ALLEGATO A
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Che cosa si intende per "ground".
Il termine "ground" è relativo alla definizione e realizzazione di un
percorso per la corrente tra un circuito elettrico ed un punto che
funge da "riferimento", La parola "ground" ha complicato le cose a
causa della sua derivazione storica dagli impianti di potenza dove la
terra era considerata come potenziale a Zero Volt.
Tali installazioni di potenza utilizzavano un "paletto" affondato nel
terreno e connesso alle apparecchiature di potenza onde provvedere
alla sicurezza di chiunque potesse entrare in contatto con tali
apparati; il principio era, ed è tuttora, quello che il potenziale
elettrico esistente tra l'apparecchiatura e la terra non fosse tale da
causare uno shock elettrico alle persone.
Con il passare degli anni l'utilizzo dell'elettronica è diventato più
sofisticato ed il termine "ground" oppure "grounding" così definiti
sono diventati obsoleti ed in una certa qual misura mal utilizzati.
Si usano ancora connessioni per ridurre i potenziali elettrici, tuttavia
ora ci troviamo di fronte a potenziali del microvolt piuttosto che del
volt. E' evidente che sistemi e circuiteria elettronica sono più sensibili
degli esseri umani ai bassi potenziali elettrici.
Queste tecniche di collegamento di cablaggi (hard wiring) sono
divenute così un importante strumento nelle soluzioni di problemi
EMI e di compatibilità elettromagnetica.
Sarebbe più opportuno utilizzare
i termini "sistema di riferimento"
oppure " punto di riferimento" in sostituzione della parola "ground",
ma tale termine è divenuto talmente diffuso che continueremo ad
utilizzarlo, conoscendone però l'esatta genesi e significato.
Qualsiasi discussione relativa alle tecniche di "grounding" deve
iniziare con lo stabilire una terminologia di base. Il termine "ground"
ALLEGATO A
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sta ad indicare qualunque conduttore di riferimento che venga
utilizzato come mezzo di ritorno comune ( per la corrente).
Andando più in dettaglio vengono applicate le seguenti definizioni:
PUNTO DI RIFERIMENTO: un punto ( o linea, o piano) utilizzato
dal sistema come potenziale elettrico a 0 Volt. Quando una corrente
percorre il piano di riferimento, un gradiente di tensione esisterà tra
due punti di tale piano (se i due punti stanno sul percorso della
corrente). tale piano può essere considerato equipotenziale se il
gradiente di tensione è insignificante alla più alta frequenza in gioco.
SISTEMA DI RIFERIMENTO: la somma totale di tutte le tecniche di
riferimento utilizzate nel sistema.
RITORNO: un ritorno è un conduttore inserito tra una sorgente
elettrica ed il suo carico per stabilire una base di riferimento.
Un ritorno è un cammino per la corrente e quindi presenta un
gradiente di tensione. Esso deve essere considerato come elemento
circuitale che presenta una induttanza serie, una resistenza serie ed
una capacità, tutto in dipendenza della frequenza.
RITORNO DI POTENZA: ritorni di potenza ( o alimentazione) sono
utilizzati per provvedere un cammino di ritorno tra il carico e la
sorgente di alimentazione.
RITORNO DI SEGNALE: un ritorno di segnale provvede un
cammino di corrente tra carico e sorgente onde garantire una base di
riferimento per i segnali.
ALLEGATO A
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Ogni sistema elettronico richiede l'interconnessione ad un sistema
unico di riferimento. La progettazione di tale sistema si basa su
valutazione di costo, di complessità di sistema e sull'ambiente in cui
viene ad operare. In genere vengo adottati dei compromessi per
soddisfare le caratteristiche del sistema di riferimento. Ad esempio
ben pochi sistemi sono completamente " single-point" oppure " multipoint"; infatti dato che tali due filosofie stanno agli estremi, il sistema
di riferimento ottimale è di solito individuato tra i due.
