Daugumos matavimo prietaisų keitiklių veikimo principas pagrįstas elektrinių ir magnetinių energijų keitimu, todėl šalia esančių šaltinių matavimo priemonių viduje indukuojami elektriniai ir magnetiniai laukai iškreipia elektros ir magnetinės energijos konversijos pobūdį matavimo prietaise. Norint apsaugoti jautrius prietaisų elementus nuo vidinių ir išorinių elektrinių ir magnetinių laukų poveikio, naudojamas ekranavimas.

Bet kurios erdvės srities magnetinis ekranavimas reiškia magnetinio lauko susilpnėjimą šioje srityje, apribojant jį apvalkalu, pagamintu iš minkštų magnetinių medžiagų. Praktikoje naudojamas ir kitas ekranavimo būdas, kai į apvalkalą įdedamas magnetinio lauko šaltinis, taip apribojant pastarojo plitimą į aplinką.

Ekranavimo pagrindai remiasi elektrinių ir magnetinių laukų sklidimo teorija. Skleidžiama energija perduodama elektromagnetiniu lauku. Kai laukas laikui bėgant keičiasi, jo elektriniai ir magnetiniai komponentai egzistuoja vienu metu ir vienas iš jų gali būti didesnis už kitą. Jei elektrinis komponentas yra didesnis, tada laukas laikomas elektriniu, jei magnetinis komponentas yra didesnis, tada laukas laikomas magnetiniu. Paprastai laukas turi ryškų pobūdį šalia jo šaltinio bangos ilgio atstumu. Laisvoje erdvėje, dideliu atstumu nuo energijos šaltinio (palyginti su bangos ilgiu), abu lauko komponentai turi vienodą energijos kiekį. Be to, bet kuris elektromagnetiniame lauke esantis laidininkas būtinai vėl sugeria ir išspinduliuoja energiją, todėl net nedideliais atstumais nuo tokio laidininko santykinis energijos pasiskirstymas skiriasi nuo energijos pasiskirstymo laisvoje erdvėje.

Elektrinė (elektrostatinė) lauko dedamoji atitinka laidininko įtampą, o magnetinė (elektromagnetinė) – srovę. Tam tikros elektros grandinės vieno ar kito ekranavimo laipsnio poreikio nustatymas, taip pat vieno ar kito tipo ekrano pakankamumo nustatymas yra beveik neapskaičiuojamas techniniais skaičiavimais, nes teoriniai atskirų paprastų problemų sprendimai yra nepriimtini sudėtingoms. elektros grandinės, susidedančios iš savavališkai išdėstytų elementų, skleidžiančių elektromagnetinę energiją įvairiomis kryptimis, erdvės. Norint apskaičiuoti ekraną, reikėtų atsižvelgti į visų šių atskirų spindulių įtaką, o tai neįmanoma. Todėl šioje srityje dirbantis dizaineris turi aiškiai suprasti kiekvienos ekranavimo dalies fizinį veikimą, santykinę svarbą ekrano dalių komplekse ir mokėti atlikti apytikslius ekrano efektyvumo skaičiavimus.

Pagal veikimo principą išskiriami elektrostatiniai, magnetostatiniai ir elektromagnetiniai ekranai.

Metalinio ekrano ekranavimo efektą lemia dvi priežastys: lauko atspindys nuo ekrano ir lauko susilpnėjimas praeinant per metalą. Kiekvienas iš šių reiškinių nepriklauso vienas nuo kito ir turi būti vertinamas atskirai, nors bendras ekranavimo efektas yra abiejų rezultatas.

Elektrostatinis ekranavimas – tai elektrinio lauko uždarymas ekrano metalinės masės paviršiuje ir elektros krūvių perkėlimas į prietaiso korpusą (1 pav.).

Jei tarp konstrukcinio elemento A, kuris sukuria elektrinį lauką, ir elemento B, kuriam šio lauko įtaka yra žalinga, įdedamas ekranas B, prijungtas prie gaminio korpuso (žemės), tada jis perims elektros energiją. linijos, apsaugančios elementą B nuo žalingos elemento A įtakos. Vadinasi, elektrinis laukas gali būti patikimai ekranuotas net ir labai plonu metalo sluoksniu.

Indukuoti krūviai yra ant išorinio ekrano paviršiaus taip, kad elektrinis laukas ekrano viduje būtų lygus nuliui.

Magnetostatinis ekranavimas pagrįstas magnetinio lauko uždarymu ekrano storyje, dėl kurio padidėjo magnetinis pralaidumas. Ekrano medžiagos magnetinis laidumas turi būti žymiai didesnis už aplinkos magnetinį laidumą. Magnetostatinio ekrano veikimo principas parodytas 2 pav.

Konstrukcinio elemento (šiuo atveju vielos) sukurtas magnetinis srautas yra uždarytas magnetinio ekrano sienelėse dėl mažos magnetinės varžos. Kuo didesnis tokio ekrano magnetinis pralaidumas ir storis, tuo didesnis tokio ekrano efektyvumas.

Magnetostatinis ekranas naudojamas tik esant pastoviam laukui arba žemų dažnių lauko kitimo diapazone.

Elektromagnetinis ekranavimas pagrįstas kintamo magnetinio lauko sąveika su jo sukeliamomis sūkurinėmis srovėmis ekrano laidžiosios medžiagos storyje ir paviršiuje. Elektromagnetinio ekranavimo principas parodytas fig. 3. Jei varinis cilindras (ekranas) yra patalpintas vienodo magnetinio srauto kelyje, tada jame bus sužadinamas kintamasis E.M.F, kuris savo ruožtu sukurs kintamąsias sūkurines sroves. Šių srovių magnetinis laukas bus uždaras (3b pav.); cilindro viduje jis bus nukreiptas į jaudinantį lauką, o už jo - ta pačia kryptimi kaip ir jaudinantis laukas. Susidaręs laukas pasirodo susilpnėjęs (3c pav.) cilindro viduje ir sustiprintas išorėje, t.y. poslinkis atsiranda iš cilindro užimamos erdvės, o tai yra jo ekranavimo efektas.

Elektromagnetinio ekranavimo efektyvumas didėja didėjant atvirkštiniam laukui, kuris bus tuo didesnis, kuo didesnės sūkurinės srovės teka per cilindrą, t.y. tuo didesnis cilindro elektrinis laidumas.

Galima apskaičiuoti magnetinio lauko susilpnėjimą metalu. Jis yra proporcingas ekrano storiui, sūkurinės srovės koeficientui ir lauko dažnio, magnetinio pralaidumo ir ekrano medžiagos laidumo sandaugai.

Ekranuojant gaminio elementus magnetostatiniais ir elektromagnetiniais ekranais, reikia atsižvelgti į tai, kad jie bus veiksmingi ir kaip elektrostatiniai ekranai, jei bus patikimai prijungti prie įrenginio korpuso.

Įranga, instrumentai ir įrankiai

Atliekant darbus naudojami: elektromagnetiniam laukui sukurti instaliacija; specialios formos signalų generatorius G6-26; matavimo ritė elektromagnetinio lauko stiprumui įvertinti; osciloskopas S1-64; voltmetras; ekranų rinkinys iš įvairių medžiagų.

