Shield - Aterrar ou não aterrar. Eis a questão
Blindagem
Aterramento e blindagem são requisitos mandatórios para garantir a integridade dos dados de uma planta.
É muito comum, na prática, encontrarmos funcionamento intermitente e erros grosseiros em medições, devido às más instalações. E sempre vem aquela questão: E aí? Shield: Aterrar ou não aterrar? Em um ponto? Em dois?
Veremos aqui, de forma breve, alguns detalhes importantes sobre a blindagem(shield). Veremos como a blindagem adequada pode minimizar o efeito de ruídos por acoplamento capacitivo.
Os efeitos de ruídos podem ser minimizados com técnicas adequadas de projetos, instalação, distribuição de cabos, aterramento e blindagens.
Aterramentos inadequados podem ser fontes de potenciais indesejados e perigosos e que podem comprometer a operação efetiva de um equipamento ou o próprio funcionamento de um sistema.
A blindagem (shield) deve ser conectada ao potencial de referência do sinal que está protegendo, vide figura 1.
Blindagem conectada ao potencial de referência do sinal que está protegendo
Quando se tem múltiplos segmentos, deve-se mantê-los conectados, garantindo o mesmo potencial de referência, conforme a figura 2.
Efeito Blindagem x aterramento em um único ponto
Neste caso, a corrente não circulará pela malha e não cancelará campos elétricos. Deve-se minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conexão do shield ao terra.
Efeito Blindagem x aterramento em dois pontos
Ocorre uma distribuição das correntes, em função das suas frequências, pois a corrente tende a seguir o caminho de menor impedância.
O caminho de menor impedância é aquele cujo percurso de retorno é próximo ao percurso de ida, por apresentar maior capacitância distribuída e menor indutância distribuída.
Deve-se minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conexão do shield ao terra.
Vale citar neste caso:
A blindagem de cabos é usada para eliminar interferências por acoplamento capacitivo devidas a campos elétricos. A blindagem só é eficiente quando estabelece um caminho de baixa impedância para o terra. Uma blindagem flutuante não protege contra interferências. A malha de blindagem deve ser conectada ao potencial de referência (terra) do circuito que está sendo blindado. Aterrar a blindagem em mais de um ponto pode ser problemático. Minimizar comprimento da ligação blindagem-referência, pois funciona como uma bobina.
Campos elétricos são muito mais fáceis de blindar que campos magnéticos e o uso de blindagens em um ou mais pontos funciona contra campos elétricos. O uso de metais não magnéticos em volta de condutores não blinda contra campos magnéticos. A chave para blindagem magnética é reduzir a área de loop. Utiliza-se um par trançado ou o retorno de corrente pela blindagem. Para prevenir a radiação de um condutor, uma blindagem aterrada em ambos os lados é geralmente utilizada acima da frequência de corte, porém alguns cuidados devem ser tomados. Apenas uma quantidade limitada de ruído magnético pode ser blindada devido ao loop de terra formado. Qualquer blindagem na qual flui corrente de ruído não deve ser parte do caminho para o sinal. Utilize um cabo trançado blindado ou um cabo triaxial em baixas frequências. A efetividade da blindagem do cabo trançado aumenta com o número de voltas por cm.
Na prática, pode-se adotar a seguinte regra: Para baixas frequências, isto é, quando o comprimento do cabo é menor que 1/20 do comprimento de onda da frequência do ruído, a blindagem (malha ou shield) apresentará o mesmo potencial em toda sua extensão. Neste caso, recomenda-se conectar a blindagem em um só ponto de terra. Em altas frequências, isto é, quando o comprimento do cabo é maior que 1/20 do comprimento de onda da frequência do ruído, a blindagem apresentará alta suscetibilidade ao ruído e, neste caso, recomenda-se que seja aterrada nas duas extremidades.
Para mais detalhes, consulte: https://goo.gl/2T6c1V
César Cassiolato
Presidente & CEO
www.vivaceinstruments.com.br
Aterramento e blindagem são requisitos mandatórios para garantir a integridade dos dados de uma planta.
É muito comum, na prática, encontrarmos funcionamento intermitente e erros grosseiros em medições, devido às más instalações. E sempre vem aquela questão: E aí? Shield: Aterrar ou não aterrar? Em um ponto? Em dois?
