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Bonjour !
Maurizio Tognolini HEIG-VD / iAi version 1.0 du 4 mai 2009
Cette présentation est inspiré de l’ouvrage de Alain Charoy : Compatibilité électromagnétique 2eme édition;
Dunod ISBN 2-10-049520-8
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Au programme aujourd’hui
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Au programme aujourd’hui
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Au programme aujourd’hui
Effets réducteurs et câbles électriques
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Au programme aujourd’hui
Effets réducteurs et câbles électriques
Définition de l’effet réducteur
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Au programme aujourd’hui
Effets réducteurs et câbles électriques
Définition de l’effet réducteur
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Introduction
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
Il y a trois couplages en mode commun en HF:
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
Il y a trois couplages en mode commun en HF:
1. Couplage par impédance commune que l’on limite par le maillage des masses.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
Il y a trois couplages en mode commun en HF:
1. Couplage par impédance commune que l’on limite par le maillage des masses.
2. Le couplage champ à câble.
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Introduction
Les câbles constituent le point faible d’un système du point de vue CEM.
Réduire les émissions ou améliorer l’immunité à toutes les fréquences s’avère nécessaire.
Pour réduire les perturbations collectés par les câbles il emporte de réduire les couplages en mode commun.
La maîtrise des effets réducteurs est une des principales clés de la CEM:
efficace et peu coûteuse.
Il y a trois couplages en mode commun en HF:
1. Couplage par impédance commune que l’on limite par le maillage des masses.
2. Le couplage champ à câble.
3. La diaphonie entre câbles.
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Introduction 2
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Introduction 2
•
Toute structure conductrice proche des câbles apporte les deux bénéfices suivants:4
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Introduction 2
•
Toute structure conductrice proche des câbles apporte les deux bénéfices suivants:1. Un meilleur maillage des masses. Goulottes métalliques, structures métalliques etc. Le maillage des masses est efficace dés le continu (f=0), n’est pas un effet réducteur car il n’agit pas comme un blindage. La réduction de l'impédance en mode commun est indépendante de la distance câble et masse.
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Introduction 2
•
Toute structure conductrice proche des câbles apporte les deux bénéfices suivants:1. Un meilleur maillage des masses. Goulottes métalliques, structures métalliques etc. Le maillage des masses est efficace dés le continu (f=0), n’est pas un effet réducteur car il n’agit pas comme un blindage. La réduction de l'impédance en mode commun est indépendante de la distance câble et masse.
2. Un effet réducteur proprement dit. Cet effet se cumule avec le précèdent. On l’obtient par la connexion de la masse des équipements aux structures conductrices parallèles et proches des câbles. On bénéficie d’un effet de surblindage qui contrairement au maillage des masses reste efficace en HF. C’est un effet réducteur presque gratuit qui agit par mutuelle inductance.
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Définition d’un effet réducteur
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Définition d’un effet réducteur
L’effet réducteur d’une structure de masses se définit comme l’amplitude de la perturbation en mode commun (tension ou courant) supporté par un câble installe loin des masses par rapport a l’amplitude sur le même câble installé contre la structure conductrice.
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Définition d’un effet réducteur
L’effet réducteur d’une structure de masses se définit comme l’amplitude de la perturbation en mode commun (tension ou courant) supporté par un câble installe loin des masses par rapport a l’amplitude sur le même câble installé contre la structure conductrice.
Par exemple un effet réducteur d’un facteur 5 signifie que un câble qui reçoit une perturbation en MC de 10V (loin des masses) ne reçoit plus que une perturbation en MC de 2V dans le cas ou le câblage est proche du réseau de masses.
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Explication de l’effet réducteur
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Explication de l’effet réducteur
Lors d’une perturbation électromagnétique E, un courant I est induit dans les conducteurs de masse (courants de Foucault). Ce courant I génère (loi de Lenz) un champ H qui s’y oppose (au courant I).
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Explication de l’effet réducteur
Lors d’une perturbation électromagnétique E, un courant I est induit dans les conducteurs de masse (courants de Foucault). Ce courant I génère (loi de Lenz) un champ H qui s’y oppose (au courant I).
Un câble installé très près de la masse est soumis a la fois a la perturbation électromagnétique E, que au champ H généré par le courant I dans le plan de masse. La somme de la perturbation E, et de son effet (champ H) est une perturbation résultante réduite.
