземлений.

Електричне поле на частотах до 1000 Гц дуже слабо поглинається і в основному екранування здійснюється за рахунок відбиття, із збільшенням частоти відображення зменшується. Якщо в екрані є отвори, щілини рівнв з довжиною хвилі, то всередину екрану потрапляє деяка частина електритичного поля. З метою поліпшення електростатичного екранування особливо

чутливих до завад ланцюгів (наприклад, для передачі синхроімпульсів) на обох сторонах друкованих плат сигнальні та заземлення екранні провідники чергуються таким чином, щоб проти сигнальної лінії, що проходить з одного боку плати завжди розташовувалася заземлена лінія з іншого сторони плати.

При цьому кожна сигнальна лінія виявляється оточеній трьома заземленними лініями (зліва, справа і знизу на протилежній стороні друкованої плати), в результаті чого досягається не тільки ефективне екранування сигнальної лінії від зовнішніх завад але і для корисного сигналу забезпечується подібна волноводу ланцюг від джерела до навантаження.

Електромагнітне екранування

Сутність екранування зводиться до того, що під дією джерела електромагнітної енергії на стороні екрану, зверненої до джерела, виникають заряди, а в його стінках - струми, створюючі в зовнішньому просторі поля, по напруженості близькі до поля джерела, а по напряму - протилежні йому. У результаті всередині екрану відбувається взаємна компенсація полів, а зовні - витіснення зовнішнього поля полями вихрових струмів (еффект відображення). Крім того, відбувається поглинання поля за рахунок втрат на Джоулево теплоту (при протіканні вихрових струмів по стінках екрану) і на перемагнічуванні (якщо екран виконаний з феромагнітного матеріалу).

Захист здійснюється на частотах вище 3000 Гц. Екрани виготовляють з немагнітних і феромагнітних металів, що дає одночасне послаблення електричної і магнітної складових поля. Екранування за рахунок відображення і екранування за рахунок поглинання вносять різний внесок у загальний ефект екранування. Тому при виборі матеріалу для екрану слід враховувати наступні міркування:

1. На частотах понад 1 МГц різко зростає внесок поглинання перешкоди, який в свою чергу можна поліпшити за рахунок меншої питомої опору матеріалу.

2. Тонкі проводящі плівки товщиною до 100 мкм забезпечують достатньо високе постійне послаблення завади в широкому діапазоні частот (до100 МГц).

3. Відображеннязавади мало залежить від частоти, а в основному залежить від

співвідношення хвильового опору повітря в електромагнітному полі і хвильового опору матеріалу екрану.

Матеріали, що мають у своєму складі великий вміст алюмінію, міді, срібла, золота, берилію, марганцю і т.п. тобто матеріалів з питомим опору ρ ≤ 50 ⋅ 10-6 Ом ⋅ мм дають мале значення хвильового опору екрана. Тому, наприклад, алюмінієва, мідна або латунна фольга товщиною

20-30 мкм забезпечує високий ступінь екранування вже на частотах понад 100 КГц

139 Захист від завад викликаної впливом магнітного поля

Магнітостатичних екранування

Захист здійснюється від постійних і повільно мінливих магнітвих полів (частотою 0... 3000 Гц). Екрани виготовляють в основному з феромагнітних матеріалів (пермалой, сталь, ферити) з великою магнітною проникністю. Товщина екрана з металу складає 0, 5... 1, 5 мм. За наявності

такого екрану силові лінії магнітного поля проходять в основному по його стінкам, які володіють малим магнітним опором у порівнянні з опором повітряного простору біля екрану (ефект поглинання).

Ефективність екранування таких полів залежить від магнітної проникності екрану і його товщини, а також від наявності стиків і швів, розташованих перпендикулярно силовим лініям магнітного поля. Цей вид екранування називається магнітним шунтуванням, він дає практично однаковий

Ефект екранування у всьому діапазоні НЧ.

На низьких частотах (менш 100 Гц) магнітне поле поглинається мало і основний захист здійснюється за рахунок відображення. Магнітний екран одинаково придатний для захисту від впливу зовнішнього магнітного поля і зовннього простору від магнітного поля, створеного джерелом всередині екрану.