Sinuso bangos signalas tiekiamas iš įrenginio signalų generatoriaus per žeminamąjį transformatorių. Norint prijungti matavimo ritę 5 prie osciloskopo ir elektromagnetinio lauko sužadinimo ritę 1 prie signalų generatorių, 6 ir 7 gnybtų lizdai yra pritvirtinti prie įrenginio pagrindo 3 Įrenginys įjungiamas perjungimo jungikliu 8.

Ekrano medžiagai apibūdinti naudojamos dar dvi prasiskverbimo gylio reikšmės: x 0,1, x 0,01, kurios apibūdina lauko stiprumo tankio (skylės) sumažėjimą 10 ir 100 kartų, palyginti su jo paviršiaus verte.

kurios pateiktos įvairių medžiagų informacinėse lentelėse. 2 lentelėje parodytos vario, aliuminio, plieno ir permalijo vertės x0, x0,1, x0,01.

Renkantis ekrano medžiagą patogu naudoti ekranavimo efektyvumo kreives, parodytas 4 pav.

Magnetinių ekranų lydinių charakteristikos

Lydiniai su dideliu magnetiniu pralaidumu naudojami kaip medžiagos magnetiniams ekranams silpnuose laukuose. Permalojus, kurie priklauso kaliųjų lydinių grupei, turinčiai didelį magnetinį laidumą, gerai apdorojami pjaustant ir štampuojant. Pagal savo sudėtį permalijai paprastai skirstomi į mažai nikelio turinčius (40–50 % Ni) ir daug nikelio turinčius (72–80 % Ni). Siekiant pagerinti elektromagnetines ir technologines savybes, permallodai dažnai legiruojami su molibdenu, chromu, siliciu, kobaltu, variu ir kitais elementais. Pagrindiniai šių lydinių elektromagnetinės kokybės rodikliai yra pradinio µ pradinio ir didžiausio µ max magnetinio pralaidumo reikšmės. Permallojų koercinė jėga H c turi būti kuo mažesnė, o elektrinė savitoji varža ρ ir soties įmagnetinimas M s – kuo didesnės. Šių Fe-Ni dvejetainio lydinio parametrų priklausomybė nuo nikelio procento parodyta Fig. 5.

Charakteristikos µ inicialas (5 pav.) turi du maksimumus – santykinę (1) ir absoliučią (2). Santykinio minimumo sritis, apribota 40–50 % nikelio, atitinka permaliodą, kuriame yra mažai nikelio, o absoliutaus maksimumo sritis, apribota 72–80 % nikelio kiekiu, atitinka daug nikelio turintį permaliodą. Pastarasis taip pat turi didžiausią vertę µ max. Srovės charakteristikos µ 0 M s ir ρ (5 pav.) rodo, kad mažai nikelio turinčio permalijo magnetinis įsotinimas ir elektrinė varža yra žymiai didesni nei daug nikelio turinčio permalijo. Šios aplinkybės išskiria mažai nikelio turinčių ir daug nikelio turinčių permalojų naudojimo sritis

Mažai nikelio turintis permaliodas naudojamas gaminant magnetinius ekranus, veikiančius silpnuose pastoviuose magnetiniuose laukuose. Su siliciu ir chromu legiruotas mažai nikelio turintis permalijus naudojamas aukštesniu dažniu.

Lydiniai 79НМ, 80НХС, 81НМА, 83НФ su didžiausiu magnetiniu pralaidumu silpnuose magnetiniuose laukuose ir soties indukcija 0,5 -0,75 Tesla magnetiniams ekranams, magnetinių stiprintuvų šerdims ir bekontaktėms relėms. Lydiniai 27KH, 49KH, 49K2F ir 49K2FA, turintys didelę techninę soties indukciją (2,1–2,25 T), naudojami magnetiniams ekranams, apsaugantiems įrangą nuo stiprių magnetinių laukų poveikio.

Saugos reikalavimai

Prieš pradėdami

Suprasti laboratorinės kontrolės ir matavimo įrangos vietą ir paskirtį.
Paruoškite darbo vietą saugiam darbui: pašalinkite nereikalingus daiktus nuo stalo ir įrengimo.
Patikrinkite: įžeminimo sistemos buvimą ir tinkamumą eksploatuoti, montavimo korpuso vientisumą, maitinimo laidus, kištukines jungtis. Nepradėkite darbo, jei nuimtos laboratorijos įrengimo (stovo) apsauginės plokštės.

Darbo metu

Darbus galima atlikti tik su darbiniais įrenginiais.
Laboratorinių įrenginių pastatų ventiliacijos angų (žaliuzų) užkimšti pašaliniais objektais negalima.
Nepalikite įrenginio įjungto net trumpam išvykę.
Nutrūkus elektrai, įrenginys turi būti išjungtas.

Avarinėse situacijose

Laboratorinis įrenginys turi būti nedelsiant išjungtas šiais atvejais:

nelaimingas atsitikimas ar grėsmė žmonių sveikatai;
kvapo, būdingo degančiai izoliacijai, plastikui, dažams, atsiradimas;
traškėjimo, spragtelėjimo, kibirkščiavimo atsiradimas;
pažeista kištuko jungtis arba elektros laidas, tiekiantis instaliaciją.

Baigus darbą

Išjunkite laboratorinį įrenginį ir matavimo prietaisus.
Atjunkite montavimo ir matavimo prietaisus nuo tinklo. Sutvarkykite savo darbo vietą.
Pašalinkite pašalinius daiktus ir pašalinkite visas galimas šiukšles (nereikalingą popierių).

Užduotis ir tyrimo metodika

Eksperimentiškai nustatyti įvairių medžiagų elektromagnetinėms medžiagoms efektyvaus panaudojimo sritis, keičiant elektromagnetinio lauko dažnius nuo 102 iki 104 Hz.

Elektromagnetinio lauko kūrimo įrenginį prijunkite prie signalo generatoriaus. Prijunkite matavimo ritę prie osciloskopo įvesties ir voltmetro. Išmatuokite signalo amplitudę U, proporcingą elektromagnetinio lauko stiprumui lauko sužadinimo ritės cilindriniame rėme. Uždenkite matavimo ritę ekranu

Išmatuokite signalo iš matavimo ritės amplitudę U'. Nustatykite ekranavimo efektyvumą

tam tikru dažniu ir užsirašykite į lentelę (žr. priedą).

Atlikite matavimus pagal 5.1.1 punktą. 100, 500, 1000, 5000, 104 Hz dažniams. Nustatykite ekranavimo efektyvumą kiekvienam dažniui.

Išbandyti ekrano pavyzdžiai. Eksperimentinis magnetinių ekranų medžiagų savybių tyrimas atliekamas naudojant mėginius in

cilindrinių stiklų 9 pavidalu (6 pav.), kurių pagrindiniai parametrai pateikti 3 lentelėje.