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Explication de l’effet réducteur
Lors d’une perturbation électromagnétique E, un courant I est induit dans les conducteurs de masse (courants de Foucault). Ce courant I génère (loi de Lenz) un champ H qui s’y oppose (au courant I).
Un câble installé très près de la masse est soumis a la fois a la perturbation électromagnétique E, que au champ H généré par le courant I dans le plan de masse. La somme de la perturbation E, et de son effet (champ H) est une perturbation résultante réduite.
L’effet réducteur peut être modélisé par une inductance mutuelle M entre le câble victime et le plan de masse.
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Mise en équation de l’effet réducteur
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Mise en équation de l’effet réducteur
La résistance de masse R et l’inductance de fuite F en série au conducteur de masse se comporte comme une impédance commune Zmc. Cette impédance limite l’effet réducteur car un courant Imc provoque une tension U= Imc*Zmc vue par le câble victime.
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Mise en équation de l’effet réducteur
La résistance de masse R et l’inductance de fuite F en série au conducteur de masse se comporte comme une impédance commune Zmc. Cette impédance limite l’effet réducteur car un courant Imc provoque une tension U= Imc*Zmc vue par le câble victime.
Pour que l’effet réducteur soit grand il faut que l’inductance mutuelle M présente une impédance bien supérieure à l'impédance .
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Mise en équation de l’effet réducteur
La résistance de masse R et l’inductance de fuite F en série au conducteur de masse se comporte comme une impédance commune Zmc. Cette impédance limite l’effet réducteur car un courant Imc provoque une tension U= Imc*Zmc vue par le câble victime.
Pour que l’effet réducteur soit grand il faut que l’inductance mutuelle M présente une impédance bien supérieure à l'impédance .
En continu, l’effet réducteur est nul car l’inductance mutuelle n’a aucun effet.
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Mise en équation de l’effet réducteur
La résistance de masse R et l’inductance de fuite F en série au conducteur de masse se comporte comme une impédance commune Zmc. Cette impédance limite l’effet réducteur car un courant Imc provoque une tension U= Imc*Zmc vue par le câble victime.
Pour que l’effet réducteur soit grand il faut que l’inductance mutuelle M présente une impédance bien supérieure à l'impédance .
En continu, l’effet réducteur est nul car l’inductance mutuelle n’a aucun effet.
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Mise en équation de l’effet réducteur
La résistance de masse R et l’inductance de fuite F en série au conducteur de masse se comporte comme une impédance commune Zmc. Cette impédance limite l’effet réducteur car un courant Imc provoque une tension U= Imc*Zmc vue par le câble victime.
Pour que l’effet réducteur soit grand il faut que l’inductance mutuelle M présente une impédance bien supérieure à l'impédance .
En continu, l’effet réducteur est nul car l’inductance mutuelle n’a aucun effet.
En HF l’influence de R devient négligeable apr rapport a M et F le rapport :
plus grande est cette valeur plus grand est l’effet réducteur. L’inductance Lc et la résistance Rc n’interviennent pas dans l’effet réducteur.
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jωM R + jωF
Uv = Umc
Umc
Uv ≈ M + F F
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Exercice
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Exercice
Exprimer la tension Uv récolté entre le conducteur victime et la masse en fonction de Umc.
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Exercice: effet réducteur d’un câble de masse
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20log|Umc(f) Uv(f) |
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Exercice: effet réducteur d’un câble de masse
On installe un câble signal contre un conducteur de masse (de terre) en cuivre d’une section de 35 mm^2. En sachant que M entre câble et le conducteur de terre est de 0.8 µH/m et que F=0.2 µH/m, tracer l’effet réducteur :
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20log|Umc(f) Uv(f) |
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Solution
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Quelques considérations
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
Pour améliorer l’effet réducteur on peut jouer sur deux paramètres:
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
Pour améliorer l’effet réducteur on peut jouer sur deux paramètres:
Augmenter M entre le câble victime et le conducteur de masse.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
Pour améliorer l’effet réducteur on peut jouer sur deux paramètres:
Augmenter M entre le câble victime et le conducteur de masse.
Réduire l’inductance de fuite F du conducteur de masse.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
Pour améliorer l’effet réducteur on peut jouer sur deux paramètres:
Augmenter M entre le câble victime et le conducteur de masse.
Réduire l’inductance de fuite F du conducteur de masse.
On peut augmenter M en mettant un tore ferrite autour de tous les conducteurs.