Anticipiamo che:
- il riferimento "multi-point" è un sistema di riferimento nel quale i
ritorni sono collegati ad un piano conduttore in punti differenti. L'uso
di tale tecnica dipende dalla disponibilità di un piano ( o griglia )
equipotenziale cioè con un gradiente di tensione talmente piccolo da
essere insignificante ( cioè un buon conduttore);
- Il sistema di riferimento "single-point" è un sistema di riferimento
nel quale i ritorni sono collegati in in unico punto (al piano di
riferimento o griglia). L'utilizzo di tale tecnica si rvela semplice solo
nel caso il sistema non sia eccessivamente complesso.
La progettazione di un sistema di riferimento
L'approccio che sta alla base di un sistema di riferimento dovrebbe
essere, per prima cosa, quello di decidere quali funzioni la messa a
terra deve assicurare per lo specifico sistema.
I principali scopi del "grounding" sono:
a) provveder alla sicurezza delle persone e dell'impianto;
b) provvedere uno "scarico" per l'energia elettromagnetica EMI non
desiderata;
ALLEGATO A
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c)ridurre i cavi di interconnessione;
d) ridurre i gradienti di tensione tra componenti e sotto sistemi;
e) riferire il potenziale del carico alla sua specifica sorgente di
tensione.
In Fig. A1 sono illustrati i molteplici aspetti delle funzioni del
"ground":
Fig. A1
ALLEGATO A
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La sicurezza delle persone e la protezione degli impianti
La messa a terra negli edifici ed in particolare il sistema di
"grounding" nei centri elettronici, viene utilizzato soprattutto per la
sicurezza delle persone e la protezione degli impianti.
Lo scopo è quello di annullare gli effetti dei guasti nella rete di
distribuzione dell'energia elettrica ed i pericoli ad essa associati.
Congiuntamente ai parafulmini aerei ed ai conduttori di discesa
dedicati, il sistema di messa a terra offre il controllo degli effetti del
fulmine prevenendo elevati gradienti di tensione nelle strutture
dell'edificio. Quindi esso influisce sulle correnti di modo comune
(dovute ai guasti o anche alle fulminazioni) che per accoppiamento
possono fluire attraverso i circuiti degli apparati elettrici.
D'altra parte è noto che il sistema di messa a terra può influire
negativamente
sulla
situazione
EMI
generale
e
generalmente
necessita addivenire ad un compromesso tra la normativa di
sicurezza e la capacità di protezione dalle interferenze (sempre però
garantendo l'assoluta sicurezza delle persone).
Guasti nel sistema di potenza ( alimentazione elettrica ).
Un guasto nel sistema di potenza ( alimentazione elettrica) può
presentarsi a causa di un cortocircuito oppure dell'innesco di un arco
(che
può
essere
continuo
od
intermittente)
nel
sistema
di
distribuzione di potenza o in una apparecchiatura ad esso associata.
Tali guasti sono pericolosi per varie ragioni:
- correnti di guasto che fluiscono nel circuito di terra possono portare
la struttura di una apparecchiatura ( messa a terra !) ad un
ALLEGATO A
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potenziale elettrico pericoloso per le persone che possono venire in
contatto;
- l'energia presente in un arco elettrico può essere sufficiente a
vaporizzare i metalli - rame, alluminio o altro. Il calore può portare
ad un serio pericolo di incendio;
- i vapori tossici ed il fumo emesso dai materiali isolanti che bruciano
possono essere molto pericolosi.
Alcune cause di guasto nei sistemi elettrici sono:
- erosione degli gli isolanti tra conduttore di fase e di terra
- infiltrazioni d'acqua;
- umidità in combinazione con polvere e sporco sulle superfici
isolanti;
- rottura dell'isolamento a causa di stress termico prodotto da
sovraccarichi;
- contaminazioni ambientali;
- danni durante la posa in opera ed installazione;
- deterioramento del sistema a causa dell'invecchiamento.
Shock elettrico
Si presenta shock elettrico quando il corpo umano diviene parte di un
circuito elettrico. Ciò accade quando la persona viene in contatto con
dispositivi sotto tensione mentre sta toccando un oggetto messo a
terra oppure quando staziona su una pavimentazione bagnata.
Gli effetti della corrente elettrica che attraversa un corpo umano sono
generalmente determinati dall'ampiezza della corrente, e dalla durata
dello shock.