Ekranai gali būti vieno sluoksnio arba daugiasluoksniai su oro tarpu tarp jų, cilindriniai arba stačiakampio skerspjūvio. Ekrano sluoksnių skaičius gali būti skaičiuojamas naudojant gana sudėtingas formules, todėl rekomenduojama sluoksnių skaičių pasirinkti pagal žinynuose pateiktas ekranavimo efektyvumo kreives.

1 - elektromagnetinio lauko sužadinimo ritė;

2 - nemagnetinis rėmas;

3 - nemagnetinė bazė;

4 - žeminamasis transformatorius;

5 - matavimo ritė;

6 ir 7 - gnybtų lizdai;

8 - perjungimo jungiklis;

9 - magnetinis ekranas;

10 - signalų generatorius;

11 - osciloskopas;

12 - voltmetras.

Atlikite ekranų, pagamintų iš paprasto kokybiško plieno, permaliuoto, aliuminio, vario, žalvario, matavimus.

Remdamiesi matavimo rezultatais, sudarykite įvairių medžiagų ekranavimo efektyvumo kreives, panašias į 4 pav. Išanalizuokite eksperimento rezultatus. Palyginkite eksperimento rezultatus su pamatiniais duomenimis ir padarykite išvadas.

Eksperimentiškai nustatyti ekrano sienelės (stiklo) storio įtaką ekranavimo efektyvumui.

Medžiagoms, turinčioms didelį magnetinį laidumą (plieną, permaliodą), atlikite eksperimentą elektromagnetiniame lauke, kurio dažniai yra 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz, pagal metodą, aprašytą ekranams su skirtingo sienelių storiu.

Medžiagoms, turinčioms elektros laidumą (varis, aliuminis), eksperimentą atlikite 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz dažniais pagal aprašytą metodą.

Išanalizuokite eksperimento rezultatus. Palyginkite eksperimento rezultatus su 1 lentelėje pateiktais duomenimis. Padarykite išvadas

LITERATŪRA

1. Grodnev I. I. Elektromagnetinis ekranavimas plačiame dažnių diapazone. M.: Bendravimas. 1972. - 275 p.

2. Prietaisų projektavimas. 2 knygose. / Red. V. Krause; Per. su juo. V.N. Palyanova; Red. O.F. Tiščenka. - Knyga 1-M.: Mechanikos inžinerija, 1987 m.

3. Prietaisų gamybos ir automatizavimo medžiagos: Katalogas / pod. red. Yu.M. Pyatina. - 2 leidimas. Perdirbta Ir papildomai - M.: Mechanikos inžinerija, 1982 m.

4. Oberganas A.N. Matavimo prietaisų dizainas ir technologija. Studijų vadovas. - Tomskas, Rotaprint TPI. 1987. - 95 p.

5. Govorkovas V.A. Elektriniai ir magnetiniai laukai. - M. Svyazizdatas, 1968 m.

6. Sinusinio signalo generatorius G6-26. Techninis aprašymas ir naudojimo instrukcijos. 1980 m – 88-ieji.

7. Osciloskopas S1-64. Techninis aprašymas ir naudojimo instrukcijos.

Mokomasis ir metodinis vadovas

Sudarė: Gormakovas A. N., Martemjanovas V. M.

Kompiuterinis spausdinimas ir maketavimas V. S. Ivanova

Magnetiniam laukui apsaugoti naudojami du būdai:

Apėjimo metodas;

Ekrano magnetinio lauko metodas.

Pažvelkime atidžiau į kiekvieną iš šių metodų.

Magnetinio lauko manevravimo su ekranu būdas.

Magnetinio lauko manevravimo su ekranu metodas naudojamas apsaugoti nuo pastovaus ir lėtai kintančio kintamo magnetinio lauko. Ekranai pagaminti iš feromagnetinių medžiagų, turinčių didelę santykinę magnetinę skvarbą (plienas, permalijus). Jei yra ekranas, magnetinės indukcijos linijos daugiausia eina išilgai jo sienelių (8.15 pav.), kurių magnetinė varža yra maža, palyginti su oro erdve ekrano viduje. Ekranavimo kokybė priklauso nuo ekrano magnetinio pralaidumo ir magnetinės grandinės varžos, t.y. Kuo storesnis ekranas ir kuo mažiau siūlių ir jungčių skersai magnetinės indukcijos linijų krypties, tuo didesnis ekranavimo efektyvumas.

Magnetinio lauko poslinkio ekranu metodas.

Kintamiems aukšto dažnio magnetiniams laukams ekranuoti naudojamas magnetinio lauko išstūmimo ekranu metodas. Šiuo atveju naudojami ekranai, pagaminti iš nemagnetinių metalų. Ekranavimas pagrįstas indukcijos reiškiniu. Čia naudingas indukcijos reiškinys.

Vienodo kintamo magnetinio lauko kelyje pastatykime varinį cilindrą (8.16a pav.). Jame bus sužadinami kintami ED, kurie savo ruožtu sukurs kintamąsias indukcines sūkurines sroves (Foucault sroves). Šių srovių magnetinis laukas (8.16b pav.) bus uždaras; cilindro viduje jis bus nukreiptas į jaudinantį lauką, o už jo - ta pačia kryptimi kaip ir jaudinantis laukas. Gautas laukas (8.16 pav., c) pasirodo susilpnėjęs prie cilindro ir sutvirtėjęs už jo ribų, t.y. laukas yra išstumtas iš cilindro užimamos erdvės, tai yra jo ekranavimo efektas, kuris bus efektyvesnis, tuo mažesnė cilindro elektrinė varža, t.y. juo didesnės sūkurinės srovės teka juo.

Dėl paviršiaus efekto („odos efekto“) sūkurinių srovių tankis ir kintamo magnetinio lauko intensyvumas mažėja eksponentiškai, kai giliau patenkama į metalą.

, (8.5)

Kur (8.6)

– lauko ir srovės sumažėjimo indikatorius, kuris vadinamas lygiavertis įsiskverbimo gylis.

Čia yra santykinis medžiagos magnetinis pralaidumas;

– vakuumo magnetinis pralaidumas, lygus 1,25*10 8 g*cm -1;

– medžiagos savitoji varža, Ohm*cm;

– dažnis, Hz.

Ekvivalentiško įsiskverbimo gylio reikšmė yra patogi sūkurinių srovių ekranavimo efektui apibūdinti. Kuo mažesnis x0, tuo didesnį magnetinį lauką jie sukuria, išstumiantį išorinį imtuvo šaltinio lauką iš ekrano užimamos erdvės.

Nemagnetinei medžiagai, kurios formulė (8.6) =1, ekranavimo efektą lemia tik ir . Ką daryti, jei ekranas pagamintas iš feromagnetinės medžiagos?

Jei jie lygūs, efektas bus geresnis, nes >1 (50..100) ir x 0 bus mažesni.