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Quelques considérations
En plus de l’effet réducteur s’ajoute l’effet de maillage des masses. Une cablette de terre améliore l'équipotentielle aussi en DC, quand l’effet réducteur n’existe pas encore.
L’effet réducteur en tension n’a pas d’unité et ne dépend pas des longueurs des câbles, mais seulement de la géométrie du câble victime par rapport à celle du câble de masse.
Pour une paire bifilaire asymétrique non blindée (pole - mis a la masse des
deux cotés) l’effet réducteur est presque de 4 en HF. Pour une section de cuivre de 1 mm^2 à partir de 20 kHz l’effet réducteur est de 4.
Pour améliorer l’effet réducteur on peut jouer sur deux paramètres:
Augmenter M entre le câble victime et le conducteur de masse.
Réduire l’inductance de fuite F du conducteur de masse.
On peut augmenter M en mettant un tore ferrite autour de tous les conducteurs.
La réduction de F s'obtient avec une réseau de masses dense ou une masse plus enveloppante (goulotte, blindage du câble), cela permet de atteindre un facteur
réducteur de plusieurs centaines en HF. 11
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Autres effets réducteurs
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P erturbation sans plan
P erturbation avec plan = λ 10H
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Autres effets réducteurs
En présence de champ électromagnétique HF un plan ou une tôle de masse est préférable à un conducteur d’accompagnement.
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P erturbation sans plan
P erturbation avec plan = λ 10H
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Autres effets réducteurs
En présence de champ électromagnétique HF un plan ou une tôle de masse est préférable à un conducteur d’accompagnement.
Contre les champs l’effet réducteur d’un plan de masse est d’autant meilleur que le câble est plus près. Il atteint en HF la valeur approximative de :
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P erturbation sans plan
P erturbation avec plan = λ 10H
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Exercice
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Exercice
Effet réducteur d’un plan de masse:
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Exercice
Effet réducteur d’un plan de masse:
On installe une tôle au sol entre des armoires d’un système. Des câbles sont posés sur la tôle, à 5 cm de hauteur. Quel est l’effet réducteur à 100 MHz?
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Solution
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•
Si la distance entre le câble et la tôle dépasse le dixième de la longueur d’onde il n’y a pratiquement plus d’effet réducteur.•
Si la distance devient plus grande par ex Labda/4 il y a même amplification de la perturbation à cause d'interférence constructive et on peut perdre un facteur 2 sur l’effet réducteur.DFEEMTICEM.pdf
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Raccordement des blindages des câbles
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
L’écran d’un câble coaxial sert à la fois de retour de signal interne que de blindage contre les perturbations externes.
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
L’écran d’un câble coaxial sert à la fois de retour de signal interne que de blindage contre les perturbations externes.
Le blindage d’un paire ou d’un toron de conducteurs sert uniquement comme protection. Le retour se fait par des conducteurs protégés.
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
L’écran d’un câble coaxial sert à la fois de retour de signal interne que de blindage contre les perturbations externes.
Le blindage d’un paire ou d’un toron de conducteurs sert uniquement comme protection. Le retour se fait par des conducteurs protégés.
Les câbles blindés sont au moins aussi efficaces en HF que les câbles coaxiaux, ils sont meilleurs en BF si la paire est équilibrée.
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
L’écran d’un câble coaxial sert à la fois de retour de signal interne que de blindage contre les perturbations externes.
Le blindage d’un paire ou d’un toron de conducteurs sert uniquement comme protection. Le retour se fait par des conducteurs protégés.
Les câbles blindés sont au moins aussi efficaces en HF que les câbles coaxiaux, ils sont meilleurs en BF si la paire est équilibrée.
En BF la symétrie des paires permet de s’affranchir des problèmes de ronflette.
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Raccordement des blindages des câbles
L’effet réducteur des câbles blindés dont le blindage est raccordé des deux cotées est le même que celui d’un conducteur d’accompagnement
L’écran d’un câble coaxial sert à la fois de retour de signal interne que de blindage contre les perturbations externes.
Le blindage d’un paire ou d’un toron de conducteurs sert uniquement comme protection. Le retour se fait par des conducteurs protégés.
Les câbles blindés sont au moins aussi efficaces en HF que les câbles coaxiaux, ils sont meilleurs en BF si la paire est équilibrée.
En BF la symétrie des paires permet de s’affranchir des problèmes de ronflette.