При екранування постійних магнітних полів слід притримуватися наступних рекомендацій:

- Застосовувати матеріали з можливо більш високою магнітною проникністю;

- Уникати в конструкції екрану стиків і швів;

- Не допускати кріплення елемента, що екранується і оболонки екрану стальними деталями, які можуть утворювати шляху з малим магнітним опором для магнітних силових ліній поля завад;

- Підвищувати ефективність екрану застосовуючи матеріали з великим значенням

магнітної проникності (μ). Так, наприклад, якщо замість сталі взяти пермаллой з μ = 5000 то при тій же товщині екрану ефективність екранування зростає в 3... 5 разів.

141 Підсилення і лінеаризація вихідних сигналів мостів

На рис.2.7 наводиться найпростіша схема підсилення виходу чверть мостового датчика за допомогою одного инверсно включеного операційного підсилювача (ОП). Схема має низьку точність і розбалансує міст (з боку R_F і струму зміщення ОП). Вимагає ретельного підбору резисторів R_F для забезпечення високого коефіцієнта послаблення синфазної складової сигналу (КПСС). Вихід не лінійний. Основні переваги - простота (один ОП) і можливість роботи з однополярним джерелом живлення (вихідний сигнал ОП змінюється від Vs / 2 в обидві сторони).

Рис.2.7. Використання єдиного операційного підсилювача для підсилення виходу чверть мостового датчика.

Істотно кращим методом підсилення сигналів з ​ ​ чверть мостового датчика є застосування для цієї мети інструментального підсилювача (іП), як показано на рис.2.8.

Рис.2.8. Використання інструментального підсилювача для підсилення виходу чверть мостового датчика.

Основними перевагами схеми є перераховані нижче характеристики. Висока точність коефіцієнта перетворення і відсутність розбалансування моста. Високе значення КПСС. Вихід - не лінійний, але може бути просто лінеаризований на цифровому рівні. В якості інструментальних підсилювачів можна використовувати AD620, AD623 або AD627 з однополярним живленням, за умови дотримання обмежень на коефіцієнт передачі і розмаху вихідного сигналу

Існують різні методи лінеаризації, однак, важливо завжди розрізняти лінійністю моста і лінійністю відгуку власне чутливого елемента на вимірюваний фізичний процес. Виробники мостових датчиків рекомендують різні способи лінеаризації, в тому числі: обмеження розмаху зміни величини чутливого елемента, введення нелінійної поправки в активний елемент моста, використання підлаштування резисторів і т.д.

На рис.2.9 показаний 1/4 міст, в якому операційний підсилювач примусово встановлює нуль у вимірювальній діагоналі шляхом подачі компенсуючої напруги зворотної полярності у вимірювальне плече моста. При цьому, вихід в два рази більший, ніж при стандартному включенні, і лінійний навіть при великій зміні величини чутливого елемента (AR).

Рис.2.9. Лінеаризація чверть мостового датчика по Методу 1.

На рис.2.10 показана лінеаризація 1/4 моста шляхом фіксації величини струму через чутливий елемент за допомогою операційного підсилювача. Потрібне біполярне живлення і два операційних підсилювача, а також точне узгодження резисторів R1 і R2.

Рис.2.10. Лінеаризація чверть мостового датчика по Методу 2.

На рис.2.11 показана лінеаризація 1/2 моста, подібна до наведеної на рис.2.9, але має в два рази більшу чутливість. Потрібне біполярне живлення операційного підсилювача і може знадобитися додатковий операційний підсилювач для підсилення виходу.

Рис.2.11. Лінеаризація полумостового датчика по Методу 1.

На рис.2.12 показана лінеаризація 1/2 моста. Джерело опорної напруги, операційний підсилювач і вимірювальний резистор Rs складають джерело струму для збудження моста. Додатковий інструментальний підсилювач використовується для кінцевого підсилення виходу.