Veremos aqui, de forma breve, alguns detalhes importantes sobre a blindagem(shield). Veremos como a blindagem adequada pode minimizar o efeito de ruídos por acoplamento capacitivo.
Os efeitos de ruídos podem ser minimizados com técnicas adequadas de projetos, instalação, distribuição de cabos, aterramento e blindagens.
Aterramentos inadequados podem ser fontes de potenciais indesejados e perigosos e que podem comprometer a operação efetiva de um equipamento ou o próprio funcionamento de um sistema.
A blindagem (shield) deve ser conectada ao potencial de referência do sinal que está protegendo, vide figura 1.
Blindagem conectada ao potencial de referência do sinal que está protegendo
Quando se tem múltiplos segmentos, deve-se mantê-los conectados, garantindo o mesmo potencial de referência, conforme a figura 2.
Blindagem em múltiplos segmentos conectada ao potencial de referência do sinal que está protegendo
Efeito Blindagem x aterramento em um único ponto
Neste caso, a corrente não circulará pela malha e não cancelará campos elétricos. Deve-se minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conexão do shield ao terra.
Efeito Blindagem x aterramento em um único ponto
Efeito Blindagem x aterramento em dois pontos
Ocorre uma distribuição das correntes, em função das suas frequências, pois a corrente tende a seguir o caminho de menor impedância.
- - Até alguns kHz: a reatância indutiva é desprezível e a corrente circulará pelo caminho de menor resistência.
- Acima de kHz: há predominância da reatância indutiva e com isto a corrente circulará pelo caminho de menor indutância.
O caminho de menor impedância é aquele cujo percurso de retorno é próximo ao percurso de ida, por apresentar maior capacitância distribuída e menor indutância distribuída.
Deve-se minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conexão do shield ao terra.
Efeito Blindagem x aterramento em dois pontos
Vale citar neste caso:
- Não há proteção contra loops de terra;
- Danos aos equipamentos ativos possivelmente significativos quando a diferença de potencial de terra entre ambos os extremos ultrapassar 1 V (rms);
- A resistência elétrica do aterramento deve ser a mais baixa possível em ambos os extremos do segmento, para minimizar os loops de terra, principalmente em baixas frequências.
A blindagem de cabos é usada para eliminar interferências por acoplamento capacitivo devidas a campos elétricos. A blindagem só é eficiente quando estabelece um caminho de baixa impedância para o terra. Uma blindagem flutuante não protege contra interferências. A malha de blindagem deve ser conectada ao potencial de referência (terra) do circuito que está sendo blindado. Aterrar a blindagem em mais de um ponto pode ser problemático. Minimizar comprimento da ligação blindagem-referência, pois funciona como uma bobina.
Deve-se minimizar o comprimento da ligação blindagem-referência pois funciona como uma bobina.
Campos elétricos são muito mais fáceis de blindar que campos magnéticos e o uso de blindagens em um ou mais pontos funciona contra campos elétricos. O uso de metais não magnéticos em volta de condutores não blinda contra campos magnéticos. A chave para blindagem magnética é reduzir a área de loop. Utiliza-se um par trançado ou o retorno de corrente pela blindagem. Para prevenir a radiação de um condutor, uma blindagem aterrada em ambos os lados é geralmente utilizada acima da frequência de corte, porém alguns cuidados devem ser tomados. Apenas uma quantidade limitada de ruído magnético pode ser blindada devido ao loop de terra formado. Qualquer blindagem na qual flui corrente de ruído não deve ser parte do caminho para o sinal. Utilize um cabo trançado blindado ou um cabo triaxial em baixas frequências. A efetividade da blindagem do cabo trançado aumenta com o número de voltas por cm.
Na prática, pode-se adotar a seguinte regra: Para baixas frequências, isto é, quando o comprimento do cabo é menor que 1/20 do comprimento de onda da frequência do ruído, a blindagem (malha ou shield) apresentará o mesmo potencial em toda sua extensão. Neste caso, recomenda-se conectar a blindagem em um só ponto de terra. Em altas frequências, isto é, quando o comprimento do cabo é maior que 1/20 do comprimento de onda da frequência do ruído, a blindagem apresentará alta suscetibilidade ao ruído e, neste caso, recomenda-se que seja aterrada nas duas extremidades.
Para mais detalhes, consulte: https://goo.gl/2T6c1V
César Cassiolato
Presidente & CEO
www.vivaceinstruments.com.br