Pourquoi un câble blindé est souvent décevant ? Souvent le blindage est
raccordé que d’un côté ou pas raccordé du tout. Son principe de fonctionnement n’est alors plus respecté.
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Aucun raccordement
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Aucun raccordement
Raccorder un écran de câble nulle part est pratique mais presque inutile !
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Aucun raccordement
Raccorder un écran de câble nulle part est pratique mais presque inutile !
Le seul effet favorable est la réduction de la diaphonie capacitive entre paires, cet effet est le même si le blindage est relié que d’un côté également.
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Aucun raccordement
Raccorder un écran de câble nulle part est pratique mais presque inutile !
Le seul effet favorable est la réduction de la diaphonie capacitive entre paires, cet effet est le même si le blindage est relié que d’un côté également.
Les écrans électrostatiques sont transparents en champ magnétique, ils sont donc inefficaces en diaphonie inductive.
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Aucun raccordement
Raccorder un écran de câble nulle part est pratique mais presque inutile !
Le seul effet favorable est la réduction de la diaphonie capacitive entre paires, cet effet est le même si le blindage est relié que d’un côté également.
Les écrans électrostatiques sont transparents en champ magnétique, ils sont donc inefficaces en diaphonie inductive.
Il est acceptable de raccorder un écran interne à la masse de l’étage d’entrée. Ainsi l’étage d’entrée est protégé contre la diaphonie capacitive , en BF , mais peu en HF.
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Aucun raccordement
Raccorder un écran de câble nulle part est pratique mais presque inutile !
Le seul effet favorable est la réduction de la diaphonie capacitive entre paires, cet effet est le même si le blindage est relié que d’un côté également.
Les écrans électrostatiques sont transparents en champ magnétique, ils sont donc inefficaces en diaphonie inductive.
Il est acceptable de raccorder un écran interne à la masse de l’étage d’entrée. Ainsi l’étage d’entrée est protégé contre la diaphonie capacitive , en BF , mais peu en HF.
Contre les perturbations externes un écran non raccordé est parfaitement inefficace, tout au plus il décale es fréquences de résonance (pas relié résonance en Lambda/2, relié d’un coté résonance en Lambda/4)
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Raccordement que d’un côté
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Raccordement que d’un côté
Sert uniquement à protéger les lignes d’un couplage capacitif, la perturbation étant essentiellement un champ électrique BF. Cela peut être utile pour des liaisons à haute impédance.
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Raccordement que d’un côté
Sert uniquement à protéger les lignes d’un couplage capacitif, la perturbation étant essentiellement un champ électrique BF. Cela peut être utile pour des liaisons à haute impédance.
Un raccordement d’un seul coté interdit la circulation d’un courant BF
(uniquement) dans l’écran. Cela évite d’induire une tension différentielle par couplage inductif dans une paire peu symétrique ou un câble coaxial.
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Raccordement que d’un côté
Sert uniquement à protéger les lignes d’un couplage capacitif, la perturbation étant essentiellement un champ électrique BF. Cela peut être utile pour des liaisons à haute impédance.
Un raccordement d’un seul coté interdit la circulation d’un courant BF
(uniquement) dans l’écran. Cela évite d’induire une tension différentielle par couplage inductif dans une paire peu symétrique ou un câble coaxial.
Pour réduire le courant en mode commun il faut limiter la capacité parasite entre la partie hors écran et la masse. A la fréquence de résonance du câble (L
= Lambda/4) la perturbation sur a partie mon blindée est sévère.
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Même pour une fréquence de 50 Hz le couplage peut être gênant pour une
liaison faible amplitude à haute impédance. L’exemple du pick-up est flagrant, le remède est de relier sa masse à celle de l’amplificateur par un conducteur.
Equipotentielle.
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Même pour une fréquence de 50 Hz le couplage peut être gênant pour une
liaison faible amplitude à haute impédance. L’exemple du pick-up est flagrant, le remède est de relier sa masse à celle de l’amplificateur par un conducteur.
Equipotentielle.
Toute canalisation conductrice doit être mise à la terre à l’entrée comme à la sortie, donc à l’entrée de chaque bâtiment. Il serait donc illégal de relier d’un seul coté l’écran d’un câble entre 2 bâtiments ayant des terres séparées. C’est un réel problème pour les câbles de liaison ethernet, il faut donc relier les terres!