ALLEGATO A
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La corrente è determinata dalla tensione (a vuoto) della sorgente e
dalla resistenza totale del cammino, cioè dalla resistenza interna
della sorgente elettrica e quella del corpo umano.
Nei circuiti di potenza la resistenza interna della sorgente è di solito
trascurabile comparata a quella del corpo umano; in tale caso, il
livello della tensione elettrica è il fattore per determinare se esiste il
pericolo di shock.
Alle frequenze commerciali di 50-60 Hz e tensioni di 120-240 Vac. la
resistenza di contatto del corpo umano( con la terra ) determina la
corrente attraverso il corpo. Tale resistenza può decrescere fino ad
un fattore 100 tra condizioni di contatto completamente asciutto e
condizioni di contatto completamente bagnato.
La resistenza del corpo stesso è generalmente compresa tra 500 e
1500 Ω.
Una corrente elettrica attraverso il corpo può produrre vari effetti
(compresa la morte) in funzione dell'ampiezza della corrente. Perv
esempio la corrente di percezione è la più piccola corrente che causa
solo una reazione involontaria e non produce conseguenze di effetto
secondario.
Correnti più elevate della corrente di percezione producono una
reazione muscolare sempre più severa.
Al di sopra di un certo livello la vittima non riesce a rilasciare il
conduttore sotto tensione; la corrente massima alla quale una
persona può ancora rilasciare il conduttore mentre il suo corpo è
direttamente soggetto ad una corrente, viene detta " let-go current".
Correnti al di sopra del livello di "let-go" possono causare la
contrazione dei muscoli del petto bloccando la respirazione. Se la
corrente viene interrotta abbastanza velocemente la respirazione
potrà riprendere. Correnti elettriche di livello più elevato producono
ALLEGATO A
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sul cuore l'effetto di fibrillazione ventricolare: in queste condizioni il
funzionamento del cuore viene bloccato.
vari livelli di corrente, e relativi effetti, vengono illustrati in Tabella 5.
Per frequenza al di sopra dei 300 Hz i livelli di corrente richiesti per
produrre gli effetti suddetti aumentano a causa dell'effetto "pelle":
per esempio la corrente di percezione è approssimativamente 100mA
a 70 KHz. Sopra i 100-200 KHz la sensazione di shock viene
percepita solo come un formicolio e riscaldamento.
Tabella 5
Corrente alternata 50Hz
Corrente continua
(mA)
(mA)
Effetti
0,5 - 1
0-4
percezione
1-3
4 - 15
sorpresa (reazione)
3 - 21
15 - 80
azione riflessa
21 - 100
160 - 300
blocco respiratorio
> 100
> 300
morte
Per proteggere le persone da una inavvertita esposizione alle tensioni
pericolose, tutti gli elementi metallici accessibili dalle persone sono
messi a terra.
In tal contesto "terra" sta a significare non solo il collegamento della
struttura dell'apparato con il "ground" locale ( ad esempio la presa d
terra delle abitazioni) ma anche altri sistemi quali gli elementi
metallici di un edificio, le tubature (metalliche !) delle condotte
d'acqua, e/o qualsiasi altra struttura metallica. Quindi se avviene un
contatto accidentale tra un conduttore di linea e la struttura metallica
( chassis, rack, involucro o altro), si crea un percorso diretto a bassa
resistenza tra il punto di guasto e la sorgente di energia.
ALLEGATO A
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Ciò potrebbe provocare il "blow" dei fusibili ( se esistenti) o
l'intervento dei limitatori con immediata rimozione del pericolo.
Poichè
il
tempo
di
intervento
dei
fusibili
o
dei
limitatori
è
inversamente proporzionale al quadrato della corrente, il percorso a
bassa resistenza massimizza la corrente di guasto facendo in tal
modo intervenire tempestivamente i protettori suddetti.
L'accoppiamento del segnale EMI con il sistema di terra.
Vediamo ora, brevemente, quali sono i meccanismi di accoppiamento
dei segnali di disturbo EMI con il sistema di "ground".
I meccanismi di base di tale accoppiamento sono indicati in Fig. A2,
dove (a) illustra il ritorno di segnale di un circuito che condivide il
piano di riferimento con altri circuiti e segnali.
