Как сделать заземление для радио
Как сделать заземление для радио
Устройство заземления для передающей антенны отличается от распространенных методик устройства заземления для приемных антенн детекторных и ламповых радиоприемников, а также электроустановок. Заземление для передающей антенны должно отводить в землю большой высокочастотный ток с малыми потерями, и должно иметь большую контактирующую поверхность с землей. Рисунок 1. Наличие заземления у протяженных высокорасположенных проволочных антенн необходимо не только с точки зрения эффективного излучения радиоволн, но и для защиты передатчика и оператора от статического электричества и грозовых разрядов.
Заземление должно располагаться в непосредственной близости от точки питания активного вибратора передающей средневолновой антенны и у точки соединения противовесов. Крайне желательно — непосредственно под ними. Поэтому, прежде, чем приступить к устройству заземления, необходимо определиться на местности, где будет расположены активные элементы антенны и как будет подходить к ним кабель или настроенная линия от радиопередатчика.
В данной методике предполагается, что устройство заземления выполняется летом.
Для устройства заземления необходимы:
Инструменты и приспособления:
Меры безопасности:
Поскольку устройство заземления связано с земляными работами на глубине более роста человека, то при проведении работ необходимо участие двух человек. Причем на глубине может находиться только один человек. Второй должен выполнять работы наверху и страховать того, кто работает на глубине в случае обрушения стенок траншеи. В процессе подготовительных работ необходимо закрепить стенки траншеи досками и распорками. На ночь необходимо закрывать траншею листами фанеры, чтобы исключить падение в траншею детей или домашних животных.
Подготовительные работы
Основные работы
Физика работы
Данное заземление реализует объемный контакт с землей с помощью созданной в грунте зоны повышенной проводимости. В качестве контакта с этой зоной используется металлический предмет, имеющий большую площадь поверхности. Для этой цели идеально подходит чугунный многосекционный радиатор водяного отопления. В качестве электролита для создания проводимости в грунте использован раствор медного купороса (CuSO4), который при взаимодействии с железным радиатором будет осаждать на его поверхности слой металлической меди, одновременно превращаясь в железный купорос Fe2(SO4)3, который, также как и медный, растворяется в воде и обладает хорошей электрической проводимостью. Такой химический процесс надолго обеспечит хороший электрический контакт с землей.
Использование медного купороса также обусловлено и следующими факторами:
Наличие в траншее двух областей, содержащих раствор медного купороса, необходимо чтобы увеличить поверхность контакта и тем самым снизить сопротивление заземления. Следуя капиллярному эффекту, от каждой области жижи начнется во все стороны медленное растекание раствора и когда через неделю, да еще после дождя эоны повышенной проводимости сомкнутся, то контакт с землей будет очень хорошим. Заодно, верхняя область будет дополнительным источником раствора для нижней, по мере того, как дожди будут промывать поверхностный слой земли, и купорос будет впитываться все глубже и глубже. Если бы мы сделали лишь один слой раствора, вокруг железного радиатора, то с течением времени, под воздействием вымывания, зона повышенной проводимости опустилась бы вглубь, и был бы ухудшен контакт с объемной областью повышенной проводимости. А так мы получаем большую область повышенной проводимости и опускание вглубь нижней зоны лишь даст расширение общей зоны проводимости за счет того, что верхняя зона будет расширяться преимущественно вниз.
Однако, следует заметить, что такое заземление должно устраиваться вдали от колодцев с питьевой водой и от водоемов, где производится забор воды для питья.
Возможные варианты изменения конструкции
Вместо старого радиатора водяного отопления можно использовать десяток отрезков старых водопроводных труб приблизительно по метру длиной, сваренные вместе с помощью стальных уголков или любой другой металлический предмет, имеющий большую площадь контакта с землей.
При отсутствии медного купороса, можно использовать поваренную соль (NaCl) в том же количестве, однако, в этом случае не будет проходить реакция омеднения поверхности железного заземлителя, и качество заземления со временем будет ухудшаться по мере его ржавения.
