Электрические проводники

Электрические проводники являются средой, по которой электрические сигналы распространяются в пространстве. Передаваемый по проводнику сигнал по мере удаления от источника подвергается изменениям, определяемым физическими характеристиками линии передачи. Поэтому проводники должны рассматриваться как отдельный элемент системы «датчик – согласующие цепи – управляющий компьютер». Передача постоянного тока – простая задача в тех случаях, когда импеданс проводника мал по сравнению импедансом приёмника на конце линии.

Передача импульсов или других быстро меняющихся сигналов порождает, как правило, некоторые проблемы. Если длина линии такова, что время распространения сигнала соизмеримо с величиной периода сигнала или временем нарастания, возникают побочные эффекты (скорость света 300 м/мкс). Одним из таких эффектов является отражение сигналов.

Передача электрического сигнала может осуществляться изменением уровня напряжения относительно «земли» − провода с нулевым потенциалом. Такая цепь называется несбалансированной (рис. 2, а).

Другой способ передачи − использование сбалансированной цепи (рис. 2, б). В этом случае по обоим проводам двухпроводной цепи текут токи, имеющие одинаковые амплитуды и противоположную полярность.

Преимущество сбалансированной цепи в том, что она менее чувствительна к внешним возмущениям; наоборот, эта цепь излучает меньшую энергию, поскольку электромагнитные поля отдельных проводников компенсируют друг друга. С другой стороны, сбалансированная линия является таковой только тогда, когда она правильно смонтирована и обслуживается. Несбалансированная цепь значительно более чувствительна к возмущениям, чем сбалансированная, но не требует почти никаких усилий для установки и эксплуатации.

В качестве соединительных проводов в основном используются три типа электрических проводников – простая пара проводов, витая пара и коаксиальный кабель. Соединительные провода измерительной схемы обычно называют сигнальными, в отличие от проводов, использующихся для подвода напряжения питания – силовых проводов.

Рис. 2. Виды цепей

Для организации несбалансированной цепи используется простая пара проводов. Обычно измерительные сигналы от нескольких датчиков, расположенных рядом друг с другом передаются каждый по своей паре проводов, объединённых в один кабель.

Дли систем, требующих более высокую точность измерений и защиту от помех, используется витая пара. Витая пара состоит из двух изолированных медных проводов, свитых вместе. Электрическая цепь на основе витой пары может быть сбалансированной и несбалансированной.

Коаксиальные кабели содержат электрический проводник, изолированный пластиковой оболочкой, которая окружена проводящим плетеным экраном. Благодаря своей геометрии коаксиальный кабель существенно не сбалансирован. Заземлённый экран предотвращает рассеивание энергии с центрального проводника, которое на высоких частотах является весьма заметным возмущающим воздействием. И наоборот, экран предохраняет центральный проводник от влияния внешних возмущений.

Естественно, коаксиальный кабель не может использоваться для организации сбалансированной цепи. Область его применения − передача быстроизменяющихся сигналов.

Дата добавления: 2015-05-10