ALLEGATO A
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Fig. A2
Le correnti dovute a questi ultimi provocano una caduta di tensione
con relativa interferenza.
In maniera analoga nel circuito (B) la sorgente ed il carico sono
connessi a punti che presentano potenziale differente. In tal caso
correnti di disturbo saranno indotte nel "loop" . Le situazioni (a) e (b)
sono aspetti dello stesso problema.
Possono inoltre esistere situazioni di accoppiamento capacitivo (c) ed
induttivo (d).
ALLEGATO A
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Le illustrazioni (e) ed (f) mostrano gli aspetti di un comportamento
analogo a quello di un'antenna: In (e) il cammino del segnale è
configurato come una "loop-antenna" che fa vedere come viene
catturato il campo elettromagnetico incidente.
In (f) abbiamo che un lato del cammino di trasferimento del segnale
è mostrato collegato a terra- Il tale situazione la lunghezza del
cammino di ritorno è, tuttavia, elettricamente abbastanza lunga da
permettere che una tensione non trascurabile si sviluppi tra un
terminale del collegamento (lato carico) e la terra a causa di un
campo EM incidente.
Questa tensione provocherà il fluire di una corrente attraverso il
conduttore di ritorno del segnale e, di conseguenza, una interferenza
non desiderata.
In Fig. A2 i vari meccanismi di accoppiamento sono mostrati
separatamente.
Tuttavia
le
tecniche
di
controllo
EMI
devono
fronteggiare simultaneamente tutti questi aspetti, assicurando che
durante la soppressione di un effetto qualche altro non venga
amplificato.
L'importanza di una situazione di interferenza rispetto all'altra
dipende è funzione del segnale desiderato, delle proprietà del
sistema e della natura del segnale EMI.
Oltre a ridurre l'ampiezza del segnale interferente, il controllo
dell'EMI tende essenzialmente a ridurre l'accoppiamento tra sorgente
di rumore ed il circuito di segnale utile. Le tecniche relative sono:
- minimizzare l'impedenza del piano di riferimento valido per tutti gli
aspetti tipo (a) e (b) nel caso si utilizzi il piano di terra come ritorno;
- aumentare la separazione tra i circuiti accoppiati, aspetti del tipo
(c) e (d);
ALLEGATO A
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- schermare il circuito suscettibile o la sorgente EMI, situazioni del
tipo da (c) a(f);
- ridurre l'area del loop del segnale, aspetti (d) ed (e);
- adottare un sistema di trasmissione bilanciato per il segnale utile,
valido per tutti i tipi di situazione.
- prevenire che i lati a terra della sorgente del segnale e/o del carico
siano connessi a punti di ferente potenziale, aspetti (a) e (b);
- minimizzare l'efficienza ( ad esempio la lunghezza) dei terminali di
terra che potrebbero agire come antenne, aspetti (e) ed (f);
- combinazione di tutte le voci suddette.
I metodi relativi a ridurre l'accoppiamento ricadono nelle seguenti
categorie di intervento:
(1) aumentare la separazione fisica;
(2) migliorare la schermatura;
(3) minimizzare l'impedenza del piano di terra;
(4) " rompere il loop di terra".
Configurazione della rete di terra.
Se potesse essere realizzato un piano di riferimento ad impedenza
zero, esso poterebbe essere utilizzato come ritorno per tutte le
ALLEGATO A
13
correnti, e cioè quelle di alimentazione, di segnale, audio e RF
presenti nel sistema elettronico.
Tale riferimento di terra provvederebbe anche alla necessaria
protezione contro i guasti, contro le fulminazioni e le scariche
elettrostatiche.
L'approssimazione migliore di un tale piano di riferimento ideale è
quella data da un ampio "tappeto" di materiale conduttore, ad
esempio rame o alluminio, posto al di sotto dell'intero sistema
elettronico, con collegamenti i più corti possibile che dal piano si
innalzano verso i singoli equipaggiamenti: certamente un approccio
alquanto costoso.
Un approccio accessibile è, invece, quello di utilizzare una rete di
conduttori metallici, configurati in
oso tale da riprodurre un piano
continuo di riferimento, quale la grigia metallica inglobata nelle
fondazioni degli edifici moderni.