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Même pour une fréquence de 50 Hz le couplage peut être gênant pour une
liaison faible amplitude à haute impédance. L’exemple du pick-up est flagrant, le remède est de relier sa masse à celle de l’amplificateur par un conducteur.
Equipotentielle.
Toute canalisation conductrice doit être mise à la terre à l’entrée comme à la sortie, donc à l’entrée de chaque bâtiment. Il serait donc illégal de relier d’un seul coté l’écran d’un câble entre 2 bâtiments ayant des terres séparées. C’est un réel problème pour les câbles de liaison ethernet, il faut donc relier les terres!
Le courant MV d’un câble se mesure facilement avec un pince ampérométrique, quelque soit le raccordement des écrans.
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Même pour une fréquence de 50 Hz le couplage peut être gênant pour une
liaison faible amplitude à haute impédance. L’exemple du pick-up est flagrant, le remède est de relier sa masse à celle de l’amplificateur par un conducteur.
Equipotentielle.
Toute canalisation conductrice doit être mise à la terre à l’entrée comme à la sortie, donc à l’entrée de chaque bâtiment. Il serait donc illégal de relier d’un seul coté l’écran d’un câble entre 2 bâtiments ayant des terres séparées. C’est un réel problème pour les câbles de liaison ethernet, il faut donc relier les terres!
Le courant MV d’un câble se mesure facilement avec un pince ampérométrique, quelque soit le raccordement des écrans.
Une faute courante est de croire que deux écrans non reliés entre eux
(concentriques), reliés chacun d’un coté offrent un blindage efficace. En effet ce n’est pas mieux protégé que avec un seul écran et c’est 100 fois moins bien en HF que avec un seul écran relié aux deux bouts.
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Raccordement bilatéral
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Raccordement bilatéral
Le raccordement bilatéral est le plus efficace pour les perturbations MC en HF.
Même à la fréquence de résonance du câble lorsque la longueur du câble avoisine le demie longueur d’onde l’effet réducteur reste excellent. Aucune surtension ne peut apparaître où que ce soit.
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Raccordement bilatéral
Le raccordement bilatéral est le plus efficace pour les perturbations MC en HF.
Même à la fréquence de résonance du câble lorsque la longueur du câble avoisine le demie longueur d’onde l’effet réducteur reste excellent. Aucune surtension ne peut apparaître où que ce soit.
Au delà de 1 MHz l’effet réducteur avoisine généralement 300. Aucun effet réducteur agit en dessous de 3 kHz.
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Raccordement bilatéral
Le raccordement bilatéral est le plus efficace pour les perturbations MC en HF.
Même à la fréquence de résonance du câble lorsque la longueur du câble avoisine le demie longueur d’onde l’effet réducteur reste excellent. Aucune surtension ne peut apparaître où que ce soit.
Au delà de 1 MHz l’effet réducteur avoisine généralement 300. Aucun effet réducteur agit en dessous de 3 kHz.
Pour les fréquences basses le mode commun s’ajoute entièrement à la tension utile.
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Raccordement bilatéral
Le raccordement bilatéral est le plus efficace pour les perturbations MC en HF.
Même à la fréquence de résonance du câble lorsque la longueur du câble avoisine le demie longueur d’onde l’effet réducteur reste excellent. Aucune surtension ne peut apparaître où que ce soit.
Au delà de 1 MHz l’effet réducteur avoisine généralement 300. Aucun effet réducteur agit en dessous de 3 kHz.
Pour les fréquences basses le mode commun s’ajoute entièrement à la tension utile.
L’effet réducteur se met en équation comme un conducteur
d'accompagnement. Seul les valeurs de F et R et M sont différents. En effet on aura F = 2.5nH/m pour un coax et de 0.25 µH/m pour une paire bifilaire. Dans les deux cas la mutuelle avoisine les 1 µH/m.
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Inductance de transfert
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Ω/m
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Inductance de transfert
L’inductance de transfert Zt se compose de la résistance linéique du blindage R et de son inductance de fuite L. L’inductance mutuelle n’intervient pas dans Zt.
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Ω/m
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Inductance de transfert
L’inductance de transfert Zt se compose de la résistance linéique du blindage R et de son inductance de fuite L. L’inductance mutuelle n’intervient pas dans Zt.
Zt est donnée par le fabricants en , l'impédance de transfert multiplié par la longueur du câble donne l'impédance de couplage entre le courant d’écran et le signal transmis.
