Presentación de trabajo de investigación teórico desarrollado en la materia "Mediciones Electrónicas e Instrumentación Industrial" en la carrera de Ingeniería Electrónica.

1. Cableado de señales
HOFF, Romina A.
KRUJOSKI, Matías G.
STATKIEVICZ, Elías J.
WASILEWSKI, Walter S.
Universidad Nacional de Misiones
GRUPO1

2. Consideraciones
•Pantallas hechas de materiales no magnéticos
•Las corrientes inducidas en el circuito receptor son lo suficientemente pequeñas para no distorsionar el campo original
•Los cables son cortos comparados con la longitud de onda

3. Tipos de acoplamiento
1.Acoplamiento capacitivo o eléctrico: Interacción de campos eléctricos se identifica de mala manera como acoplamiento electroestático.
2.Acoplamiento inductivo o magnético: Interacción de campos magnéticos denominado de mala manera como electromagnético.
3.Acoplamiento electromagnético: Combinación de campos eléctricos y magnéticos

4. Acoplamiento capacitivo

5. Acoplamiento capacitivo
푉푁= 푗휔 퐶12 퐶12+퐶2퐺 푗휔+ 1 푅(퐶12+퐶2퐺)
푅≪ 1 푗휔(퐶12+퐶2퐺) 푉푁=푗휔푅퐶12푉1
Efecto de la separación conductor en el acoplamiento capacitivo.

6. Acoplamiento capacitivo
푅≫ 1 푗휔(퐶12+퐶2퐺) 푉푁= 퐶12 퐶12+퐶2퐺 푉1

7. Acoplamiento capacitivo
Efectodelblindajeenelacoplamientocapacitivo
Seconsiderauncasoidealporlosiguiente:
1.Lamallaencierracompletamenteconductor2
2.Elescudoessólido,nohayagujerosenelescudo,comoseríaelcasodeunblindajetrenzado.
3.Elescudonosetermina,ynohayningunaimpedanciadeterminaciónenelconductor2.
El acoplamiento capacitivo con la pantalla colocado alrededor del conductor receptor.
푉푁= 퐶1푠 퐶1푠+퐶2푠 푉1
푉푁=푉푆
La pantalla por lo tanto, no redujo la tensión de ruido captado por el conductor 2.

8. Acoplamiento capacitivo
El acoplamiento capacitivo cuando conductor central se extiende más allá de la malla; pantalla puesta a tierra en un punto.
푉푁= 퐶12 퐶12+퐶2퐺+퐶2푆 푉1
Paraunbuenapantallamientodelcampoeléctricoesnecesario(1)minimizarlalongituddelconductorcentralqueseextiendemásalládelescudoy(2)proporcionarunabuenatierraenlamalla.

9. Acoplamiento capacitivo
Si además el conductor de recepción tiene una resistencia finita a tierra
푅≪ 1)푗휔(퐶12+퐶2퐺+퐶2푆
푉푁=푗휔푅퐶12푉1
Cualquier capacitancia directamente a través de la fuente puede ser olvidado, ya que no tiene ningún efecto sobre el acoplamiento de ruido.

10. Acoplamiento inductivo
t L
I

t  L I  12
12
1
M
I


N
t A
d
V B d A
d
   

11. Acoplamiento inductivo
1
N 1
di
V j MI M
dl
  

12. Acoplamiento inductivo
Inductancia mutua
1 1
12 ln
2 2
b b
a a
I I b
Bdr dr
r a
   
     
     

13. Acoplamiento inductivo
Efecto del apantallamiento en el acoplamiento magnético:
S 1S 1 V =jM I

14. Acoplamiento inductivo
Acoplamiento magnético entre la malla y conductor interior:
S L =
s I

M=
s I

M= s L

15. Acoplamiento inductivo/NsssjVVjRL   

16. Acoplamiento inductivo

17. Acoplamiento inductivo
Acoplamiento magnético a malla abierta:
2 12 1
/
/
s s
N c
s s
R L
V V V j M I
j R L
 
     
  

18. Acoplamiento inductivo

19. Apantallamiento
Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Apantallamiento para prevenir la Radiación Magnética

20. Apantallamiento
Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Pantalla
Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Pantalla
Apantallamiento para prevenir la Radiación Magnética
Conductor apantallado a tierra con un material no magnético Conductor apantallado con retorno de señal por tierra