Rimane inteso che, all'interno della singola apparecchiatura ( rack,
armadio, enclosure ...), il punto di riferimento di segnale è, di solito,
dato da un foglio di metallo che funge da terra per uno o per tutti i
circuiti di quella apparecchiatura.
Tra
diverse
apparecchiature,
generalmente
consiste
in
infine,
un
certo
la
rete
numero
di
riferimento
di
cavi
di
interconnessione.
La rete di riferimento generale per il segnale può essere del tipo
"floating", "single-point" oppure "multi-point".
Floating ground.
Un sistema floating ground è illustrato in Fig. A3.
ALLEGATO A
14
Fig. A3
Tale sistema di riferimento per il segnale è elettricamente isolato
dalla terra (earth) della struttura dell'edificio.
Per cui, correnti di disturbo presenti nel sistema di terra non si
accoppieranno conduttivamente con i circuiti di segnale.
L'efficacia dei sistemi di terra del tipo floating ground dipende dal
buon isolamento degli altri conduttori vicini. In altre parole, per
essere efficacie il sistema deve essere realmente "floating".
In grandi insediamenti è spesso difficoltoso avere un completo
sistema floating ed anche se si è raggiunto un completo isolamento,
esso è di difficile mantenimento.
Tale sistema di "floating ground" può essere facilmente realizzabile e
praticabile solo se pochi circuiti sono coinvolti e l'alimentazione viene
fornita da batterie o converters DC-DC.
ALLEGATO A
15
Messa a terra del tipo "single-point".
I sistemi elettronici moderni raramente presentano un unico piano di
terra. Per diminuire l'interferenza EMI, ad esempio quella dovuta per
accoppiamento di impedenza di modo comune, dovrebbero venir
utilizzati tanti piani di terra separati quanto più possibile.
la soluzione ottimale, anche se talvolta non economicamente o
fisicamente realizzabile, è quella di ottenere un sistema con la rete di
riferimento suddivisa per struttura e cioè: la terra di sicurezza, la
terra di segnale, il ritorno degli schermi, la messa a terra delle
alimentazioni ( primaria ac e secondarie) ecc.
Tutti questi piani di terra individuali, dedicati a ciascun sottoinsieme
dell'impianto sono, quindi, connessi attraverso la via più breve alla
terra di sicurezza che funge da riferimento generale.
Tale metodo è conosciuto come "single-point ground" ed è illustrato
nella Fig. A4.
Fig. A4
ALLEGATO A
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Lo schema di messa a terra "single-point" indicato in figura evita, ad
esempio, i problemi di accoppiamento di impedenza comune (GLC
Ground Loop Coupling) come si può vedere in Fig. A5.
Fig. A5
Il solo cammino comune è quello relativo alla connessione verso
ground ( cioè quello dal punto A al punto B), ma questo, di solito, è
realizzato con un conduttore ad impedenza molto bassa. Quindi, sino
a chè le correnti di ritorno fluiscono in un percorso a bassa
impedenza, tutte le apparecchiature, o sottoinsiemi, sono mantenuti
allo stesso potenziale di riferimento.
Il problema di implementare tale soluzione a punto singolo si
presenta quando (1) vengono utilizzati cavi di interconnessione tra le
apparecchiature (specialmente con lo schermo) che hanno lunghezze
maggiori λ/20 tra la sorgente ed il recettore, e (2) quando si
ALLEGATO A
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presentano delle capacità parassite tra le apparecchiature e le
strutture dei sottoinsiemi o tra sottoinsiemi e la terra di altri apparati.
tale situazione è illustrata in Fig. A6
Fig. A6
In tale situazione gli schermi collegano alcune delle apparecchiature
fra loro, cosicchè viene ad esistere più di un cammino per le correnti
di ground da una specifica apparecchiatura alla terra generale del
sistema.
Se non vengono prese certe precauzioni si avranno correnti di ritorno
dovute ad accoppiamenti di impedenza comune.
