Schemat ground loopa jest bardzo prosty. Działa jak ujemne sprzężenie zwrotne w stabilizacji prądu zasilaczy powszechnego użytku. Jak mamy niezbyt dobrze uziemiony kabel po obu stronach, to wtedy takie "słabe" uziemienie wchodzi w korelację z odcinkiem tego kabla, a ściślej linii transmisyjnej, w ten sposób, że na całej długości tej lini oraz na całej długości uziemienia tworzy się dzielnik napięcia. Dlaczego na całej długości przewodu, zarówno kabla linii oraz całej długości uziemienia odkłada się napięcie w.cz. ? Przecież oba przewody mają rezystancję bliską zero, to i spadek napięcia bliski zero być powinien, a nie jest. No właśnie ? Odp: ponieważ dla prądów w.cz. odcinek przewodu jest.... cewką . I tworzy się wysoka impedancja Z. Orientacyjnie rozrzut tej impedancji będzie od zera do kilku kilo ohm. Dla przykładu, ponieważ średnica do długości przewodu jest znaczna, to metr odcinka "zwykłego" przewodu posiada impedancję ok 300 ohm. Masywna karoseria samochodu blisko zero ohm. Żeby ground loop powstał taki spadek odłożony musi zostać po obu stronach. Powstaje "loop", czyli pętla, wewnątrz której generowane są "obce" niepożądane zniekształcenia. Wysoka impedancja Z przewodów sprzyja odłożeniu się (względnie) wysokich napięć wewnątrz pętli, mamy spełniony warunek amplitudy i jest to bardzo często spotykane. Lecz warunkiem generacji jest dodatkowo zgodność fazy i tutaj jest to już rzadko spotykane, gdy na wejściu [Rx] transceivera sygnał ma idealnie przeciwną fazę co do wyjścia [Tx] transceivera, wówczas oba napięcia się sumują, skutkiem czego popłynie prąd zniekształceń wewnątrz pętli i mamy ground loopa. Jest to równoznaczne ze wzbudzeniem. I z technicznego pkt. widzenia można porównać taką pętlę do generatora.
Ten obrazek ładnie symbolizuje spadki napięć: Vout = V2 - Vg. Tzn., że sygnał wyjściowy Vout na odcinku linii (niewidoczny na schemacie R2) równa się sygnał źródła V2 - (minus) napięcie zniekształceń Vg. Działa to również w drugą stronę, tzn. sygnał wejściowy odcinka R1 (niewidoczny na schemacie Vin) równa się sygnał obciążenia V1 - (minus) napięcie zniekształceń Vg. Jest to schemat tzw. zastępczy, bowiem na schemacie ideowym do rezystora Rg źródło zniekształceń Vg powinno być oznaczone w połączeniu szeregowym stanowiąc generator zniekształceń.
Ku ścisłości.
Przy prądach w.cz. takich jak CAN wszystkie R z tego schematu należy traktować jak impedancje Z w ten sposób, że:
- R1 symbolizuje impedancję Z1 odcinka przewodu po stronie odbiorczej Rx (lub odwrotnie)
- R2 symbolizuje impedancję Z2 odcinka przewodu po stronie nadawczej Tx (lub odwrotnie)
- Rg symbolizuje impedancję Zg uziemienia
Co ważne źródłem zniekształceń może być zniekształcony sygnał pożądany (czyt. transmitowany) jak i obce zakłócenie, np. przydźwięk sieci 50Hz, lub od cewki zapłonowej.
Na tym obrazku ładnie widać źródło zakłóceń Vg w pętli. Ponieważ, jak wyżej (pomimo niemal zerowej rezystancji R oplotu/ekranu kabla koncentrycznego), przez jego względnie dużą oporność falową Z rzędu kilkadziesiąt do kilkuset ohm, tzn. poprzez zależność, że długi odcinek luźnego przewodu od strony RLC jest cewką i jest złym przewodnikiem prądów wysokiej częstotliwości, źródło zniekształceń w pętli ground loop wtrąca zniekształcenia o znacznej amplitudzie, które mają szereg degradacyjnych własności na transmitowane komunikaty.