При применении поваренной соли желательно использовать в качестве материала заземлителя оцинкованное железо. К примеру, три листа рифленого кровельного железа, 1×1,5 метра, расположенные вдоль длинных стенок траншеи. Рисунок 3. Раствор поваренной соли в этом случае необходимо заливать с обеих сторон каждого листа и делать нижнюю зону соленой земляной жижи на всю высоту листов железа. Соединять листы между собой следует припаянной к ним припоем ПОС-40 полосой из такого же оцинкованного железа, шириной не менее 200 мм в месте подключения шины заземления. Шину заземления в этом случае надо припаять к среднему листу. Пайку следует производить газовой горелкой или паяльной лампой, используя в качестве флюса травленую паяльную кислоту (насыщенный водный раствор ZnCl2). Однако, нужно помнить, что заземлитель из листового железа в земле, при отсутствии восстановительной химической реакции, весьма недолговечен.
В случае использования такого заземлителя, для значительного увеличения его эффективности, можно рекомендовать развернуть три листа по отношению друг к другу под 120 градусов и, соответственно, изменить форму траншеи.
Устройство заземления для средневолновой передающей антенны индивидуального радиовещания
Устройство заземления для передающей антенны отличается от распространенных методик устройства заземления для приемных антенн детекторных и ламповых радиоприемников, а также электроустановок. Заземление для передающей антенны должно отводить в землю большой высокочастотный ток с малыми потерями, и должно иметь большую контактирующую поверхность с землей. Рисунок 1. Наличие заземления у протяженных высокорасположенных проволочных антенн необходимо не только с точки зрения эффективного излучения радиоволн, но и для защиты передатчика и оператора от статического электричества и грозовых разрядов.
Заземление должно располагаться в непосредственной близости от точки питания активного вибратора передающей средневолновой антенны и у точки соединения противовесов. Крайне желательно — непосредственно под ними. Поэтому, прежде, чем приступить к устройству заземления, необходимо определиться на местности, где будет расположены активные элементы антенны и как будет подходить к ним кабель или настроенная линия от радиопередатчика.
В данной методике предполагается, что устройство заземления выполняется летом.
Для устройства заземления необходимы:
Инструменты и приспособления:
Меры безопасности:
Поскольку устройство заземления связано с земляными работами на глубине более роста человека, то при проведении работ необходимо участие двух человек. Причем на глубине может находиться только один человек. Второй должен выполнять работы наверху и страховать того, кто работает на глубине в случае обрушения стенок траншеи. В процессе подготовительных работ необходимо закрепить стенки траншеи досками и распорками. На ночь необходимо закрывать траншею листами фанеры, чтобы исключить падение в траншею детей или домашних животных.
Подготовительные работы
Основные работы
Физика работы
Данное заземление реализует объемный контакт с землей с помощью созданной в грунте зоны повышенной проводимости. В качестве контакта с этой зоной используется металлический предмет, имеющий большую площадь поверхности. Для этой цели идеально подходит чугунный многосекционный радиатор водяного отопления. В качестве электролита для создания проводимости в грунте использован раствор медного купороса (CuSO4), который при взаимодействии с железным радиатором будет осаждать на его поверхности слой металлической меди, одновременно превращаясь в железный купорос Fe2(SO4)3, который, также как и медный, растворяется в воде и обладает хорошей электрической проводимостью. Такой химический процесс надолго обеспечит хороший электрический контакт с землей.