Taigi, x 0 yra sūkurinių srovių ekranavimo efekto kriterijus. Įdomu įvertinti, kiek kartų srovės tankis ir magnetinio lauko stiprumas sumažėja gylyje x 0, palyginti su tuo, kas yra paviršiuje. Norėdami tai padaryti, pakeičiame x = x 0 į formulę (8.5), tada

iš kurio matyti, kad gylyje x 0 srovės tankis ir magnetinio lauko stiprumas sumažėja e kartų, t.y. iki 1/2,72 vertės, kuri yra 0,37 paviršiaus tankio ir įtempimo. Kadangi laukas silpnėja tik 2,72 karto gylyje x 0 nepakanka ekranavimo medžiagai apibūdinti, tada naudokite dar dvi prasiskverbimo gylio x 0,1 ir x 0,01 reikšmes, kurios apibūdina srovės tankio ir lauko įtampos kritimą 10 ir 100 kartų nuo jų verčių paviršiuje.

Išreikškime reikšmes x 0,1 ir x 0,01 per reikšmę x 0, remdamiesi (8,5) išraiška, sukuriame lygtį

IR ,

nusprendę, kurią gausime

x 0,1 =x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

Remiantis (8.6) ir (8.7) formulėmis įvairioms ekranavimo medžiagoms, literatūroje pateikiamos prasiskverbimo gylių reikšmės. Aiškumo sumetimais tuos pačius duomenis pateikiame 8.1 lentelės forma.

Lentelėje matyti, kad visiems aukštiems dažniams, pradedant nuo vidutinių bangų diapazono, labai efektyvus yra iš bet kokio metalo pagamintas ekranas, kurio storis 0,5...1,5 mm. Renkantis ekrano storį ir medžiagą, nereikėtų vadovautis elektrinėmis medžiagos savybėmis, o vadovautis mechaninio stiprumo, standumo, atsparumo korozijai, atskirų dalių sujungimo ir mažo atsparumo pereinamųjų kontaktų lengvumo, litavimo, suvirinimo paprastumo ir kt.

Iš lentelės duomenų matyti, kad esant didesniems nei 10 MHz dažniams, vario ir tuo labiau sidabro plėvelė, kurios storis mažesnis nei 0,1 mm, suteikia reikšmingą ekranavimo efektą. Todėl, esant dažniams, viršijantiems 10 MHz, gana priimtina naudoti ekranus, pagamintus iš folijos getinakso ar kitos izoliacinės medžiagos, padengtos variu ar sidabru.

Plienas gali būti naudojamas kaip ekranai, tačiau tiesiog reikia atsiminti, kad dėl didelės varžos ir histerezės reiškinio plieninis ekranas gali sukelti didelių nuostolių ekranavimo grandinėse.

MAGNETINIS EKRANAS(magnetinė apsauga) – objekto apsauga nuo magnetinio poveikio. laukai (pastovūs ir kintamieji). Modernus Daugelio mokslo sričių (geologijos, paleontologijos, biomagnetizmo) ir technologijų (kosmoso tyrimai, branduolinė energetika, medžiagų mokslas) tyrimai dažnai siejami su labai silpnų magnetinių laukų matavimais. laukai ~10 -14 -10 -9 T plačiame dažnių diapazone. Išoriniai magnetiniai laukai (pavyzdžiui, Žemės laukas T su T triukšmu, elektros tinklų ir miesto transporto magnetinis triukšmas) stipriai trikdo labai jautrių prietaisų darbą. magnetometrinis įranga. Magnetinio poveikio sumažinimas laukai stipriai lemia magnetinių laukų laidumo galimybę. išmatavimai (žr., pvz. Biologinių objektų magnetiniai laukai

).Tarp metodų M. e. labiausiai paplitę yra šie. 1 Tuščiavidurio cilindro, pagaminto iš feromagnetinės medžiagos, ekranavimo efektas su ( 2 - išorinis cilindro paviršius, - vidinis paviršius). Likutinis magnetas

laukas cilindro viduje Feromagnetinis ekranas - lakštas, cilindras, rutulys (arba bet kokios kitos formos apvalkalas), pagamintas iš medžiagos, turinčios aukštą m maža liekamoji indukcija Į r ir mažas prievartos jėga N s. Tokio ekrano veikimo principą galima iliustruoti naudojant tuščiavidurio cilindro, patalpinto vienalyčiame magnetiniame lauke, pavyzdį. laukas (pav.). Išorinės indukcinės linijos mag. laukus B pereinant iš terpės į ekrano medžiagą, išoriniai laukai tampa pastebimai tankesni, o cilindro ertmėje sumažėja indukcijos linijų tankis, t.y. cilindro viduje esantis laukas susilpnėja. Lauko susilpnėjimas apibūdinamas f-loy

Kur D- cilindro skersmuo, d- jos sienelės storis, - mag. sienų medžiagos pralaidumas. M. e. efektyvumui apskaičiuoti. apimtis decom. konfigūracijose dažnai naudojamas failas

kur yra lygiavertės sferos spindulys (beveik vidutinė ekrano matmenų vertė trimis tarpusavyje statmenomis kryptimis, nes ekrano forma turi mažai įtakos magnetoelektrinės sistemos efektyvumui).

Iš (1) ir (2) formulių matyti, kad naudojamos medžiagos su dideliu magnetiniu lauku. pralaidumas [pavyzdžiui, permalijo (36-85% Ni, likusio Fe ir legiravimo priedų) arba mu-metalo (72-76% Ni, 5% Cu, 2% Cr, 1% Mn, likusio Fe)] žymiai pagerina ekranai (prie lygintuvo). Iš pažiūros akivaizdus būdas tobulėti ekranavimas dėl sienos pastorėjimo nėra optimalu. Daugiasluoksniai ekranai su tarpais tarp sluoksnių veikia efektyviau, kurių koeficientai yra ekranavimas lygus koeficiento sandaugai. skyriui. sluoksnių. Tai daugiasluoksniai ekranai (išoriniai magnetinių medžiagų sluoksniai, kurie yra prisotinti didelėmis vertėmis IN , vidinis - iš permalloy arba mu-metal) yra magnetiškai apsaugotų patalpų, skirtų biomagnetiniams, paleomagnetiniams ir kt. tyrimams, projektavimo pagrindas. Reikėtų pažymėti, kad apsauginių medžiagų, tokių kaip permalloy, naudojimas yra susijęs su daugybe sunkumų, ypač su tuo, kad jų magnis. savybes deformuojant ir tai reiškia. šiluma blogėja, jie praktiškai neleidžia suvirinti, o tai reiškia. lenkimai ir kiti mechaniniai apkrovų Šiuolaikinėje mag. Feromagnetai plačiai naudojami ekranuose.

metaliniai stiklai(Cu, A1 ir kt.) apsaugo nuo kintamųjų magnetinių laukų. laukus. Keičiant išorinį mag. laukai ekrano sienelėse atsiranda indukciškai. srovės, apimančios ekranuotą tūrį. Magn. šių srovių laukas nukreiptas priešingai nei išorinis. pasipiktinimą ir iš dalies jį kompensuoja. Dažniams, viršijantiems 1 Hz koeficientą. ekranavimas KAM

didėja proporcingai dažniui: kur - magnetinė konstanta , - sienos medžiagos elektrinis laidumas, L - ekrano dydis, - sienelės storis, f

- apskrito dažnio.