21. Apantallamiento
0=퐼푠푗휔퐿푠+푅푠−퐼1푗휔푀
퐼푠=퐼1 푗휔 푗휔+ 푅푠 퐿푠 =퐼1 푗휔 푗휔+휔푐
Conductor apantallado sin tierra terminal

22. Apantallamiento
Apantallamientodelreceptorantelosefectosmagnéticos
Puesta a tierra en ambos extremos, bucle de corriente de área reducida, buen apantallamiento
Puesta a tierra en un solo extremo, bucle de corriente de gran área, apantallamiento deficiente

23. Apantallamiento
Impedanciacomúndeacople
푉퐼푁=−푗휔푀퐼푠+푗휔퐿푠퐼푠+푅푠퐼푠
Representación física del esquema de cableado con puesta a tierra en ambos extremos
Circuito equivalente del esquema de cableado con puesta a tierra en ambos extremos
푉퐼푁=푅푠퐼푠

24. Apantallamiento
DatosExperimentales

25. Apantallamiento
DatosExperimentales

26. Apantallamiento
EjemplodeApantallamientoSelectivo
Bucle básico de antena con
apantallamiento a tierra
Bucle básico de antena con
apantallamiento no continuo a tierra

27. Apantallamiento
ImpedanciadeTransferenciadelApantallamiento
푍푇= 1 퐼푠 푑푉 푑푙

28. Tipos de cables
• Poseen impedancia
característica uniforme.
• Inmunidad al ruido.
• Menores perdidas.
• Producen menor radiación.
Frecuencia
UTP Frecuencia de Funcionamiento Máximo
Categoría 5 125 MHz
Categoría 6 250 MHz
Categoría 7 600 MHz
Regido por:
ANSI / TIA / EIA
568B-2.1
Los más utilizados son el Coaxial y Par trenzado

29. Tipos de cables
Cables Coaxiales:
VHF (veryhighfrequency)
UHF (ultra highfrequency)
Triaxial:Poseenunadoblemalla,paraevitarintroducirlacorrientederuidoalacorrientedelaseñal.
ParTrenzadoBlindado:CumplenlamismafunciónquelosTriaxiales,peromáseconómicosyflexibles.
Condición para el Par Trenzado:
1 -La señal debe fluir por igual y en direcciones opuestas en los dos conductores.
2 -El número de torsión debe ser inferior a una vigésima parte de una longitud de onda en las frecuencias.

30. Tipos de mallas
Frecuencia
Brindan mayor flexibilidad, durabilidad y
resistencia.
Poseen inconvenientes para altas
frecuencias con los agujeros del trenzado,
disminuyendo la eficiencia.
MALLA TRENZADA

31. Tipos de mallas
Uso limitado, solo por debajo de 100 kHz
Aumento de la Frecuencia:
Disminuye la componente longitudinal, y aumenta la circular.
Corriente Circular aumenta la inductancia de la malla.
MALLA ESPIRAL
Poseen menor costo de fabricación,
facilidad de terminación y buena
flexibilidad.

32. Eficacia del Apantallamiento
Frecuencia [MHz]
Impedancia de Transferencia [mΩ/m]
Papel de
aluminio
Se expresa en función de la impedancia de transferencia

33. Terminación de Malla
BNC, UHF, XLR, entre otros.
Para una máxima protección, la malla debe ser terminada de manera uniforme alrededor de su circunferencia, por ende siempre se deben usar conectores adecuados.

34. Puesta a Tierra de la Malla
BAJA FRECUENCIA
En este caso, la importancia de proteger el cableado con mallas es del ruido de 50/60Hz de la energía eléctrica de potencia

35. Puesta a Tierra de la Malla
ALTA FRECUENCIA
Se considera alta por encima de 100 kHz, o cuando la longitud del cable es superior a una vigésima parte de una longitud de onda.
Para señales compuestas (sistema Hibrido de puesta a tierra)

36. Longitud eléctrica

37. Conclusiones
•Para un cable doblemente trenzado, la eficacia de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 100 MHZ.
•Para un cable de blindaje trenzado, la efectividad de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 10 MHz.
•Para un cable de apantallamiento en espiral, la eficacia de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 100 kHz.
•La mayoría de los problemas de blindaje del cable son causados por las terminaciones inapropiadas de las pantallas
•A baja frecuencia, la malla de los cables pueden estar conectados a tierra en un solo extremo.
•En alta frecuencia, la malla de los cables deben estar conectados a tierra en ambos extremos.
•Terminaciones con pantallas híbridas pueden utilizarse eficazmente cuando están involucradas las señales tanto de baja y altafrecuencia.

38. Muchas Graciaspor su Atención
Obtenga más información en
Ott,HenryW. ElectromagneticCompatibilityEngineering. Wiley, 2009. l