Как сделать заземление для трансивера
Записки программиста
Заземление любительской радиостанции
В рамках поста Защита трансивера от статического электричества несколько раз упоминалось заземление, но не было сказано, как его сделать. Настало время устранить этот пробел. Сразу должен сказать, что бывают разные виды заземления и к ним предъявляются разные требования. Все их не представляется возможным рассмотреть в рамках одной статьи. Это сложная тема, по которой пишут целые книги.
Важно! Электричество — очень опасная штука. Знайте, что неосторожное обращение с ним может привести к вашей смерти. Если сомневаетесь, лучше попросить помощи у профессионального электрика.
Теория: что такое «земля» и «заземление»?
Когда говорят «заземление», многие представляют себе вбитую в почву медную трубу длиной 2.5 метра. Предполагается, что заземление может принять в себя сколько угодно электронов. Также считается, что относительно «земли» можно измерять напряжение всего остального. На практике, к сожалению, все намного сложнее. Две медные трубы, вбитые на расстоянии в несколько метров, имеют далеко не нулевую разность потенциалов. Способность земли принимать в себя электроны завист как минимум от самой почвы, погодных условий и частоты тока. Плюс к этому есть множество других нюансов. Забивать медные трубы в рамках этой статьи мы не будем.
На самом деле, в разных контекстах под заземлением понимают разные вещи:
Добавьте сюда еще пару пунктов, таких, как «земля» в смысле точка, относительно которой измеряется напряжение в цепи, «земля» в контексте моделирования антенн, и вы получите общее представление о путанице, связанной с этим словом. Плюс к этому есть связанное понятие уравнение электрических потенциалов (bonding). Оно нужно для правильной реализации перечисленных выше заземлений, а также уменьшает выравнивающий ток. Последний может проявляться, например, как низкочастный гул в наушниках.
Если вы хотите серьезно ознакомиться с вопросом, рекомендую книгу Grounding and Bonding for the Radio Amateur. В рамках этого поста далее речь пойдет исключительно о первых двух пунктах из приведенного списка. Отмечу, что использованные мной иллюстрации позаимствованны из названной книги.
Теория: фаза, ноль и земля
В старых российских розетках есть два контакта — фаза и ноль. Все просто, на фазе у нас 220 В переменки с частотой 50 Гц относительно нуля. Заметьте, что это RMS напряжение. Амплитуда составляет 310 В, а размах — около 620 В.
Но в современных новых розетках (так называемые евророзетки) есть третий контакт, называемый землей. Земля должна быть соединена с корпусом устройства, если он металлический. Это необходимо из соображений безопасности. При определенных условиях фаза может попасть на корпус. Из-за вибрации какой-то проводочек может отсоединиться или перетереться. Также случается, что оторвался и стал путешествовать по корпусу кусочек припоя. В корпусе может накопиться проводящая пыль, дети могут что-то пролить и побояться сказать об этом, и так далее. Если человек дотронется до корпуса, на котором находится фаза, это с большой вероятностью приведет к его смерти.
Чем помогает заземление корпуса? Для ответа на этот вопрос рассмотрим, как работает устройство защитного отключения, УЗО (также известно под именами выключатель дифференциального тока, ground fault circuit interrupter, GFCI, и рядом других):
В штатном режиме ток течет с фазы на ноль. Магнитные поля, создаваемые этими токами, компенсируют друг друга на трансформаторе и усилитель ничего не регистрирует. Если же фаза попадет на корпус, а корпус заземлен, ток потечет не с фазы на ноль, а с фазы на землю. В этом случае магнитные поля больше не скомпенсированы. УЗО увидит это и разорвет цепь. Как результат, все подключенные к нему устройства будут обесточены до тех пор, пока вы не найдете и не исправите проблему.
Насколько мне известно, в каждом доме есть по крайней мере одно УЗО. Увы, это еще не означает, что в каждом доме правильно разведено заземление. Я живу в старом многоквартирном доме со старыми розетками, и никакого заземления в нем нет. Однако загородный дом построен сравнительно недавно, и в нем есть нормальное заземление. Как проверить заземление? Самый простой способ — это взять мультиметр и измерить переменное напряжение между фазой и землей. Если вы видите 220 В, скорее всего, заземление сделано правильно.