Magn. ekranai, pagaminti iš Cu ir A1, yra mažiau efektyvūs nei feromagnetiniai, ypač žemo dažnio elektromagnetinių. sritys, tačiau dėl gamybos paprastumo ir mažų sąnaudų jie dažnai yra naudingesni naudoti. Superlaidūs ekranai. Šio tipo ekranų veiksmas pagrįstas Meisnerio efektas- visiškas magnetų poslinkis. laukai iš superlaidininko. Su bet kokiu išorės pasikeitimu mag. teka superlaidininkuose, atsiranda srovės, kurios pagal Lenzo taisyklė kompensuoti šiuos pokyčius. Skirtingai nuo įprastų laidininkų, indukciniai superlaidininkai. srovės neblunka ir todėl kompensuoja srauto pokytį per visą išorinės srovės egzistavimo laikotarpį. laukus. Tai, kad superlaidūs ekranai gali veikti esant labai žemoms temperatūroms ir laukams, neviršijantiems kritinių. vertės (žr Kritinis magnetinis laukas), kyla didelių sunkumų projektuojant didelius magnetiniu būdu apsaugotus „šiltus“ tūrius.

Pažymėtina, kad superlaidininko magnetiškai apsaugotame tūryje išsaugomas liekamasis laukas, egzistavęs jame ekrano medžiagos perėjimo į superlaidžią būseną momentu.

Norint sumažinti šį liekamąjį lauką, būtina imtis specialaus priemones. Pavyzdžiui, perkelkite ekraną į superlaidžią būseną esant žemam magnetiniam laukui, palyginti su žemės. lauką apsaugotame tūryje arba naudokite „pripūtimo ekranų“ metodą, kai sulankstytas ekrano apvalkalas perkeliamas į superlaidžią būseną ir tada išplečiamas. Tokios priemonės šiuo metu leidžia sumažinti liekamuosius laukus iki T vertės nedideliais kiekiais, kuriuos riboja superlaidūs ekranai. Aktyvi apsauga nuo trukdžių

atliekami naudojant kompensacines rites, kurios sukuria magnetinį lauką. laukas, kurio dydis yra lygus trukdžių laukui ir priešinga kryptimi. Pridėjus algebriškai, šie laukai panaikina vienas kitą. Naib. Žinomos Helmholco ritės, kurios yra dvi identiškos koaksialinės apskritos ritės su srove, atskirtos atstumu, lygiu ritių spinduliui. Gana vienalytis mag. centre tarp jų sukuriamas laukas. Norint kompensuoti tris tarpus. komponentams reikia mažiausiai trijų porų ritinių. Tokių sistemų variantų yra daug, o jų pasirinkimą lemia konkretūs reikalavimai. Aktyvioji apsaugos sistema paprastai naudojama žemo dažnio trukdžiams slopinti (dažnių diapazone 0-50 Hz). Vienas iš jos tikslų yra posto kompensacija. mag. Žemės laukai, kuriems reikalingi labai stabilūs ir galingi srovės šaltiniai; antrasis – magnetinių svyravimų kompensavimas. laukai, kuriems gali būti naudojami silpnesni srovės šaltiniai, valdomi magnetiniais jutikliais. laukai, pvz. magnetometrai

didelis jautrumas - kalmarai arba

fluxgates

Daugeliu atvejų kompensavimo išsamumą lemia šie jutikliai. Rose-Ince A., Roderick E., Įvadas į fiziką, vert. iš anglų k., M., 1972; Stamberger G. A., Prietaisai silpniems pastoviems magnetiniams laukams sukurti, Novosibirskas, 1972; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Ultrajautri magnetometrija ir biomagnetizmas, M., 1986; Bednorz J. G., Muller K. A., Galimas didelis Tc superlaidumas Ba-La-Cr-O sistemoje, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S. P. Naurzakovas.

Kaip padaryti, kad du vienas šalia kito esantys magnetai nejaustų vienas kito buvimo? Kokią medžiagą reikėtų dėti tarp jų, kad vieno magneto magnetinio lauko linijos nepasiektų antrojo magneto?

Šis klausimas nėra toks trivialus, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Turime tikrai atskirti du magnetus. Tai yra, kad šie du magnetai galėtų būti pasukti skirtingai ir skirtingai judinami vienas kito atžvilgiu ir vis dėlto, kad kiekvienas iš šių magnetų elgtųsi taip, lyg šalia nebūtų kito magneto. Todėl bet kokie triukai, susiję su trečiojo magneto ar feromagneto pastatymu netoliese, siekiant sukurti specialią magnetinių laukų konfigūraciją, kompensuojant visus magnetinius laukus bet kuriame taške, iš esmės neveikia.

Diamagnetinis???

Kartais jie klaidingai mano, kad toks magnetinio lauko izoliatorius gali pasitarnauti diamagnetinis. Bet tai netiesa. Diamagnetinė medžiaga iš tikrųjų susilpnina magnetinį lauką. Bet jis susilpnina magnetinį lauką tik paties diamagnetiko storyje, diamagnetiko viduje. Dėl šios priežasties daugelis žmonių klaidingai mano, kad jei vienas ar abu magnetai bus įsmigti į diamagnetinės medžiagos gabalą, jų trauka arba atstūmimas susilpnės.

Tačiau tai nėra problemos sprendimas. Pirma, vieno magneto lauko linijos vis tiek pasieks kitą magnetą, tai yra, magnetinis laukas tik mažėja diamagnetiko storiu, bet visiškai neišnyksta. Antra, jei magnetai yra įsiskverbę į diamagnetinės medžiagos storį, mes negalime jų perkelti ar pasukti vienas kito atžvilgiu.

Ir jei jūs tiesiog pagaminsite plokščią ekraną iš diamagnetinės medžiagos, tada šis ekranas perduos magnetinį lauką per save. Be to, už šio ekrano magnetinis laukas bus lygiai toks pat, lyg šio diamagnetinio ekrano iš viso nebūtų.

Tai rodo, kad net magnetai, įterpti į diamagnetinę medžiagą, nesusilpnės vienas kito magnetinio lauko. Tiesą sakant, ten, kur yra magnetas su sienele, šio magneto tūryje tiesiog nėra diamagnetinės medžiagos. Ir kadangi toje vietoje, kur yra magnetas su sienele, nėra diamagnetinės medžiagos, tai reiškia, kad abu sienelėmis aptraukti magnetai sąveikauja vienas su kitu lygiai taip pat, lyg jie nebūtų įterpti į diamagnetinę medžiagą. Diamagnetinė medžiaga aplink šiuos magnetus yra tokia pat nenaudinga, kaip plokščias diamagnetinis skydas tarp magnetų.

Idealus diamagnetinis

Mums reikia medžiagos, kuri visiškai neleistų magnetinio lauko linijoms praeiti pro save. Būtina, kad magnetinio lauko linijos būtų išstumtos iš tokios medžiagos. Jei magnetinio lauko linijos praeina per medžiagą, tada už ekrano, pagaminto iš tokios medžiagos, jos visiškai atkuria visą savo stiprumą. Tai išplaukia iš magnetinio srauto išsaugojimo dėsnio.

