A 回答 (3件)
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No.1
- 回答日時:
こんにちは。
No.128778「質問:スピーカからでるノイズ」に似た回答をしています。
この質問はAV機器の場合ですが,モニター,モデム,パソコンなどの情報家電にも
そのまま当てはまります。音声ケーブルがRS232C等のFG線を持つI/Fケーブルに置き換わるだけです。
一般論を書くと長くなるので,どういった機器についての質問なのか補足して頂けると,詳細
(かどうかは?)な説明が出来ると思います。
この回答への補足
早速の回答有難うございました。
お言葉に甘えて補足させていただきます。
今回、私が悩んでいるグランドループ現象はモデム
についてです。I/FはV.35 回線側はG.703となります。
このモデムはAC電源を直接受けて動作するモデムとなっておりますので、
グランドレベルはそのフロア内にある商用電源が基準となります。
そこで、AフロアとBフロアの間にこのモデムを置き通信を指せようとした場合
電源レベルが下記の様に違うとします。
Aフロア Bフロア
R-S 100[V] R-S 100[V]
R-E 50[V] R-E 100[V]
S-E 50[V] S-E 0[V]
※ R(コンセントの長い方)
S(コンセントの短い方)
E(コンセントR-S中間下にある丸い穴)
すると、S-E間がモデムのグランドレベルと
等しくなるため、フロアA、フロアBのグランド
レベルが相違となるためグランドループ現象が発生すると
言葉の意味は理解できるのですが、どのような電流の流れ
になるのかが理解理解できないでいます。
当然 AフロアからBフロアに対して電流が流れるまでは
分かるのですがそっから先の電流の流れ、電圧の変化が
分からないのです。
大変恐縮ではございますがご返答頂ければ幸いです。
何卒、宜しくお願い申し上げます。
No.2
- 回答日時:
こんにちは。
エンジニアか営業技術の方でしょうか?
実践的なことみたいですので,補足して頂いて,完全に墓穴掘っちゃってます。(泣)
泣いていてもしょうがないので,分かる範囲で・・。
先ず,確認させて下さい・
>Aフロア
>R-S 100[V]
>R-E 50[V]
>S-E 50[V]
不勉強で,すみません。この電源はUPSみたいなものですか?
>すると、S-E間がモデムのグランドレベルと等しくなるため
モデムのグランドレベルは「E」です。
機器の"FG"とか"GND"で表現される接地用端子はACプラグの「E」に接続されています。
そうゆう意味で書かれたんですよね?
>フロアA、フロアBのグランドレベルが相違となるため
上記の事からグランドレベルは同じです。
厳密に言うと数Vの電位差はあるでしょうが,何十Vもの差はありません。
余談になりますが,火力発電所や石油精製所などのプラントでは,何百Vもの電位差を持つ
装置間でデジタル/アナログ信号を伝送します。そう言う次元から言うと「同電位」と見なせます。
それでは本題に・・
グランド電位の違いによる弊害を絵本仕立てで・・(説明の為ですので,お気を悪くされないよう・・)
「E」(接地電位)と言う海抜0m地点にtomo_chanさんが座っています。
横を見ると,同じ海抜にAフロア/Bフロアに一台ずつ機器が見えます。
ところがAフロアの機器は落ち着きがないのか,数十cmの浮き沈みをしています。
一方,Bフロアの機器は大人しく海抜0mに座っていいます。
tomo_chanさんは二人(機器)に会話をしてもらおうと,糸電話を渡しました。
ところがAフロアの機器が暴れるので,糸が張ったりゆるんだりしてまともに会話に
なりません。しまいには糸につられてBフロアの機器まで上下動する始末。
・・・既にこういうのはイメージされている事と思います。
●「E」につながれている機器のグランド電位が揺れる理由
通常「高周波的に動揺している」と言う表現を使います。
情報機器は内部にデジタル回路を搭載していますので,それ自信で高周波ノイズを出します。
また商用電源といえども結構ノイズは混じっていて,これも機器に流入します。
これらノイズは機器内部で基準電位「E」に落とし込まれるように設計されています。