Использование медного купороса также обусловлено и следующими факторами:
Наличие в траншее двух областей, содержащих раствор медного купороса, необходимо чтобы увеличить поверхность контакта и тем самым снизить сопротивление заземления. Следуя капиллярному эффекту, от каждой области жижи начнется во все стороны медленное растекание раствора и когда через неделю, да еще после дождя эоны повышенной проводимости сомкнутся, то контакт с землей будет очень хорошим. Заодно, верхняя область будет дополнительным источником раствора для нижней, по мере того, как дожди будут промывать поверхностный слой земли, и купорос будет впитываться все глубже и глубже. Если бы мы сделали лишь один слой раствора, вокруг железного радиатора, то с течением времени, под воздействием вымывания, зона повышенной проводимости опустилась бы вглубь, и был бы ухудшен контакт с объемной областью повышенной проводимости. А так мы получаем большую область повышенной проводимости и опускание вглубь нижней зоны лишь даст расширение общей зоны проводимости за счет того, что верхняя зона будет расширяться преимущественно вниз.
Однако, следует заметить, что такое заземление должно устраиваться вдали от колодцев с питьевой водой и от водоемов, где производится забор воды для питья.
Возможные варианты изменения конструкции
Вместо старого радиатора водяного отопления можно использовать десяток отрезков старых водопроводных труб приблизительно по метру длиной, сваренные вместе с помощью стальных уголков или любой другой металлический предмет, имеющий большую площадь контакта с землей.
При отсутствии медного купороса, можно использовать поваренную соль (NaCl) в том же количестве, однако, в этом случае не будет проходить реакция омеднения поверхности железного заземлителя, и качество заземления со временем будет ухудшаться по мере его ржавения.
При применении поваренной соли желательно использовать в качестве материала заземлителя оцинкованное железо. К примеру, три листа рифленого кровельного железа, 1×1,5 метра, расположенные вдоль длинных стенок траншеи. Рисунок 3. Раствор поваренной соли в этом случае необходимо заливать с обеих сторон каждого листа и делать нижнюю зону соленой земляной жижи на всю высоту листов железа. Соединять листы между собой следует припаянной к ним припоем ПОС-40 полосой из такого же оцинкованного железа, шириной не менее 200 мм в месте подключения шины заземления. Шину заземления в этом случае надо припаять к среднему листу. Пайку следует производить газовой горелкой или паяльной лампой, используя в качестве флюса травленую паяльную кислоту (насыщенный водный раствор ZnCl2). Однако, нужно помнить, что заземлитель из листового железа в земле, при отсутствии восстановительной химической реакции, весьма недолговечен.
В случае использования такого заземлителя, для значительного увеличения его эффективности, можно рекомендовать развернуть три листа по отношению друг к другу под 120 градусов и, соответственно, изменить форму траншеи.
Как сделать заземление для радио
Устройство «искусственная земля»
Важную роль на радиостанции играет заземление. В радиопередающих устройствах желательно использовать также и высокочастотное заземление. Предлагаемое устройство «Искусственная Земля» (Artificial Ground), является эффективным ВЧ заземлением. С его помощью устраняют реактивную составляющую на участке между шасси радиостанции и реальной землей, искусственно приближая «Землю» непосредственно к корпусу радиостанции.
«Общую точку» — шасси Антенного Тюнера соединяют согласно схеме (рис.1) с корпусом РА, трансивера, электронного ключа и т.д. Провод применяют в изоляции диаметром 2. 3 мм, медный, одножильный или многожильный. Можно применить оплетку с толстого коаксиального кабеля диаметром 10-12мм продетого в кембрик.
Если в составе радиостанции нет Антенного Тюнера, то общей точкой соединения блоков будет PA, т.е. Усилитель Мощности, но не трансивер. В качестве заземления желательно не использовать батарею центрального отопления. В худшем случае можно использовать кран (трубу) холодной воды, в лучшем — заземленный контур здания.
Устройство Искуственная Земля изготавливается в небольшом экранированном корпусе с диэлектрическими ножками. Необходимо, чтобы контакт с другими устройствами по шасси был только посредством соединения ”Общая Точка” Антенного Тюнера – Разъем Х1 Устройства Искуственная Земля.
Х2 – Выход Устройства Искусственная Земля соединяют также с «Землей», но уже в другом месте, например с краном холодной воды или подключают противовес длиной 1/4 длины волны для конкретного диапазона. Эта часть схемы работает как ВЧ Заземление.
