Eu quero usar um cabo multicondutor para alguns circuitos diferentes. O que preciso saber sobre interferência entre circuitos dentro de um cabo multicondutor?
Alguns dos fios transportam o suprimento e o retorno da bobina do motor de passo. Suspeito que isso emitirá muitos CEM devido a grandes correntes que mudam rapidamente e provavelmente deve ser blindado.
Outros fios transportarão a fonte, o retorno e a saída do comutador óptico. Esse circuito provavelmente é tolerante ao ruído e também não faz muito dele.
Outros fios podem transportar dados digitais de alta velocidade. Esses circuitos provavelmente são suscetíveis a ruídos e podem causar alguns problemas também.
Posso executar tudo isso no mesmo cabo? O que mais posso precisar considerar?
EDIT: Vamos supor que eu estou falando sobre o uso de um cabo que tenha uma única blindagem ao redor de todos os fios, em vez de feixes individualmente blindados de alguns fios.
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Respostas:
Há dois problemas com a diafonia entre os condutores de um cabo: acoplamento capacitivo e acoplamento indutivo.
O acoplamento indutivo ocorre porque a corrente que flui através de um fio cria um campo magnético circular em torno desse fio. Isso também funciona ao contrário. Se um fio for submetido a um campo magnético circular variável ao seu redor, uma tensão será induzida. Portanto, se um fio está carregando uma corrente variável e outro fio está próximo o suficiente para que parte do campo magnético circular resultante também envolva esse segundo fio, então uma tensão é induzida no segundo fio.
A maneira mais eficaz de combater esse problema é garantir que uma corrente de retorno igual e oposta flua de modo que os campos magnéticos das duas correntes sejam cancelados. A melhor maneira de garantir isso é o cabo coaxial. Fora do cabo, as duas correntes iguais e opostas são canceladas e não há campo magnético líquido.
Dentro de um cabo multi-fio como você descreve, isso geralmente é feito com par trançado. A qualquer momento, os dois condutores estão próximos um do outro. Longe o suficiente, as duas correntes cancelam, mas de perto elas não. Outro fio que passa mais perto de um fio do par capta preferencialmente o sinal desse fio. É por isso que os fios são torcidos juntos. Um fio reto próximo a um par trançado estará alternadamente mais próximo de um condutor do que o outro do par trançado. Cada um induz a tensão oposta, pois a direção da corrente é oposta nos dois fios do par trançado. No entanto, essas médias atingem zero em qualquer número inteiro de torções. Em um cabo longo o suficiente, eles geralmente medem bem o suficiente.
Há outro problema com o par trançado. Suponha que você tenha vários pares trançados no mesmo cabo, o que provavelmente é o caso no cabo que você descreve. Se as torções de um par estiverem sincronizadas com as torções de outro par, a tensão induzida não será mais cancelada a longo prazo. É por isso que os cabos com vários pares trançados geralmente têm um passo de torção diferente para cada par. Digamos que um par tenha 11 torções / pé e outras 13 torções / pé. Em qualquer pé, a tensão acoplada induzida cancela novamente. Dê uma olhada nas especificações do cabo CAT5 e você verá os diferentes passos de torção para cada um dos quatro pares cuidadosamente especificados.
O acoplamento capacitivo ocorre porque existe alguma capacitância finita entre cada dois condutores no universo. Para coisas suficientemente distantes, isso geralmente pode ser ignorado. No entanto, diferentes condutores em um cabo multicondutor ficam um contra o outro por uma longa distância, de modo que o acoplamento capacitivo não possa ser ignorado. A melhor defesa contra o acoplamento capacitivo é uma blindagem, mas essas são caras e você diz que seu cabo não possui blindagens internas. Par trançado novamente ajuda aqui. Ainda haverá acoplamento capacitivo entre pares, mas com a estratégia de torção correta, conforme descrito acima, não haverá muito acoplamento preferencial a um condutor do par. Em outras palavras, torcer fará com que todo o acoplamento seja o modo comum, com o modo diferencial sendo cancelado.
Portanto, para finalmente obter algum tipo de resposta, verifique se cada sinal é transmitido por um par trançado separado, com a corrente de avanço e retorno desse sinal sendo transmitida por esse par. Então trate qualquer sinal como diferencial. Perceba que haverá ruído de modo comum adicionado a cada par e lide com isso de acordo. O mundo externo também terá ruído e, devido à torção, esse ruído aparecerá como modo comum em cada par. 10 base-T e ethernet posterior, por exemplo, são acoplados a um transformador em cada extremidade parcialmente por esse motivo e também para evitar loops de aterramento.
Tudo isso dito, acho que a corrente da bobina do motor de passo através do mesmo cabo dos sinais é apenas louca. Isso vai causar problemas. Eu consideraria seriamente o envio de sinais de controle e energia para os steppers, mas colocaria os drivers perto dos motores de passo. Isso também permite que uma tampa do reservatório de energia local reduza a impedância da fonte novamente após o longo cabo. Ter a resistência e a indutância do cabo entre o acionador de passo e o motor de passo está pedindo mais problemas.
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