Масса в электрике — основы и важные аспекты — DRIVE2
Здравствуйте всем. Как обычно, давайте начнем с самого начала. Этот пост не является руководством к действию, мануалом или чем-либо подобным. Возможно, где-то уже есть аналогичная информация, и, возможно, даже не одна, однако мне такие материалы не попадались на глаза. Данная запись основана на моих наблюдениях, опыте, а также опыте других людей, и в ней рассматривается вопрос «массы в электрике».
Речь о массе. Ну вот как раз о тех случаях когда говорят — «проверь массу» или, «дак у тебя масса не там подключена», «почисти клемму массы» и тд. Все эти разговоры имеют под собой вполне полноценное основание. В записи будет описана не вся суть вопроса, но ее большая часть — об активных потерях и помехах на соединениях. (не будет о выбросах с индуктивных нагрузок, о «плюсовой» стороне вопроса и тд. Что тоже существенно, но в общем виде описанном ниже вполне согласуется).
Виной всему закон Ома, ну то есть не виной, а основной причиной описывающей все это дело будет закон Ома. Кто не помнит или не знает, — он гласит (опять же в одной из формулировок), что падение напряжения на участке цепи сопротивление которого R, и при токе I протекающем через это сопротивление ®, равно произведению тока I на сопротивление R. То есть U=IxR. Например, на сопротивлении 1 Ом при токе 12 Ампер, протекающем через это сопротивление, падение напряжения (его даже можно будет замерить вольтметром, если подключить один щуп вольтметра к одному контакту резистора и второй щуп к другому контакту резистора), падения напряжения будет 1×12= 12 Вольт. Все просто. R это может быть какой-то участок где протекает ток, какая-то нагрузка, например лампочка подключенная одним контактом к «+», а вторым к «-» это тоже R. И если в разрыв поставить амперметр, то измерив ток, и зная что АКБ к которому подключена лампочка это 12 вольт. То можно найти сопротивление лампочки)
U=IxR
Далее, следующая часть. Кто сталкивался с автоэлектрикой, знает и видел что у каждого потребителя в бортовой сети автомобиля своя масса, у ламп в фарах, у вентилятора, у стартера и тд. Что то подключено напрямую к аккумулятору, что то на кузов и тд и тд. Каждое из этих соединений (так как мы в реальном мире) имеет свое соединение, каждый провод имеет свое сопротивление (по этой же причине провода на стартер очень толстые, так как у них низкое сопротивление, чтобы при протекании огромных стартерных токов не тратить драгоценные вольты и энергию на нагрев и потери в проводах), сам кузов тоже имеет сопротивление, и все эти сопротивления, по пути следования всех токов сходятся в точке источника электричества в автомобиле — генераторе и(или) аккумуляторе.
Сложнее дело обстоит с слаботочными цепями, с цепями датчиков, сенсоров, поплавков, реостатов и тд. Например, датчик положения дроссельной заслонки. В общем случае имеет три вывода + питания, минус питания (или масса) и сигнальный выход, на котором меняются показания в зависимости от положения дросселя. Чаще всего все три эти провода идут в блок управления двигателем. Электроника внутри ЭБУ двигателя отслеживает сигнал между минусом и плюсом, которые сам ему и выдает, так сказать ворота, между которыми может быть сигнал. Примерно та же картина на датчиках температуры, воздушного потока (ДМРВ), вращения коленвала, и чаще всего массы этих датчиков отделены в отдельную группу. Наверняка все видели кучу масс на большинстве блоков управления двигателем. У некоторых производителей этих масс даже по 6-8 штук! Зачем? Тем более что тестером все это прозванивается как КЗ?
Вот тут и выходит на сцену важная часть. Некая эквивалентная схема электрики в бортовой сети. В этой схеме есть — лампа передней фары (Front light), Мотор вентилятора (FAN), Стартер (Starter), Генератор (Alternator), датчик температуры (THW), датчик положения дросселя (TPS), Блок Управления двигателем (ECU), форсунки (inj).
Полный размер
Схема масс в вакууме
И сопротивления. Наверное можно их назвать паразитные, хотя наверное корректнее — реальные сопротивления, сопротивления реальности), короче это — сопротивления проводов (Wire) это может показаться ерундой, но кто ездит с сабвуфером на 1 кВт знает толк в толщине, ну или кто возит прикуривательные зимние провода тоже. Затем сопротивления соединений — скруток, клеммников, сережек, мамок, точек крепления к массе — все тут. И сопротивление кузова (Chasis) — ток бежит через кузов к источнику, от плюса к минусу, через нагрузку, бежит далеко если он в багажнике а источник под капотом или близко если капот рядом. Также есть сопротивления возле генератора, а возле ЭБУ двигателя их три в данном случае (а бывает и больше), под каждый сегмент потребителей — датчики, силовая часть ЭБу, форсунки и тд. Красными стрелками указаны падения напряжений на реальных сопротивлениях.
Вот такая длинная прелюдия. А теперь действие.