Порядок настройки
Устройства Искусственная Земля :
Вначале настраивают Антенный Тюнер по минимум КСВ по его входу, обеспечивая необходимую нагрузку для передатчика. Затем настраивают Устройство Искуственная Земля по МАКСИМУМ показаний прибора М изменяя значения переменной индуктивности L2 и переменного конденсатора С2.
Использование ВЧ заземления способствует повышению эффективности радиостанции в плане устранения таких видов помех, как TVI, помех телефонным аппаратам и звукозаписывающей аппаратуре.
Хотел бы добавить, что есть плохая, низкого качества бытовая аппаратура и это есть большая проблема, но к большому сожалению, есть и низкого качества передающая аппаратура. Не раз приходилось слышать, как трансивер можно настроить одной отверткой. Увы, такому трансиверу ВЧ Заземление не поможет.
Игорь Подгорный, EW1MM
У радиолюбителей, живущих в многоэтажных домах, часто возникают проблемы с качественным заземлением своей аппаратуры. Характерная ошибка — заземлять аппаратуру на батарею отопления. Это неправильно. Если отсутствует специальная клемма на электрическом щитке, подключаться надо к трубе водоснабжения с холодной водой.
На корпусе трансивера или передатчика всегда присутствует высокочастотное напряжение и, чем больше выходная мощность, тем больше его величина. «Искусственная земля» подключается между корпусом трансивера и точкой заземления, иначе говоря, в разрыв провода заземления. Для того, чтобы снять постоянную составляющую с корпуса трансивера, его соединяют с землей отдельным проводом, минуя «Искусственную землю», но в точку заземления, отличную от той куда подключается разъем Х2.
Рекомендуется применять коаксиальный кабель в качестве антенного фидера или использовать симметричную линию связи плюс симметрирующее устройство. Следует остерегаться применить антенны открытого типа, например, VS1АА, а также широкополосных трансформаторов и катушек на феррите, особенно при больших мощностях. Могут появиться помехи приему телевидения (TVI). На рис.2, приведем схему «Искусственной земли» MFJ-931 [1], Надеюсь, что предлагаемые рекомендации помогут устранить помехи от работы Вашей любительской радиостанции.
Как самостоятельно сделать заземление и молниезащиту телевизионной антенны?
Заземление антенны представляет собой создание электрического соединения между оборудованием и заземляющим устройством. Необходимость заземления вызвана характером их размещения: антенны устанавливают под открытым небом. Поэтому существует определенная вероятность попадания молнии на металлическую поверхность. Заземление позволяет уменьшить напряжение до безопасного уровня для живых существ.
Всегда ли нужно заземление
Практически все специалисты рекомендуют делать заземление антенны. Действительно, лучше перестраховаться и заземлить принимающее устройство. Однако реальная опасность попадания существует лишь в тех случаях, когда в пятиметровом радиусе от антенны отсутствуют какие-либо объекты, высота которых не превышает 1 м (например, дерево или громоотвод). В связи с этим разумнее заземлять не саму антенну, а поставить рядом с ней отводящее устройство.
Главная цель молниезащиты — встретить молнию раньше, чем она ударит по защищаемому объекту (в данном случае по антенне) и отвести разряд в землю. Она включает три компонента, объединенных в одну электрическую цепь:
Молниеприемник
Данное устройство устанавливают рядом с мачтой антенны. Молниеприемники продаются в специализированных магазинах. Также их легко соорудить своими руками, используя обычный металлический штырь.
Токоотвод
Компонент представляет собой провод, по которому молния направляется к заземлительному контуру. Он должен быть только цельным и иметь определенное сечение:
Если антенна не оснащена грозозащитой, понадобится выполнить определенные действия, характер которых зависит от внешних факторов:
В случае установки антенны на заземленной кровле из металла, для целей заземления соединяют металлическую мачту или молниеприемник с материалом крыши. Если антенна находится на деревянной опоре, токоотводом выступает провод, идущий по ней к заземлителю, установленному в грунте. По такому же принципу организуется заземление, если принимающее устройство расположено на неметаллической крыше.