特に最近の情報機器なら「VCCI規格」にクリアするため,入出力端子等はコンデンサなどを使って
高周波的に「E」にショートされるように設計されている事が多いので,より徹底しています。
・VCCI規格:外来高周波ノイズに強い,あるいはまき散らさないと言う規格
また電源部からの漏電による感電防止のため,金属パネル等も「E」に接続されています。
要するに,「E」って汚水を流す下水路みたいなものと考えて良いと思います。
でも,下水に流して一件落着とは行きません。広い海に流すのならともかく,小さな下水路
に流すと水面が波だってしまい,その水面に浮いている色んな物も一緒に揺れてしまいます。
・汚水の量=ノイズの量
・下水路の太さ=「E」のラインの電線の抵抗
・下水路の水面に浮いている物=機器のグランド電位
を例えています。
機器を極太の線で接地出来れば良いのですが,現実問題出来ませんよね。
だから,グランド電位が揺れるわけです。絶対値は何とも言えませんが数V程度は発生しても
おかしくないと思います。
高周波ノイズの面から書きましたが,商用周波数が機器のシャーシに漏電している場合でも,
同様の考え方で良いと思います。
(古い冷蔵庫なんかさわると,チリチリ来るアレです。)
●どのようなループを流れるかについて
上記で既にお分かりになったかも知れませんが,ループは
建物の接地電位「E」←←←←←←←←←←←←←←←←
→Aフロアコンセント「E」 ↑
~Aフロア機器の「E」→同機器I/FコネクタのFG端子 ↑
→I/Fケーブルシールド線 ↑
→Bフロア機器の「E」→同機器I/FコネクタのFG端子 ↑
~Bフロアコンセント「E」 ↑
→建物の接地電位「E」→→→→→→→→→→→→→→→
となります。「→」は物理的に導通があること。「~」は高周波的に導通と見なせる
ことを表しています。ノイズは交流なので,方向性はありません。
●ループが形成される弊害について
上記のループは,いわゆるフレームグランドのループなんですが,これ自体大した問題ではありません。
問題なのは,信号グランドのループです。これがループを形成すると,情報機器だとデーター化け
音響機器だとハム音等ノイズが発生します。(質問の核心はここかな?)
信号グランドにノイズが混入する理由は,No.128778「質問:スピーカからでるノイズ」に
書いた通り,主に電源トランスの一次~二次巻き線の高周波的な結合が主な原因ですが,
先に述べた「VCCI規格」にクリアするため,信号グランド~フレームグランド間をコンデンサで
ショートしている場合,こちらも原因になります。
I/Fケーブルの信号グランド経由で機器に流入したノイズは,電源回路に向かって,
機器内のプリント基板のグランドパターンを走り抜けます。この基板の銅箔の厚さですが
一般的には35ミクロン,薄いやつは15ミクロンと紙より薄いのです。テスターで当たると
数ミリΩとほぼショート状態なのですが,これは直流での話。基板のパターンって
基板上を十センチ程度這わせただけで,L(インダクタンス)分を持つので,高周波
的に抵抗を持ってしまいます。下水路の例えとダブりますが,上流からノイズと言う
電流が下流の電源に流れるとき,水面に浮かぶ回路はすべて揺すられてしまいます。
これが機器の誤動作になります。
I/FはV.35とのことですので,ツイストペア線による作動信号なのでノイズに強そうですが
除去出来る同相ノイズにも限度がありますし,それ以前に内部データバス等で先に問題が出そうです。
以上,核心部分を端折ってしまったような・・と思いながら書きました。
「説明が足らん!」でしたらその旨,指摘下さい。再度説明させて頂きます。
では。
No.3
- 回答日時:
こんにちは。
ir-ledです。訂正します。下記の行,間違ってました。
(正)
建物の接地電位「E」←←←←←←←←←←←←←←←←
→Aフロアコンセント「E」 ↑
→Aフロア機器の「E」~同機器I/FコネクタのFG端子 ↑
→I/Fケーブルシールド線 ↑
→Bフロア機器I/FコネクタのFG端子~同機器の「E」 ↑
→Bフロアコンセント「E」 ↑
→建物の接地電位「E」→→→→→→→→→→→→→→→
では。
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