Pierścień ferrytowy - co to jest? Jak zrobić pierścień ferrytowy własnymi rękami?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Każdy z nas widział małe cylindry na przewodach zasilających lub kablach do pasujących urządzeń elektronicznych. Można je znaleźć w najpopularniejszych systemach komputerowych, zarówno w biurze, jak iw domu, na końcach przewodów łączących jednostkę systemową z klawiaturą, myszą, monitorem, drukarką, skanerem itp. Ten element nazywa się „ pierścień ferrytowy” (lub filtr ferrytowy). W tym artykule przyjrzymy się celowi, w jakim producenci sprzętu komputerowego i wysokoczęstotliwościowego wyposażają swoje produkty kablowe we wspomniane elementy.

Główne przeznaczenie

Pierścień ferrytowy może zmniejszyć wpływ częstotliwości radiowych i zakłóceń elektromagnetycznych na sygnał przesyłany przewodem. Długie kable sygnałowe i zasilające zarówno komputerów, jak i innych urządzeń zasilających mają właściwości pasożytnicze,to znaczy działają jak anteny. Bardzo skutecznie emitują różne szumy, które powstają wewnątrz urządzenia do środowiska zewnętrznego, powodując w ten sposób zakłócenia w stacjach radiowych podczas odbierania sygnału radiowego oraz na innym sprzęcie elektronicznym. I odwrotnie, w przypadku odbierania zakłóceń z powietrza z urządzeń nadawczych, komputer lub inne urządzenie elektroniczne może działać nieprawidłowo. Tutaj, aby wyeliminować to zjawisko, używają pierścienia ferrytowego noszonego na kablu zasilającym lub pasującym do niego.

Właściwości fizyczne

Ferryt jest ferrimagnesem, który nie przewodzi elektryczności, czyli w rzeczywistości jest izolatorem magnetycznym. W materiale tym nie powstają prądy wirowe, dlatego też bardzo szybko remagnetyzuje się – zgodnie z częstotliwością zewnętrznych pól elektromagnetycznych. Ta właściwość materiału jest podstawą skutecznej ochrony urządzeń elektronicznych. Ferrytowy pierścień noszony na kablu jest w stanie wytworzyć dużą aktywną impedancję dla prądów trybu wspólnego.

Ten materiał powstaje z chemicznego połączenia tlenków żelaza z tlenkami innych metali. Posiada unikalne właściwości magnetyczne i niską przewodność elektryczną. Dzięki temu ferryty praktycznie nie mają konkurencji wśród innych materiałów magnetycznych w technologii wysokiej częstotliwości. Pierścienie ferrytowe 2000nm znacznie zwiększają indukcyjność kabla (kilkaset lub tysięcy razy), co zapewnia tłumienie zakłóceń wysokoczęstotliwościowych. Element ten jest montowany na sznurku podczas jego produkcji lub pocięty na dwa półokręgi, nakładany na drut zaraz po jego wytworzeniu. ferrytFiltr zapakowany jest w plastikowe etui. Jeśli go rozetniesz, zobaczysz w środku kawałek metalu.

Czy potrzebuję filtra ferrytowego? A może to kolejna mistyfikacja?

Komputery są bardzo "hałaśliwymi" (elektromagnetycznymi) urządzeniami. Tak więc płyta główna wewnątrz jednostki systemowej może oscylować z częstotliwością jednego kiloherca. Klawiatura posiada mikrochip, który również pracuje z wysoką częstotliwością. Wszystko to prowadzi do tak zwanego generowania szumu radiowego w pobliżu systemu. W większości przypadków są one eliminowane poprzez osłanianie płytki przed polami elektromagnetycznymi metalową obudową. Jednak innym źródłem szumów są miedziane przewody łączące różne urządzenia. W rzeczywistości zachowują się jak długie anteny, które odbierają sygnały z kabli innych urządzeń radiowych i telewizyjnych i wpływają na działanie „ich” urządzeń. Filtr ferrytowy eliminuje zakłócenia elektromagnetyczne i sygnały rozgłoszeniowe. Elementy te przekształcają drgania elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości na energię cieplną. Dlatego są instalowane na końcach większości kabli.