Alle
alte
frequenze
le
reattanze
delle
capacità
parassite
rappresentano cammini a bassa impedenza mentre l'induttanza della
connessione tra sistema e punto di terra saranno pari ad una alta
impedenza. Si potranno perciò ritrovare correnti di modo comune e
sviluppo di potenziali diversi tra i sottosistemi. Non viene più
ALLEGATO A
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garantita quindi quella equipotenzialità che sta alla base di ogni
buona tecnica di "grounding" per la limitazione dei disturbi EMI.
Messa a terra del tipo "multiple-point".
I sostenitori della messa a terra "multi-point" controbattono che la
situazione illustrata in Fig. A6 esiste comunque nella realtà e quindi
la realizzazione teorica di Fig. A4 non è praticamente realizzabile.
Cosicchè, piuttosto di avere una situazione incontrollabile come
quella di Fig. A6, ogni equipaggiamento è direttamente connesso ad
un unico piano di terra, in modo da realizzare un cammino omogeneo
ed a bassa impedenza tale che le correnti di modo comune - ed altri
problemi EMI - siano minimizzati.
Un esempio di tale realizzazione è illustrato in Fig. A7, dove ogni
sottosistema o apparecchiatura è connessa nella maniera più diretta
possibile ad un piano di riferimento (equipotenziale) a bassa
impedenza.
Fig. A7
ALLEGATO A
19
Tale piano di riferimento viene poi connesso alla terra generale nel
rispetto delle normative di sicurezza.
La realtà è che un sistema "single-point" opera meglio alle basse
frequenza mentre un sistema a "multi-point" si comporta meglio alle
alte frequenze.
Se il sistema elettronico fosse, ad esempio, una rete di apparati
radio, con sensori a basso livello e circuiti di controllo che si
comportano come sorgenti di segnali transitori di rumore a larga
banda, allora la prestazione in alta frequenza è irrilevante poichè
nessun recettore risponde al di sopra delle frequenze audio.
Al contrario, se il sistema elettronico è formato da un complesso
ricevente di tuner 30-300 MHz ( banda HF), di amplificatori e
displays, allora è la prestazione in bassa frequenza che diventa
irrilevante. In quest'ultimo caso viene adottato un sistema a "multipoint"
e
vengono
utilizzate
cavi
coassiali
(sbilanciati)
di
interconnessione. La dicotomia tra i due suddetti esempi presentati
chiarisce al scelta che deve stare alla base di un giusto approccio. Il
problema è infatti quello di definire, per un dato sistema elettronico,
dove si posizione il limite tra alta e bassa frequenza.
La risposta implica il dover tenere in considerazione la frequenza
significativa più alta di lavoro del dispositivo ( per i circuiti a basso
livello di segnale) in relazione alla massima distanza che c'è tra i
diversi e più lontani apparati ( vedi Fig. A8).
Osservando la figura la regione limite nello spettro di frequenza
presentato implica : (1) problemi di accoppiamento di campo
elettrico in confronto con quelli di campo magnetico, (2) problemi di
impedenza comune del piano di terra dovuti alla distanza tra gli
equipaggiamenti.
ALLEGATO A
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Affinchè la messa a terra del tipo "multi-point" sia efficace devono
sussistere le due seguenti condizioni:
1- tutti i conduttori di terra che collegano punti separati ( che devono
essere mantenuti allo stesso potenziale di riferimento) devono essere
più corti al almeno λ/20 dove λ è la lunghezza d'onda relativa alla
massima frequenza del segnale di disturbo EMI.
Fig. A8
In caso contrario l'induttanza, le capacità parassite ( e quindi gli
effetti di risonanza ed i comportamenti simili a quelli di un'antenna)
preverranno che la condizione di equipotenzialità venga rispettata.
Dove sono in gioco dimensioni relativamente piccole,
come ad
esempio su un circuito stampato, le induttanze e le capacità parassite
possono essere sufficientemente sotto controllo da poter permettere
un sistema di terra multi-point efficace ( sotto certi limiti di
frequenze). Infatti anche in tal caso è necessaria una certa
accuratezza nel progetto, in quanto ad esempio l'induttanza dei
ALLEGATO A
21
reofori ( o dei terminali dei componenti) può entrare in risonanza ed
oscillare con le varie capacità parassite presenti e produrre quindi
cammini ad alta o bassa impedenza che provocano effetti di "ringing"
indesiderato, di eccessivo feedback ecc.