Diamagnetinėje medžiagoje išorinis magnetinis laukas susilpnėja dėl sukelto vidinio magnetinio lauko. Šį sukeltą magnetinį lauką sukuria žiedinės elektronų srovės atomų viduje. Įjungus išorinį magnetinį lauką, elektronai atomuose turėtų pradėti judėti aplink išorinio magnetinio lauko jėgos linijas. Šis sukeltas elektronų žiedinis judėjimas atomuose sukuria papildomą magnetinį lauką, kuris visada nukreiptas prieš išorinį magnetinį lauką. Todėl bendras magnetinis laukas diamagnetiko viduje tampa mažesnis nei išorėje.

Tačiau visiškas išorinio lauko kompensavimas dėl sukelto vidinio lauko neįvyksta. Diamagnetiniuose atomuose nėra pakankamai apvalios srovės stiprio, kad būtų sukurtas lygiai toks pat magnetinis laukas kaip ir išorinis magnetinis laukas. Todėl išorinio magnetinio lauko jėgos linijos išlieka diamagnetinės medžiagos storyje. Išorinis magnetinis laukas tarsi „pramuša“ diamagnetinę medžiagą kiaurai ir kiaurai.

Vienintelė medžiaga, kuri išstumia iš savęs magnetinio lauko linijas, yra superlaidininkas. Superlaidininkyje išorinis magnetinis laukas indukuoja apskritas sroves aplink išorines lauko linijas, kurios sukuria priešingos krypties magnetinį lauką, tiksliai lygų išoriniam magnetiniam laukui. Šia prasme superlaidininkas yra idealus diamagnetikas.

Superlaidininko paviršiuje magnetinio lauko stiprumo vektorius visada nukreiptas išilgai šio paviršiaus, liestinės superlaidaus kūno paviršiaus. Superlaidininko paviršiuje magnetinio lauko vektorius neturi komponento, nukreipto statmenai superlaidininko paviršiui. Todėl magnetinio lauko linijos visada lenkiasi aplink bet kokios formos superlaidų kūną.

Superlaidininko lenkimas magnetinio lauko linijomis

Bet tai visiškai nereiškia, kad jei superlaidus ekranas yra tarp dviejų magnetų, jis išspręs problemą. Faktas yra tas, kad magneto magnetinio lauko linijos eis į kitą magnetą, aplenkdamos superlaidininko ekraną. Todėl plokščias superlaidus ekranas tik susilpnins magnetų įtaką vienas kitam.

Šis dviejų magnetų sąveikos susilpnėjimas priklausys nuo to, kiek padidėjo lauko linijos, jungiančios du magnetus vienas su kitu, ilgis. Kuo didesnis jungiamųjų lauko linijų ilgis, tuo mažesnė dviejų magnetų sąveika tarpusavyje.

Tai lygiai toks pat efektas, kaip ir padidinus atstumą tarp magnetų be jokio superlaidaus ekrano. Jei padidinsite atstumą tarp magnetų, magnetinio lauko linijų ilgiai taip pat padidės.

Tai reiškia, kad norint padidinti elektros linijų, jungiančių du superlaidų ekraną aplenkiančius magnetus, ilgius, būtina padidinti šio plokščio ekrano matmenis tiek ilgiu, tiek pločiu. Dėl to padidės aplinkkelio elektros linijų ilgiai. Ir kuo didesni plokščiojo ekrano matmenys, palyginti su atstumu tarp magnetų, tuo mažesnė magnetų sąveika.

Magnetų sąveika visiškai išnyksta tik tada, kai abu plokščio superlaidaus ekrano matmenys tampa begaliniai. Tai yra analogas situacijos, kai magnetai buvo atskirti be galo dideliu atstumu, todėl juos jungiančių magnetinio lauko linijų ilgis tapo begalinis.

Teoriškai tai, žinoma, visiškai išsprendžia problemą. Tačiau praktiškai negalime sukurti begalinių matmenų superlaidžio plokščio ekrano. Norėčiau turėti tokį sprendimą, kurį būtų galima praktiškai įgyvendinti laboratorijoje arba gamyboje. (Mes jau nekalbame apie kasdienes sąlygas, nes kasdieniame gyvenime superlaidininko padaryti neįmanoma.)

Erdvės padalijimas superlaidininku

Arba be galo didelių matmenų plokščias ekranas gali būti interpretuojamas kaip visos trimatės erdvės padalijimas į dvi dalis, kurios nėra sujungtos viena su kita. Tačiau tai ne tik plokščias begalinio dydžio ekranas, galintis padalinti erdvę į dvi dalis. Bet koks uždaras paviršius taip pat padalija erdvę į dvi dalis – tūrį uždaro paviršiaus viduje ir tūrį už uždaro paviršiaus.

Pavyzdžiui, bet kuri sfera padalija erdvę į dvi dalis: rutulio viduje esantį kamuolį ir viską, kas yra išorėje.

Todėl superlaidi sfera yra idealus magnetinio lauko izoliatorius. Jei įdėsite magnetą į tokią superlaidžią sferą, joks prietaisas niekada negalės aptikti, ar šioje sferoje yra magnetas, ar ne.

Ir atvirkščiai, jei būsite patalpinti tokios sferos viduje, išoriniai magnetiniai laukai jūsų neveiks. Pavyzdžiui, Žemės magnetinio lauko tokioje superlaidžioje sferoje jokiais instrumentais aptikti nepavyksta. Tokios superlaidžios sferos viduje bus galima aptikti tik magnetinį lauką iš tų magnetų, kurie taip pat bus šios sferos viduje.

Taigi, kad du magnetai nesąveikuotų vienas su kitu, vienas iš šių magnetų turi būti patalpintas superlaidžios sferos viduje, o antrasis paliktas lauke. Tada pirmojo magneto magnetinis laukas bus visiškai sukoncentruotas sferos viduje ir neperžengs šios sferos ribų. Todėl antrasis magnetas nepajus pirmojo buvimo. Taip pat antrojo magneto magnetinis laukas negalės prasiskverbti į superlaidžios sferos vidų. Ir todėl pirmasis magnetas nepajus artimo antrojo magneto buvimo.

Žinoma, vietoj sferos galite paimti bet kokią kitą paviršiaus formą, pavyzdžiui, elipsoido ar dėžutės formos paviršių ir pan. Jei tik jis padalintų erdvę į dvi dalis. Tai yra, šiame paviršiuje neturėtų būti skylės, pro kurią galėtų prasiskverbti elektros linija, kuri sujungs vidinį ir išorinį magnetus.

Magnetinio lauko ekranavimo principai

Magnetiniam laukui apsaugoti naudojami du būdai:

Apėjimo metodas;

Ekrano magnetinio lauko metodas.

Pažvelkime atidžiau į kiekvieną iš šių metodų.

Magnetinio lauko manevravimo su ekranu būdas.

Magnetinio lauko poslinkio ekranu metodas.

Dėl paviršiaus efekto („odos efekto“) sūkurinių srovių tankis ir kintamo magnetinio lauko intensyvumas mažėja eksponentiškai, kai giliau patenkama į metalą.

, (8.5)

Kur (8.6)

– lauko ir srovės sumažėjimo indikatorius, kuris vadinamas lygiavertis įsiskverbimo gylis.