Важно! Категорически запрещается использовать газовые трубы и трубы центральной системы отопления в качестве заземления. Использование газовых труб чревато взрывом бытового газа, а использование системы отопления — поражением электрическим током ваших соседей. Медные трубы с холодной водой в загородных домах также являются плохим решением. Во-первых, подключаться к ним нужно в том месте, где труба уходит в землю. Это означает использование длинного провода, который может стать причиной ВЧ-наводок. Во-вторых, в современных домах медные трубы используются совместно с пластиковыми. Не факт, что такая труба вообще имеет контакт с землей.
Практика
В моем блоке питания Samlex SEC-1235M используется евровилка с тремя контактами и корпус соединен с землей. Значит, от корпуса можно заземлить трансивер, защитный дроссель, и все остальное. К сожалению, на корпусе не нашлось клеммы заземления, поэтому ее пришлось сделать самому:
Краска легко снимается с помощью дремеля. Остерегайтесь попадания металлической пыли внутрь устройства! В процессе я заметил, что крышка блока питания не имеет хорошего контакта с остальной частью корпуса. Поэтому я также снял краску в местах крепления крышки. Учитывая, что крепление осуществляется с помощью четырех болтов, думаю, что теперь контакт довольно надежен. На трансивере клемма заземления уже была, поэтому его сверлить не пришлось. На защитном дросселе клемма была добавлена по тому же принципу, что и на блоке питания.
«Grounding and Bonding for the Radio Amateur» предлагает несколько способов соединения корпусов. Рекомендуется следующий:
Общая шина представляет собой кусок медной трубы. Остальные устройства крепятся к ней с помощью коротких проводов. Однако прямое соединение корпусов также допустимо. Книга рекомендует соединять шину с заземлением для грозозащиты, если такое имеется. Иначе допускается заземление на AC safety ground. Если и его нет, то соединять корпуса лучше, чем вообще не соединять.
Провод необходимо использовать не тоньше 14 AWG (то есть, с диаметром проводника 1.8 мм). С моим Yaesu FT-891 шла пара проводов 12 AWG (диаметром 2.3 мм) длиной 2.5 метра, предназначенных для питания трансивера. Я укоротил эти провода, потому что мне столько не нужно, и использовал излишки для заземления. Соединительные провода не должны быть длинными. У меня они вышли по 20 см. Также я укоротил кабель питания от SEC-1235M.
Вот и все! Мне понадобилось лишь немного болтов и гаек M6, одна клемма M4 (для трансивера), пара клемм M6 (для блока питания и дросселя), немного термоусадок, ну и повозиться с паяльником, дремелем и шуруповертом. То есть, себестоимость всего этого мероприятия примерно нулевая.
Заключение
Сделать подобное заземление не занимает много времени. Зато однажды оно может спасти ваш трансивер, а может быть и вашу жизнь. При любом раскладе заземление точно не делает хуже.
Как обычно, любые дополнения и указания на неточности приветствуются. Также мне было бы интересно узнать, как вы решаете вопрос с заземлением.
Как сделать заземление для трансивера
ВЧ-заземление
Важную роль на радиостанции играет заземление. В радиопередающих устройствах желательно использовать также и высокочастотное заземление (рис.1).
«Общую точку» — шасси ATU (Согласующее Устройство) соединяют согласно схеме с корпусом РА, трансивера, контрольного приемника, электронного ключа и т.д. Провод применяют диаметром 2. 3 мм, медный, одножильный или многожильный. Обязательно применение провода в изоляции.
Если в составе р/станции нет ATU, то «Общей точкой» соединения блоков будет PA, т.е. УСИЛИТЕЛЬ, но не ТРАНСИВЕР. В качестве заземления не следует использовать батарею центрального отопления. В худшем случае можно использовать кран (трубу) холодной воды, в лучшем — заземленный контур здания.
Иногда в системе ВЧ-заземления фигурирует устройство «Искусственная Земля» (Artificial Ground), которое является весьма эффективным ВЧ заземлением. С его помощью устраняют реактивную составляющую на участке между «Общей точкой» и реальной землей, искуственно приближая «Землю» непосредственно к радиостанции.
Выполнив межблочное соединение, как показано на рис.1 (за исключением С1, С2 и коаксиального кабеля), изготавливают устройство, показанное на рис.2, корпус которого устанавливается на ножки из изоляционного материала.
L1 — 22 витка на кольце с проницаемостью 50. 400, диаметр провода — 0,15. 0,22 мм. Диаметр кольца некритичен. Витки располагают равномерно по окружности кольца. Через кольцо продевается провод, соединяющий X1 и L2. L2 — переменная индуктивность от «РСБ-5», «Микрон» и т.д. С3 — от лампового вещательного приемника. R3 — выводится на переднюю панель. R1 —подстроечный резистор, определяющий чувствительность схемы контроля (на переднюю панель не выводится!) X1 — соединен с корпусом Устройства Искуственная Земля и соединяется с корпусом ATU (при его отсутствии с PA) Х2 — ВЧ разъем.