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Ω/m
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Impédance de transfert
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mΩ/m
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Impédance de transfert
Zt dépend uniquement du blindage et non des conducteurs de l’âme.
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mΩ/m
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Impédance de transfert
Zt dépend uniquement du blindage et non des conducteurs de l’âme.
Dans la figure suivante Zt pour deux câbles coaxiaux à simple ou double
tresse. l'impédance de transfert peut atteindre des valeurs inférieurs à 1
@ 10 MHz pour des câbles dits à haute immunité comme le RG55/KX13.
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mΩ/m
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Exercice
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Exercice
Effet réducteur d’un câble coaxial
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Exercice
Effet réducteur d’un câble coaxial
Un câble coaxial à simple tresse (RG58) d’une longueur L = 3m subit un courant en mode commun Imc= 10mA à 10 MHz. Quelle est la tension qui s’ajoute au signal transmis?
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Exercice
Effet réducteur d’un câble coaxial
Un câble coaxial à simple tresse (RG58) d’une longueur L = 3m subit un courant en mode commun Imc= 10mA à 10 MHz. Quelle est la tension qui s’ajoute au signal transmis?
Même question pour un double blindage (RG55) et pour des câbles longs.
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Exercice
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Exercice
Comparaison UTP/STP pour un réseau informatique local rapide.
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Exercice
Comparaison UTP/STP pour un réseau informatique local rapide.
Un réseau local moderne transmet sur 100 m un débit de données de l’ordre de 150 Mb/s. Sachant que l’on demande de respecter la classe b en émission
rayonnée et garantir une immunité en MC de 10V de tension modulée à
80%selon le test 61000-4-6, est il possible d’utiliser une paire non blindée (UTP) ou est il nécessaire de utiliser une paire blindée (STP) ?
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Solution
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Quelques Règles Simples
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
2. Les signaux à transmettre sont à bas niveau: lorsque le niveau du bruit tolérable en BF est inférieur à quelques mV sur paire blindée dans un environnement normal (industrie, médical, bureau), et de 1V sur un câble coaxial.
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
2. Les signaux à transmettre sont à bas niveau: lorsque le niveau du bruit tolérable en BF est inférieur à quelques mV sur paire blindée dans un environnement normal (industrie, médical, bureau), et de 1V sur un câble coaxial.
3. Il peut exister en BF une tension de mode commun, entre extrémités de câble, supérieure à la tension de bruit tolérable multiplié par le CMRR de la liaison.
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
2. Les signaux à transmettre sont à bas niveau: lorsque le niveau du bruit tolérable en BF est inférieur à quelques mV sur paire blindée dans un environnement normal (industrie, médical, bureau), et de 1V sur un câble coaxial.
3. Il peut exister en BF une tension de mode commun, entre extrémités de câble, supérieure à la tension de bruit tolérable multiplié par le CMRR de la liaison.
4. La transmission du signal s’effectue en tension et non en courant.
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
2. Les signaux à transmettre sont à bas niveau: lorsque le niveau du bruit tolérable en BF est inférieur à quelques mV sur paire blindée dans un environnement normal (industrie, médical, bureau), et de 1V sur un câble coaxial.
3. Il peut exister en BF une tension de mode commun, entre extrémités de câble, supérieure à la tension de bruit tolérable multiplié par le CMRR de la liaison.
4. La transmission du signal s’effectue en tension et non en courant.
5. L’écran dont on parle est celui immédiatement autour des conducteurs signaux.
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Quelques Règles Simples
Raccorder un câble blindé que d’un côté n’est possible que si les 5 règles suivantes sont respectées:
1. Les signaux à transmettre sont à BF, toute l’énergie d signal se trouve dans une bande située entre 0 et quelques kHz.
2. Les signaux à transmettre sont à bas niveau: lorsque le niveau du bruit tolérable en BF est inférieur à quelques mV sur paire blindée dans un environnement normal (industrie, médical, bureau), et de 1V sur un câble coaxial.
3. Il peut exister en BF une tension de mode commun, entre extrémités de câble, supérieure à la tension de bruit tolérable multiplié par le CMRR de la liaison.
4. La transmission du signal s’effectue en tension et non en courant.
5. L’écran dont on parle est celui immédiatement autour des conducteurs signaux.
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Cas du capteur isolé non blindé
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Cas du capteur isolé non blindé
Si le capteur n’est pas blindé la partie extérieure au blindage est soumise aux champs. Cette portion non blindée devrait rester la plus petite possible
(quelques cm au max).