Čia yra santykinis medžiagos magnetinis pralaidumas;

– vakuumo magnetinis pralaidumas, lygus 1,25*10 8 g*cm -1;

– medžiagos savitoji varža, Ohm*cm;

– dažnis, Hz.

Nemagnetinei medžiagai, kurios formulė (8.6) =1, ekranavimo efektą lemia tik ir . Ką daryti, jei ekranas pagamintas iš feromagnetinės medžiagos?

Jei jie lygūs, efektas bus geresnis, nes >1 (50..100) ir x 0 bus mažesni.

Išreikškime reikšmes x 0,1 ir x 0,01 per reikšmę x 0, remdamiesi (8,5) išraiška, sukuriame lygtį

IR ,

nusprendę, kurią gausime

x 0,1 =x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

Filtravimas

Filtravimas yra pagrindinė priemonė, mažinanti konstruktyvius trukdžius, sukuriamus nuolatinės ir kintamosios srovės ES maitinimo ir perjungimo grandinėse. Tam sukurti triukšmo slopinimo filtrai leidžia sumažinti laidų triukšmą iš išorinių ir vidinių šaltinių. Filtravimo efektyvumas nustatomas pagal filtro įvestą slopinimą:

dB,

Filtrai keliami šie pagrindiniai reikalavimai:

Nurodyto efektyvumo S užtikrinimas reikiamame dažnių diapazone (atsižvelgiant į elektros grandinės vidinę varžą ir apkrovą);

Leidžiamo nuolatinės arba kintamos įtampos kritimo filtre ribojimas esant didžiausiai apkrovos srovei;

Užtikrinti priimtinus netiesinius maitinimo įtampos iškraipymus, lemiančius filtro tiesiškumo reikalavimus;

Projektavimo reikalavimai - ekranavimo efektyvumas, minimalūs gabaritai ir svoris, užtikrinantys normalias šilumines sąlygas, atsparumą mechaniniams ir klimato poveikiams, konstrukcijos pagaminamumą ir kt.;

Filtrų elementai turi būti parenkami atsižvelgiant į elektros grandinės vardines sroves ir įtampą, taip pat juose sukeliamus įtampos ir srovės šuolių, atsiradusių dėl elektros režimo nestabilumo ir pereinamųjų procesų.

Kondensatoriai. Jie naudojami kaip nepriklausomi triukšmo slopinimo elementai ir kaip lygiagrečiai filtrų blokai. Struktūriškai triukšmo slopinimo kondensatoriai skirstomi į:

Dviejų polių tipas K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;

Paramos tipas KO, KO-E, KDO;

Tiekiamas ne bendraašis K73-21 tipas;

Perdavimo koaksialinis tipas KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Kondensatorių blokai;

Pagrindinė triukšmo slopinimo kondensatoriaus charakteristika yra jo varžos priklausomybė nuo dažnio. Norint sumažinti trukdžius dažnių diapazone iki maždaug 10 MHz, galima naudoti dvipolius kondensatorius, atsižvelgiant į trumpą jų laidų ilgį. Etaloniniai triukšmo slopinimo kondensatoriai naudojami iki 30-50 MHz dažnių. Dviejų laidų grandinėje iki 100 MHz dažnių naudojami simetriniai pralaidūs kondensatoriai. Praėjimo kondensatoriai veikia plačiame dažnių diapazone iki maždaug 1000 MHz.

Indukciniai elementai. Jie naudojami kaip nepriklausomi triukšmo slopinimo elementai ir kaip nuoseklios triukšmo slopinimo filtrų jungtys. Struktūriškai dažniausiai naudojami droselių tipai:

feromagnetinės šerdies įjungimas;

Be posūkio.

Pagrindinė triukšmo slopinimo droselio charakteristika yra jo varžos priklausomybė nuo dažnio. Esant žemiems dažniams, rekomenduojama naudoti PP90 ir PP250 prekių ženklų magnetodielektrines šerdis, pagamintas m-permalloy pagrindu. Norint slopinti trikdžius įrangos grandinėse, kurių srovės stipris yra iki 3A, rekomenduojama naudoti DM tipo HF droselius, o didesnėms vardinėms srovėms - D200 serijos droselius.

Filtrai. Keraminiai B7, B14, B23 tipo pralaidiniai filtrai yra skirti slopinti trukdžius tiesioginių, pulsuojančių ir kintamų srovių grandinėse nuo 10 MHz iki 10 GHz dažnių diapazone. Tokių filtrų konstrukcijos parodytos 8.17 pav

Filtrų B7, B14, B23 įvedamas slopinimas 10..100 MHz dažnių diapazone padidėja maždaug nuo 20..30 iki 50..60 dB, o dažnių diapazone virš 100 MHz viršija 50 dB.

B23B tipo keraminiai įvadiniai filtrai yra pagaminti remiantis keraminiais diskiniais kondensatoriais ir besukamais feromagnetiniais droseliais (8.18 pav.).

Besisukamosios droseliai yra vamzdinė feromagnetinė šerdis, pagaminta iš 50 VCh-2 ferito, sumontuota ant įvadinio gnybto. Induktoriaus induktyvumas yra 0,08…0,13 μH. Filtro korpusas pagamintas iš UV-61 keraminės medžiagos, kuri pasižymi dideliu mechaniniu atsparumu. Korpusas metalizuotas sidabro sluoksniu, kad būtų užtikrintas mažas kontaktinis pasipriešinimas tarp išorinio kondensatoriaus pamušalo ir įžeminimo srieginės įvorės, kuri naudojama filtro tvirtinimui. Kondensatorius yra lituojamas išilgai išorinio perimetro iki filtro korpuso ir išilgai vidinio perimetro iki tiekimo gnybto. Filtro sandarumas užtikrinamas užpildant korpuso galus mišiniu.

B23B filtrams:

vardinės filtrų talpos – nuo 0,01 iki 6,8 µF,

vardinė įtampa 50 ir 250 V,

vardinė srovė iki 20A,

Bendri filtro matmenys:

L = 25 mm, D = 12 mm

B23B filtrų įvedamas slopinimas dažnių diapazone nuo 10 kHz iki 10 MHz padidėja maždaug nuo 30..50 iki 60..70 dB, o dažnių diapazone virš 10 MHz viršija 70 dB.

Borto ES yra perspektyvus naudoti specialius triukšmą slopinančius laidus su ferofilerais, turinčiais didelį magnetinį pralaidumą ir didelius specifinius nuostolius. Taigi AAP firminių laidų įterpimo slopinimas dažnių diapazone 1...1000 MHz padidėja nuo 6 iki 128 dB/m.

Yra žinoma kelių kontaktų jungčių konstrukcija, kurioje ant kiekvieno kontakto sumontuotas vienas U formos triukšmo slopinimo filtras.

Bendri įmontuoto filtro matmenys:

ilgis 9,5 mm,

skersmuo 3,2 mm.

Filtro įvedamas slopinimas 50 omų grandinėje yra 20 dB 10 MHz dažniu ir iki 80 dB 100 MHz dažniu.