142. Імпульсні або ключові, джерела електроживлення в даний час набули поширення не менше, ніж лінійні стабілізатори напруги. Їх основними перевагами є: високий коефіцієнт корисної дії, малі габарити і маса, висока питома потужність.
До недоліків імпульсних джерел електроживлення відносяться: складність схеми, наявність високочастотних шумів і перешкод, збільшення пульсацій вихідної напруги, великий час виходу на робочий режим.

145 Іскробезпе́ чнеелектри́ чнеко́ ло — електричне коло, виконане так, що електричний розряд або нагрівання елементів кола не здатне запалити вибухонебезпечне середовище при певних умовах випробовування.
Іскробезпечні електричні кола поділяють на три рівня:
• особливовибухобезпечні,
• вибухобезпечні,
• підвищеної надійності проти вибуху.
Вид вибухозахисту «іскробезпечне електричне коло» реалізується в ліхтарях, світлосигнальних пристроях, апаратурі управління, сигналізації та зв'язку..

146. В основу класифікації вибухонебезпечних сумішей покладена їх здатність передавати за певних умов вибух через фланцеві зазори (" щілинний захист") в оболонці електроустаткування. За довжиною критичного зазору, при якій із оболонки об'ємом 2, 5 л частота передавання вибуху становить 50% від загальної кількості вибухів, встановлені 4 категорії вибухонебезпечних сумішей (табл. 5.2). Небезпечність суміші зростає від категорії І до категорії ІІС.
Залежно від температури самоспалахування вибухонебезпечні суміші поділяють на шість груп (табл. 5.3).
Таблиця 5.3.
Класифікація газо- та пароповітряних сумішей залежно від температури самоспалахування (ГОСТ 12.1.011-78*)
Група вибухонебезпечної суміші Т1 Т2 Т3 Т4 Т5 Т6
Температура самоспалахування, °С Понад 450 Понад 300…450 Понад 200…300 Понад 135…200 Понад 100…135 Понад 85…100
Здатність суміші передавати вибух через щілинний захист і температуру самоспалахування використовують для отримання початкових даних при виборі вибухозахисного електроустаткування.
Про здатність до займання газоповітряних сумішей судять також за концентраційними межами спалахування. Вибухонебезпечні властивості сумішей парів з повітрям не відрізняються від властивостей сумішей горючих газів з повітрям. Для перших у разі насичених сумішей можна концентраційні межі спалахування насичених парів виражати через температуру рідини, при якій вони утворюються (температурні межі спалахування).
Таблиця 5.2. Класифікація вибухонебезпечних сумішей залежно від довжини зазору між плоскими поверхнями фланців оболонки (ГОСТ 12.1.011-78*)
Категорія вибухонебезпечної суміші І ІІА ІІB ІІС
Довжина зазору, мм Понад 1, 0 Понад 0, 9...1, 0 0, 5...0, 9 Менше за 0, 5

147. Вибух горючого середовища усередині обладнання і виробничих приміщень є однією з найбільш небезпечних надзвичайних ситуацій техногенного характеру. Вибухи у виробничих приміщеннях нерідко є наслідком попередніх вибухів у обладнанні.
Руйнування та пошкодження апаратів, що викликані вибухом, сприяють швидкому поширенню пожежі, збільшенню її масштабів. Вибухи ускладнюють дії підрозділів з пожежогасіння та ліквідації аварій, є причиною травмування і загибелі людей. Тому вибухозахист технологічного обладнання є однією з головних задач у справі забезпечення вибухобезпеки виробництв.
Під вибухом розуміють широке коло явищ, пов’язаних з виділенням великої кількості енергії в обмеженому об’ємі за дуже короткий проміжок часу. Головна ознака вибуху – утворення в локальній зоні підвищеного тиску, поширення в навколишнє середовище вибухової хвилі.
Комплекс методів та засобів захисту технологічного обладнання повинен включати (у послідовності від стадії виникнення горіння):
o запобігання утворення та спалахування горючої суміші усередині технологічного обладнання;
o придушення загорання, що виникає усередині обладнання, на початковій стадії;
o застосування міцного обладнання, яке здатне витримувати повний тиск вибуху;
o використання пристроїв для безпечного скидання вибуху (вибухові клапани та запобіжні мембрани);