Jak wybrać odpowiedni filtr ferrytowy

Aby własnoręcznie zainstalować pierścień ferrytowy na kablu, musisz poznać rodzaje tych produktów. W końcu zależy to od rodzaju drutu i jego grubości, jakiego filtra (z jakiego materiału) użyć. Na przykład pierścień zainstalowany na kablu wielożyłowym (przewód zasilający, kabel danych, interfejs wideo lub USB) tworzy w tej sekcji tak zwany transformator trybu wspólnego, przepuszczającsygnały antyfazowe niosące użyteczne informacje, a także odzwierciedlają zakłócenia w trybie wspólnym. W takim przypadku należy zastosować ferryt nieabsorbujący, aby uniknąć zakłóceń transmisji informacji, ale ferromateriał o wyższej częstotliwości. Jednak lepiej jest wybrać pierścienie ferrytowe na kabel antenowy z materiału, który rozprasza zakłócenia o wysokiej częstotliwości, niż odbijać je z powrotem do przewodu. Jak widać, niewłaściwy produkt może obniżyć wydajność urządzenia.

Rdzenie ferrytowe

Grube cylindry ferrytowe są najskuteczniejsze w radzeniu sobie z zakłóceniami. Należy jednak pamiętać, że zbyt nieporęczne filtry są bardzo niewygodne w użytkowaniu, a efekty ich pracy w praktyce niewiele różnią się od nieco mniejszych. Filtry powinny zawsze mieć odpowiedni rozmiar: najlepiej, aby średnica wewnętrzna była dopasowana do przewodu, a szerokość do szerokości złącza kabla.

Ponadto nie zapominaj, że nie tylko filtry ferrytowe pomagają w walce z hałasem. Na przykład dla lepszej przewodności zaleca się stosowanie kabli o dużym przekroju. Wybierając długość przewodu, nie należy robić dużego marginesu długości między podłączonymi urządzeniami. Ponadto słaba jakość połączenia między przewodem a złączem może również służyć jako źródło zakłóceń.

Oznaczanie pierścieni ferrytowych

Najpopularniejszy typ oznaczenia pierścienia ferrytowego jest następujący: K D×d×N, gdzie:

- K jest skrótem od "pierścień";

- D - średnica zewnętrzna produktu;

- d - średnica wewnętrzna pierścienia ferrytowego;

- H – wysokość filtra.

Oprócz ogólnych wymiarów produktu w oznaczeniu zaszyfrowany jest rodzaj materiału ferromagnetycznego. Przykładowy wpis może wyglądać tak: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Druga połowa odpowiada całkowitym wymiarom pierścienia, a początkowa przenikalność magnetyczna jest zaszyfrowana w pierwszej (20 Μ _{i). Oprócz tych parametrów każdy producent w opisie referencyjnym podaje częstotliwość krytyczną, parametry pętli histerezy, rezystywność i temperaturę Curie dla konkretnego produktu.}

Jak jeszcze są używane pierścienie ferrytowe

Poza dobrze znanym zastosowaniem jako ekranowanie wysokich częstotliwości, do produkcji transformatorów stosuje się materiały ferromagnetyczne. Często widuje się je w zasilaczach komputerowych. Powszechnie wiadomo, że transformator pierścieniowy ferrytowy jest bardzo skuteczny w mikserach zbalansowanych. Jednak nie wszyscy wiedzą, że istnieje możliwość „rozciągania” balansowania. Ta modyfikacja transformatora umożliwia dokładniejsze wykonanie operacji równoważenia. Ponadto transformatory na pierścieniach ferrytowych są szeroko stosowane w celu dopasowania rezystancji wyjściowej i wejściowej kaskad urządzeń tranzystorowych. W takim przypadku przekształcane są opory czynne i reaktywne. Dzięki temu urządzenie może służyć do zmiany zakresów strojenia pojemności. Transformatory ściągające działają dobrze poniżej 10 MHz.

Wniosek

Do tych, którzyJeśli interesuje Cię, jak samodzielnie nawinąć pierścień ferrytowy, należy pamiętać, że impedancję szeregową wprowadzoną przez rdzeń ferrytowy o wysokiej częstotliwości można łatwo zwiększyć, wykonując na nim kilka zwojów przewodnika. Jak sugeruje teoria elektrotechniki, impedancja takiego układu będzie rosła wraz z kwadratem liczby zwojów. Ale tak jest w teorii, ale w praktyce obraz jest nieco inny ze względu na nieliniowość materiałów ferromagnetycznych i straty w nich.

Para zwojów na rdzeniu zwiększa impedancję nie czterokrotnie, jak powinna, ale nieco mniej. W rezultacie, aby w filtrze kablowym zmieściło się kilka zwojów, należy wybrać pierścień o oczywiście większym rozmiarze. Jeśli jest to niedopuszczalne, a przewód musi pozostać tej samej długości, lepiej użyć kilku filtrów.