W "normalnych" warunkach ( tj. jak mamy stan dopasowania bez odbić falowych) napięcie Vin (tj. wejścia Rx) oraz napiecie Vout (tj. Tx) mają te same wartości po obu stronach. Różnica wynosi zero, interferencji brak. W przypadku odbić, gdy mamy uszkodzone łącze, nieodpowiednie terminatory, uszkodzony sterownik, napięcia będą się różnić i na skutek interferencji odbić falowych powstaną zakłócenia. Powstaną błędy typu P0600 zakłócenia CAN. Ground loop działa inaczej, ale powodem przesunięć fazowych wejścia Rx co do wyjścia Tx skutkuje interferencją dokładnie tak jak na skutek niedopasowania. W transmisji zerojedynkowej nie sposób wywołać znacznych przekłamań w ten sposób. Osobiście w swojej praktyce jakoś tego nie odczułem. Ale za to w "analogu" może mieć kolosalne znaczenie. I tak np. arcy często z winy gównianych przewodów mamy ground loopa w radiu czy telewizorze.
Dodano po 4 [minuty]:
NIXIE_123 napisał: Zakłócenia nanoszą się na oba kable tak samo więc nie wpływają.
Jako ciekawostka również z uwagi na to, że mają tę samą długość, obie żyły mają wręcz idealnie te same parametry RLC. Niestety to dziala, ale w pewnych ustalonych granicach, bo nie zabezpieczysz takiej linii na sto procent zakłóceniami o znacznym natężeżeniu. Np. od pompowyrysków, bo autentycznie w Scani miałem taki przypadek. Niezawodność CAN jest bardziej zasługą protokołu i prędkości przechwytywania/powtarzalności pakietów. Np. mało kto wie żeby został wygenerowany P0600 musi być wywołane osiem razy pod rząd to samo zakłócenie. In. Słowy prędkość transmisji jest tak duża, że sterownik master zdąży jeszcze siedem razy odpytać slave-a żeby (na czas braku zakłóceń) powtórzył on komunikat i nic się nie stanie. I tak np. jak masz 2x błąd P0600 tzn., że było co najmniej 16 razy (tj. 2x8) pod rząd powtórzone dokładnie to samo zakłócenie. Wobec tego logicznie rozumując jest to wielce nieprawdopodobne i w ten sposób CAN jest w głównej mierze zabezpieczony protokołem. Co ciekawe niektóre pojazdy (np. Volvo) sprawdzają obecność sterownika real-time nadając ciągle i uporczywie non stop ramkę o nazwie "komunikat domyślny" i w razie utraty komunikacji natychmiast jest generowany błąd. Ci jeszcze ciekawsze, jak mało kto, Volvo rozróżnia kilka rodzajów zakłóceń. Praktyka pokazuje niezgodność napięć na liniach CAN-H i CAL-L w sytuacjach awaryjnych i odwrotnie. Jest to z jednej strony pozytywne, bo system mimo złych parametrów nadal pracuje. Z drugiej strony wielce problematyczne, bo utrudnia diagnozę usterek. I nie przywiązywał bym do udoskonalania tego łącza większej uwagi, jak tylko w celach hobbystycznych, bo CAN jest w głównej mierze zabezpieczony protokołem.
Słowem uziemienie ekranu skrętki jest okej pod warunkiem, że jest skuteczne jako niskoimpedancyjne uziemienie z obu stron. Widać to dosyć często po czujnikach na silniku w samochodzie jak ekran jest podłączony tylko na schemacie, bo najważniejsze żeby linie pól skrętki były zamknięte wewnątrz linii koncentrycznej. Z uwagi na to, że linia koncentryczna na całej swojej długości jest jednolita (przy czym jej impedancja jest bez znaczenia) to sprzyja temu, że pole skrętki wewnątrz ekranu jest idealnie niezmienne, nie koliduje z polem pozostałych przewodów we wiązce i to jest najważniejsze. Sprawa ochrony zakłóceń przez ekran ma drugorzędne znaczenie.