2 - Una seconda condizione che deve essere verificata per l'efficace
messa a terra "multi-point" è quella dell'ottenimento della massima
equipotenzialità possibile sul piano di terra generale ( eventualmente
aggiungendo altri conduttori di terra per ottenere una più bassa
impedenza).
La messa a terra "multi-point" viene comunemente utilizzata nelle
seguenti situazioni:
- Realizzazione dei circuiti stampati. Dove molti componenti e
dispositivi
(
resistenze,
condensatori,
transistors,
diodi,
CI,
trasformatori, ecc.) sono collegati in modo complesso, non è possibile
suddividere ed isolare ogni coppia sorgente-carico. Inoltre non risulta
pratico alimentare ciascuna coppia con conduttori separati.
- Equipaggiamenti RF. Apparecchiature che utilizzano segnali RF, di
solito, si servono di linee di trasmissione sbilanciate ( cavi coassiali)
per ricevere e trasmettere i segnali. Per ottenere una efficace
schermatura ed avere un ritorno a bassa impedenza, un capo
dell'interfaccia di segnale (calza) è messo a terra ( cioè connesso allo
chassis o cabinet metallico). Nelle normali realizzazioni è, infatti,
previsto che il ritorno di segnale sia integralmente connesso aò
"frame" dell'apparecchiatura.
ALLEGATO A
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- Presenza di segnali RF ad alto livello. In ambiente in cui sono
presenti
segnali
RF
ad
alto
livello,
come
nelle
vicinanze
di
trasmettitori radiotelevisivi, è opportuno minimizzare i potenziali
esistenti tra le apparecchiature interconnesse. L'utilizzo di un esteso
piano di terra con connessioni multiple è molto valido nel controllare
l'eccessivo "pick-up" di segnale RF non voluto.
-
Sicurezza
elettrica.
Superfici
metalliche
esposte
,
la
quali
contengono conduttori in tensione (con valori nominali al di sopra di
certi valori), devono essere messe a terra onde garantire la sicurezza
delle persone che possono venire a contatto con tali superfici.
Inoltre tale sicurezza elettrica, generalmente, coinvolge strutture e
condutture metalliche, canalizzazioni ecc., per cui tale complesso di
interconnessioni diviene
in
pratica un sistema di messa a terra
"multi-point".
Un sistema del tipo "multi-point" non è tuttavia, di per sè stesso,
l'unico valido per garantire la sicurezza delle persone.
- Protezione contro i fulmini. L'impulso di corrente di elevata
ampiezza e con breve tempo di salita creato dal fulmine, di solito
genera un differenza di potenziale molto elevata.tali potenziali
possono facilmente superare le tensioni di scarica in aria ( o altro
materiale dielettrico presente) ed innescare archi e "flash-over".
Tali situazioni sono facilmente evitate collegando tutti gli oggetti
metallici ( al di sotto della distanza di "flash-over") con i conduttori di
terra.
ALLEGATO A
23
Osservazione finale.
La
compatibilità
elettromagnetica
EMC
deve
essere
tenuta
in
considerazione sin dall'avvio delle fasi di progetto di un nuovo
apparato elettronico.
Se essa viene inizialmente trascurata, le modifiche in "field"
diventano molto costose anche in considerazione del fatto che il
progetto ( a quello stadio) è meno flessibile alle varianti: infatti tanti
più i sottoinsiemi dell'apparecchiatura passano attraverso i vari stadi
di sviluppo del progetto ( ad esempio stesura iniziale degli schemi,
realizzazione dei prototipi, test del prototipo, produzione e collaudo,
vendita) tanto più la possibilità di modifiche realizzabili decresce
rapidamente.
Fig. A9
La Fig. A9 illustra come la compatibilità EMC acquisita durante la fase
di progetto iniziale sia un costo controllabile e riportabile ad un
tempo ( e budget !) ben definito, mentre le soluzioni dei problemi
EMI e le relative modifiche in "field" possono essere molto onerose in
termini economici.