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Cas du capteur isolé non blindé
Si le capteur n’est pas blindé la partie extérieure au blindage est soumise aux champs. Cette portion non blindée devrait rester la plus petite possible
(quelques cm au max).
Une possibilité est d’introduire un filtre passif PB à l’entrée de l’électronique.
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Cas du capteur isolé non blindé
Si le capteur n’est pas blindé la partie extérieure au blindage est soumise aux champs. Cette portion non blindée devrait rester la plus petite possible
(quelques cm au max).
Une possibilité est d’introduire un filtre passif PB à l’entrée de l’électronique.
A des fréquences correspondantes à la résonance du câble L = Lambda/4 la liaison est particulièrement vulnérable.
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Cas du capteur isolé non blindé
Si le capteur n’est pas blindé la partie extérieure au blindage est soumise aux champs. Cette portion non blindée devrait rester la plus petite possible
(quelques cm au max).
Une possibilité est d’introduire un filtre passif PB à l’entrée de l’électronique.
A des fréquences correspondantes à la résonance du câble L = Lambda/4 la liaison est particulièrement vulnérable.
Il est possible d'amortir cette résonance en mettant un circuit R-C série entre le blindage du câble et la masse du châssis.
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Raccordement optimal en laboratoire d’un capteur non isolé.
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Raccordement optimal en laboratoire d’un capteur non isolé.
Le cas le plus difficile est celui où le capteur à un pôle relié à la masse (cas typique d’un thermocouple ou d’une jauge de contrainte).
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Raccordement optimal en laboratoire d’un capteur non isolé.
Le cas le plus difficile est celui où le capteur à un pôle relié à la masse (cas typique d’un thermocouple ou d’une jauge de contrainte).
Il faut rejeter le MC en BF par un étage amplificateur avec grand CMRR.
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Raccordement optimal en laboratoire d’un capteur non isolé.
Le cas le plus difficile est celui où le capteur à un pôle relié à la masse (cas typique d’un thermocouple ou d’une jauge de contrainte).
Il faut rejeter le MC en BF par un étage amplificateur avec grand CMRR.
Entre réseau proches avec des masses bien maillées un ampli
d’instrumentation suffit, pour des connexions à plus longue distance une liaison opto-couplée est nécessaire.
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Raccordement optimal en laboratoire d’un capteur non isolé.
Le cas le plus difficile est celui où le capteur à un pôle relié à la masse (cas typique d’un thermocouple ou d’une jauge de contrainte).
Il faut rejeter le MC en BF par un étage amplificateur avec grand CMRR.
Entre réseau proches avec des masses bien maillées un ampli
d’instrumentation suffit, pour des connexions à plus longue distance une liaison opto-couplée est nécessaire.
Cette connexion est réservée à un branchement de labo car il faut
volontairement laisser non connecté le blindage du câble au boîtier de l’ampli.
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Raccordement industriel proposé pour un capteur non isolé
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Raccordement industriel proposé pour un capteur non isolé
Pour un raccordement industriel on préférera la version ci dessous, un filtre
passif PB est relié à l’entrée de l’amplificateur et le blindage n’est pas connecté au niveau du capteur.
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Raccordement industriel proposé pour un capteur non isolé
Pour un raccordement industriel on préférera la version ci dessous, un filtre
passif PB est relié à l’entrée de l’amplificateur et le blindage n’est pas connecté au niveau du capteur.
A défaut de connecter le blindage du coté capteur on relie un RC série entre le blindage du câble et le châssis du capteur, ceci attenue la résonance du câble.
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Application
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Application
Raccordement d’écran coté réception et dissymétrie d’impédances
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Application
Raccordement d’écran coté réception et dissymétrie d’impédances
Une paire bifilaire blindée longue de 100m ayant une capacité MC de 140pF/m relie un circuit non flottant (sortie - à la masse) avec une résistance de sortie de 600 ohm à un AO à grand CMRR. Quelle tension MC collecte-t-on avec Umc=1V
@50Hz si l’écran n’est relié à la masse que du coté réception?
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Conséquences de la règle de raccordement
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Conséquences de la règle de raccordement
1. Si les signaux à transmettre ont leur bande de fréquence au dessus de environ 2 kHz un filtre PH en entrée de l’électronique est conseillé, ce qui permet de réduire les perturbations BF. Dans ce cas on reliera les blindages des deux cotées.
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