Заземление на кровле из горючих материалов имеет свои особенности. К примеру, верхний участок металлической мачты соединяют с точкой нулевого потенциала антенны и с экранами коаксиальных кабелей. К нижней части мачты присоединяют токоотводящий проводник, который далее направляют вдоль стены строения. Заземляют его путем укладки его на дно траншеи, глубина которой должна быть не меньше 1 м.
Заземлитель
Для обустройства заземления копают яму глубиной 2-3 метра. В ней размещают заземлитель. В качестве заземляющего устройства подойдет металлический лист, труба, арматура или толстый провод. Оптимальный вариант — металлическая труба с толстыми стенками и длиной 1,5-2 метра. К заземлителю приваривают провод диаметром не меньше 5 мм. Конец проводника фиксируют к стене здания, чтобы затем подвести сюда токоотвод.
Нормативные требования
Квалифицированные специалисты при проведении монтажных работ руководствуются требованиями, установленными Европейским комитетом электротехнических стандартов. Основной документ, касающийся заземления антенн, называется EN 50083-1.
В данном нормативном акте расписаны необходимые действия для предотвращения разрушительных последствий попадания молнии в антенну. Требования регламентируют работы, относящиеся к защите только постоянных молниезащитных систем или устройств, установленных в кемпингах. Они не касаются любительских радиостанций, функционирующих на платформе VSAT.
К нормативным актам также относятся еще несколько документов, в том числе:
Уравнивание потенциалов
Наружные фидеры, мачты, разнообразные антенны, находящиеся полностью или фрагментарно за пределами защитной зоны, подвергаются угрозе попадания молнии. Вследствие этого выдвигается требование о наличии особой системы, позволяющей избежать опасной разности потенциалов. С этой целью предусматриваются следующие защитные барьеры:
При отсутствии в строении системы защиты от молнии заземление для антенны осуществляют таким образом:
Обратите внимание! Если проложить провод со значительными изгибами вокруг препятствий, неизбежно возникновение серьезной разницы потенциалов. В этом случае вследствие разрядов молнии в проводниках будет возникать индуктивность. В связи с этим возможно искрение, что небезопасно с пожарной точки зрения.
В качестве защиты антенны от молнии рекомендуется использовать устройства с максимальной степенью соприкосновения с грунтом. К таким заземлителям относится, например, модель ZANDZ ZZ-000-015.
Все токоотводы от молниеприемников (тросовых и стержневых) соединяют с заземлителем. Последний включает не меньше двух расположенных по вертикали электродов. Длина каждого из них составляет не меньше 3 м. Вертикальные электроды соединяют между собой горизонтальными (его длина — от 5 м). Рекомендуемое поперечное сечение для медного электрода составляет от 16 до 50 мм, а стального — от 50 до 80 мм.
Рекомендации по установке антенны
Выбор места фиксации телевизионной антенны и ее ориентация в пространстве зависит от множества факторов, среди которых:
При установке ТВ-антенны на крыше, основанием чаще всего выступает мачта. В качестве нее подойдет стальная труба диаметром приблизительно 35-40 мм.
Альтернативой металлическому изделию может стать деревянное – из бруса (50 на 50 мм). Такую мачту фиксируют на стропильных балках. Принимающее устройство должно возвышаться над кровлей по крайней мере на 2 м. Если выбран деревянный брус, по нему прокладывают толстый медный провод или шину. Второй конец контура соединяют с заземляющим устройством, в качестве которого выступает либо шина, либо закопанные в грунт заземлители.
Разновидности молниезащиты
Существует две классические схемы защиты от молнии:
В соответствии с общепринятой концепцией выделяют три зоны молниезащиты. По границам каждой из них монтируют особые устройства (УЗИП). Такие элементы также подразделяют на три класса.