Ставим в багажник усилитель на 1, нет лучше на 2 кВт и сабвуфер. 2 килоВатта при 12 вольтах это 170 Ампер, естественно это в пике. Это много. И вот тут закон Ома. Если сопротивление проводов от усилителя до сабвуфера будет, например 0,1 Ом, что даже почти не в состоянии замерить обычный тестер, мы получим 0,1*170= 17 вольт. То есть в пике усилитель просто ляжет спать. И не спасет ни конденсатор ни провода из китайской меди с позолоченными наконечниками. Нужно увеличивать сечение проводов, кидать и плюс и минус медью, зачищать соединения, ставить дополнительный АКБ ближе к усилителю, уменьшать сопротивление потерь, и как следствие — уменьшать падение напряжение(бесполезное) на соединениях. Причем зачастую потери эти тестером не увидеть. В пике нагрузки, а это доли секунды, напряжение просаживается и тут же возвращается обратно, на глаз не заметно, на звук заметно — искажения звука гарантированны.
Но это только начало. Второй акт второго акта). Слаботочный. Скажем есть задача — подключиться к датчику TPS, и при напряжении на нем выше 1,25 вольт, включать пищалку и лампочку — «не жми на педаль бензинама очень нехватает». Ок. Один провод подключаем к TPS а второй куда? «- На массу. Что за глупый вопрос!» И подключаем прямо на кузов (точка Е на схеме), старательно при этом зачистив будущее место от краски, поставив «серьгу» (крепеж для провода с ушком) и пропаяв все эти дела. Неправильно (ровно также как и подключать к массе ДВС (точка С), на генератор, на АКБ (точка В), на массу фары (точка А), и даже на массу передней правой двери). Почему так, — смотрим схему.
Рассмотрим случай взятия массы с кузова. Напряжение на датчике TPS меняется между массой этого датчика и его плюсом. Соответственно взяв сигнал с сигнального провода, а массу откуда попало что мы имеем — путь тока от «вашей точки массы на кузове» пойдет через сопротивление соединения, сопротивление кузова, сопротивление соединений и проводов этих же цепей на ЭБУ. То есть пути явно различаются. Если сравнить с походом в магазин то один путь прямой, а второй в обход, через соседнюю область. Ну по идее это ерунда, цепь слаботочная токи там ноль ноль дым и никто не заметит. Это верно. Но вот если на пути «вашей точки массы на кузове» окажется путь протекания тока от вентилятора (а еще лучше сабвуфера на 2 кВт), от ламп ближнего света, ламп задних стоп сигналов, форсунок и тд, а он обязательно окажется там, так как току просто негде протекать, путь у него известен, от источника к потребителю, через кузов. Так вот когда появится какой-то мощный ток, в этой точке будет уже совсем не масса. А если там окажется что то ШИМ регулируемое, то будет еще интереснее. В итоге в этой точке, в данном случае это точка Е на схеме, мы будем иметь постоянно изменяющееся напряжение( вспоминаем про закон Ома), зависящее от протекания токов от силовых, импульсных потребителей. То есть грубо говоря, если взять и затормозить мгновение, взять осциллограф и крокодил массы подключить к массе датчика положения дросселя, а щупом встать в псевдомассу в точке Е, мы там увидим какое то напряжение (тут конечно надо вспомнить про дядьку Кирхгофа, но чтобы не перегружать наукой просто будем знать что он в теме)), и напряжение в этой точке может быть вполне внушительным, таким что 1.25 вольт с дросселя просто потеряются. А через мгновение когда потребители отключаться — там будет масса. В итоге, на нужном нам сигнальном проводе — получаем ерунду.
Рассмотрим случай подключения массы, скажем, с толстенького провода от фары(Точка А), провод мощный. А значит и масса хорошая! Неверно . В принципе, взяв такую массу, получаем предыдущий пункт, плюс целенаправленно и явно будет ненастоящая масса при включении лампы фары. Тем сильнее, чем хуже там соединения и жиже провод. А если там ксенон…ухх. Толстый провод это хорошо только для того кому он предназначен — фаре, моторчику, вентилятору.
Рассмотрим случай подключения массы с минуса АКБ. Точка В. Тоже неверный вариант. Правда на схеме еще нет внутреннего сопротивления АКБ и генератора, они тоже вносят свои 5 копеек когда есть нешуточные токи. Вообщем если взять массу с минуса АКБ, ну или корректнее сказать в точке соединения минусов АКБ и генератора, так как до запуска основной источник тока это АКБ, после запуска — генератор. Итого в точке В, получаем схождение всех токов от всех нагрузок и соответственно сборище всевозможных импульсных помех. Что примерно равносильно всем вышеописанным случаям.
Масса которая на датчике положения дросселя(точка D) или группа масс слаботочных сигнальных датчиков, ( и это единственно верное место подключения), лишь относительно этой точки массы и сигнального провода мы увидим реальное положение вещей. Реальное напряжение на датчике.
Итого. Единственно верное место подключения массы для наблюдения слаботочных датчиков — это масса именно этих датчиков.
Очень надеюсь что эта информация будет полезной. И поможет многим сделать свою работу быстрее и с первого раза. И еще раз повторюсь — эта запись не претендует на руководство к действию, на какой то мануал или еще что то подобное. Возможно где то что то есть уже подобное и не одно, однако мне не встречалось, и данная запись основана на наблюдениях, пробах и ошибках из личного и чужого опыта.
Какое образование должно быть у электрика?
Электрик должен иметь профессиональное образование в области электротехники или электромонтажа. В большинстве стран существуют курсы и программы по профессиональной подготовке электриков, а также требования к лицензированию и сертификации для занятия этой профессией. В общем случае, электрик должен обладать необходимыми знаниями и навыками для проектирования, монтажа, наладки и ремонта электрических систем и устройств.