Skaitmeninių elektroninių prietaisų maitinimo grandinių filtravimas.

Impulsinis triukšmas maitinimo magistralėse, atsirandantis perjungiant skaitmenines integrines grandines (DIC), taip pat prasiskverbiantis iš išorės, gali sukelti skaitmeninių informacijos apdorojimo įrenginių veikimo sutrikimus.

Siekiant sumažinti triukšmo lygį maitinimo magistralėse, naudojami grandinės projektavimo metodai:

Sumažinti „galios“ magistralių induktyvumą, atsižvelgiant į abipusį priekinių ir atbulinių laidininkų magnetinį sujungimą;

Sumažinti įvairių skaitmeninių informacinių sistemų srovėms būdingų „galios“ magistralių sekcijų ilgius;

Impulsinių srovių kraštų sulėtinimas „galios“ magistralėse naudojant triukšmą slopinančius kondensatorius;

Racionali galios grandinių topologija spausdintinėje plokštėje.

Padidinus laidų skerspjūvio matmenis, sumažėja vidinė magistralių induktyvumas, taip pat sumažėja jų aktyvioji varža. Pastaroji ypač svarbi įžeminimo magistralės atveju, kuri yra signalų grandinių grįžtamasis laidininkas. Todėl daugiasluoksnėse spausdintinėse plokštėse pageidautina gaminti „galios“ magistrales laidžių plokštumų pavidalu, esančių gretimuose sluoksniuose (8.19 pav.).

Orinės galios magistralės, naudojamos skaitmeninių IC spausdintinių grandinių mazguose, turi didesnius skersinius matmenis, palyginti su šynomis, pagamintomis iš spausdintų laidų, todėl jų induktyvumas ir varža yra mažesnė. Papildomi sumontuotų maitinimo magistralių pranašumai yra šie:

Supaprastintas signalų grandinių maršrutizavimas;

PP standumo didinimas sukuriant papildomus briaunelius, kurie veikia kaip ribotuvai, apsaugantys IC su sumontuotu ERE nuo mechaninių pažeidimų montuojant ir gaminio konfigūravimo metu (8.20 pav.).

„Power“ strypai, gaminami spausdinant ir montuojami vertikaliai ant PCB, yra labai technologiškai pažangūs (6.12c pav.).

Yra žinomi montuojamų šynų, sumontuotų po IC korpusu, konstrukcijos, kurios išdėstytos ant plokštės eilėmis (8.22 pav.).

Apsvarstytos „tiekimo“ magistralių konstrukcijos taip pat suteikia didelę linijinę talpą, dėl kurios sumažėja „tiekimo“ linijos bangos varža ir atitinkamai sumažėja impulsinio triukšmo lygis.

IC galios paskirstymas ant PCB turėtų būti atliekamas ne nuosekliai (8.23a pav.), o lygiagrečiai (8.23b pav.)

Būtina naudoti galios paskirstymą uždarų grandinių pavidalu (8.23c pav.). Ši konstrukcija savo elektriniais parametrais artima kietosios galios plokštumoms. Norint apsisaugoti nuo išorinio trikdžius pernešančio magnetinio lauko įtakos, išilgai PP perimetro turėtų būti įrengta išorinė uždara kilpa.

Įžeminimas

Įžeminimo sistema yra elektros grandinė, turinti savybę išlaikyti minimalų potencialą, kuris yra atskaitos lygis konkrečiame gaminyje. Maitinimo šaltinio įžeminimo sistema turi užtikrinti signalo ir galios grąžinimo grandines, apsaugoti žmones ir įrangą nuo gedimų maitinimo šaltinio grandinėse, pašalinti statinius krūvius.

Įžeminimo sistemoms taikomi šie pagrindiniai reikalavimai:

1) sumažinti bendrą įžeminimo magistralės varžą;

2) uždarų įžeminimo kilpų, jautrių magnetiniams laukams, nebuvimas.

ES reikia mažiausiai trijų atskirų įžeminimo grandinių:

Signalinėms grandinėms su mažomis srovėmis ir įtampomis;

Maitinimo grandinėms, kuriose suvartojama daug energijos (maitinimo šaltiniai, ES išėjimo pakopos ir kt.)

Kėbulo grandinėms (važiuoklė, plokštės, ekranai ir metalizacija).

Elektros grandinės ES įžeminamos šiais būdais: viename taške ir keliuose taškuose, esančiuose arčiausiai įžeminimo atskaitos taško (8.24 pav.)

Atitinkamai, įžeminimo sistemos gali būti vadinamos vieno taško ir kelių taškų.

Didžiausias trikdžių lygis atsiranda vieno taško įžeminimo sistemoje su bendra nuosekliai sujungta įžeminimo magistrale (8.24 pav. a).

Kuo toliau įžeminimo taškas, tuo didesnis jo potencialas. Jis neturėtų būti naudojamas grandinėse su dideliu energijos suvartojimo pasiskirstymu, nes didelės galios FU sukuria dideles grįžtamąsias įžeminimo sroves, kurios gali turėti įtakos mažo signalo FU. Jei reikia, svarbiausias FU turi būti prijungtas kuo arčiau atskaitos įžeminimo taško.

Aukšto dažnio grandinėms (f≥10 MHz) turėtų būti naudojama kelių taškų įžeminimo sistema (8.24 pav. c), jungianti RES FU taškuose, kurie yra arčiausiai atskaitos įžeminimo taško.

Jautrioms grandinėms naudojama plūduriuojanti įžeminimo grandinė (8.25 pav.). Šiai įžeminimo sistemai reikia visiškai atskirti grandinę nuo važiuoklės (didelė varža ir maža talpa), kitaip ji neveiksminga. Grandines gali maitinti saulės elementai arba baterijos, o signalai turi patekti į grandinę ir iš jos išeiti per transformatorius arba optrones.

Nagrinėjamų devynių takelių skaitmeninės juostos įrenginio įžeminimo principų įgyvendinimo pavyzdys parodytas 8.26 pav.

Yra šios antžeminės magistralės: trys signaliniai, vienas maitinimo ir vienas korpusas. Labiausiai trikdžiams jautrūs analoginiai FU (devynių jutimų stiprintuvai) įžeminami naudojant dvi atskirtas įžeminimo magistrales. Devyni rašymo stiprintuvai, veikiantys aukštesniu signalo lygiu nei skaitymo stiprintuvai, taip pat valdymo IC ir sąsajos grandinės su duomenų produktais yra prijungtos prie trečiosios signalų magistralės – įžeminimo. Trys nuolatinės srovės varikliai ir jų valdymo grandinės, relės ir solenoidai yra prijungti prie maitinimo magistralės įžeminimo. Jautriausia kardaninio veleno variklio valdymo grandinė yra prijungta arčiausiai įžeminimo atskaitos taško. Važiuoklės įžeminimo magistralė naudojama važiuoklei ir korpusui sujungti. Signalo, maitinimo ir važiuoklės įžeminimo magistralės yra sujungtos viename antrinio maitinimo šaltinio taške. Reikėtų pažymėti, kad projektuojant AEI patartina sudaryti konstrukcines laidų schemas.