При использовании только схемы на рис.1, центральная жила кабеля обеспечивает заземление по постоянной составляющей, а оплетка по переменной, по ВЧ составляющей.
Следует отметить, что устройство с регулирующими элементами на рис.2 работает гораздо эффективнее, чем на рис.1.
Использование любой из схем ВЧ заземления способствует повышению эффективности радиостанции в плане устранения таких видов помех, как TVI, помех телефонным аппаратам и звукозаписывающей аппаратуре.
В заключении хотелось бы сказать, что действительно есть плохая, низкого качества бытовая аппаратура и это есть большая проблема для радиолюбителя, 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.
(оригинал статьи опубликован в Сентябре 1995г. в журнале Радиолюбитель КВ и УКВ. Однако данный вариант статьи содержит некоторые изменения и дополнения внесенные автором в 2003г.)
Как сделать заземление для трансивера
Проживаю в частном доме, за окном отдельное заземление (7 Ом, еще штыри имеются, и в этом вопросе постараемся приблизиться к 4 Омам).
Домашняя электроосветительная сеть советского стандарта. Трансивер заземлен. Импортный блок питания пока не заземлял.
Подскажите, пожалуйста, БП надо заземлять или нет? Отдельной клеммы заземления на его корпусе нет, выходные клеммы, судя по измерениям,
гальванической связи по постоянному току не имеют. Если заземлять БП, где выбрать точку подключения, или взять с центрального контакта сет. вилки (соединена с корпусом)?
Предполагается использование интерфейса с полной гальванической развязкой UnicomDual для управления трансивером и работы цифровыми видами связи (данный интерфейс выбран за возможность подключения к ПК через USB-порт).
Еще до приобретения этого интерфейса предполагал отдельным проводом (в изоляции) от каждого корпуса (трансивер, БП, компьютер) выполнить соединение в общей точке ввода провода заземления в комнату.
Как правильно все-таки организовать связь ПК и трансивера?
Изучение ниже приведенных ссылок полной ясности не дали, а только внесли еще большую неопределенность в решение этого вопроса.
http://forum.qrz.ru/showthread.php?t=397 6
http://forum.vhfdx.ru/kenwood/vopros-po-ts-2000-t7785/?prev_next=prev
http://qrz-e.ru/forum/24-22-1
http://www.radioscanner.ru/forum/topic18731.html
http://www.radioscanner.ru/forum/topic21497.html
http://forum.udm.ru/vb/forum40/thread28700.html
http://www.woodwolf.ru/192/
Тема заземления поднималась неоднократно, есть сторонники как первого варианта, так и второго. В большинстве своем, мнение людей исходит из собственного опыта (как позитивного, так и негативного) реализации сопряжения ПК и трансивера. А как все-таки действительно правильно? Или однозначного варианта не существует?
На какой вариант решиться в моем случае?
На самом деле разнообразия мнений нет
1 Заземление с целью обеспечения электробезопасности.
Заземляться однозначно. Множество вопросов и вариантов этой темы возникло потому, что у подавляющего большинства радиолюбителей полноценного заземления попросту нет. А суррогаты – кому как повезет. У вас есть шанс сделать нормальное заземление.
2 Заземление с целью улучшения параметров АФУ….. тут все решается строго индивидуально. Любой чужой опыт – он и есть «чужой» опыт. Условия, техника и ее размещения у каждого свои и неповторяющиеся….
Так что в вопросе заземления – каждый решает за себя….
Берёте провод необходимого сечения, напаиваете лепестки, сводите одни концы этих проводов в одну точку к основному заземлению, а оставшиеся концы под винт или земляной «барашек» на корпус всей аппаратуры (усилителя, трансивера, БП, компьютера, антенного тюнера, антенного коммутатора и т.д.)
Если есть аппаратура, у которой корпус не соединен с общим проводом вторичной цепи, вероятно он соединяется с нитральной клеммой, например, как у БП MeanWell.
Это самые обычные меры заземления аппаратуры, не зависимо от того комьютер будет или нет, они должны быть всегда, тогда не будет проблем.
Нельзя однозначно предсказать. Вполне имеет на существование и такая версия: чтобы вывалить звуковую хватит статического заряда, который накопит подсоединенная к незаземленному приёмнику антенна.
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.