Feritni prsten - šta je to? Kako napraviti feritni prsten vlastitim rukama?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Svako od nas je vidio male cilindre na kablovima za napajanje ili na kablovima za odgovarajuće elektronske uređaje. Mogu se naći na najčešćim računarskim sistemima, kako u kancelariji tako i kod kuće, na krajevima žica koje povezuju sistemsku jedinicu sa tastaturom, mišem, monitorom, štampačem, skenerom itd. Ovaj element se naziva " feritni prsten" (ili feritni filter). U ovom članku ćemo pogledati u koju svrhu proizvođači računarske i visokofrekventne opreme opremaju svoje kablovske proizvode navedenim elementima.

Glavna svrha

Feritni prsten može smanjiti efekat radio frekvencije i elektromagnetnih smetnji na signal koji se prenosi preko žice. Dugi signalni i napojni kablovi računarske i druge opreme za napajanje imaju parazitska svojstva,odnosno djeluju kao antene. Oni veoma efikasno zrače različite buke koje se stvaraju unutar uređaja u spoljašnje okruženje, stvarajući smetnje na radio stanicama pri prijemu radio signala i na drugoj elektronskoj opremi. I obrnuto, pri prijemu smetnji iz zraka od radiopredajnih uređaja, kompjuter ili drugi elektronski uređaj može pokvariti rad. Ovdje, da bi eliminisali ovaj fenomen, koriste feritni prsten koji se nosi na strujnom ili odgovarajućem kablu.

Fizička svojstva

Ferit je ferimagnet koji ne provodi elektricitet, odnosno u stvari je magnetni izolator. U ovom materijalu se ne stvaraju vrtložne struje, pa se stoga vrlo brzo remagnetizira - u vremenu s frekvencijom vanjskih elektromagnetnih polja. Ovo svojstvo materijala je osnova za efikasnu zaštitu elektronskih uređaja. Feritni prsten koji se nosi na kablu može stvoriti veliku aktivnu impedanciju za uobičajene struje.

Ovaj materijal nastaje hemijskom kombinacijom željeznih oksida sa oksidima drugih metala. Ima jedinstvene magnetne karakteristike i nisku električnu provodljivost. Zbog toga feriti praktički nemaju konkurenciju među drugim magnetskim materijalima u visokofrekventnoj tehnologiji. Feritni prstenovi 2000nm značajno povećavaju induktivnost kabla (nekoliko stotina ili hiljada puta), čime se osigurava suzbijanje visokofrekventnih smetnji. Ovaj element se ugrađuje na užad tokom njegove proizvodnje ili se, izrezan na dva polukruga, stavlja na žicu odmah nakon proizvodnje. feritFilter je upakovan u plastičnu kutiju. Ako ga otvorite, možete vidjeti komad metala unutra.

Da li mi treba feritni filter? Ili je ovo još jedna prevara?

Kompjuteri su veoma "bučni" (elektromagnetski) uređaji. Dakle, matična ploča unutar sistemske jedinice može oscilirati na frekvenciji od jednog kiloherca. Tastatura ima mikročip, koji takođe radi na visokoj frekvenciji. Sve ovo dovodi do takozvanog stvaranja radio buke u blizini sistema. U većini slučajeva eliminiraju se zaštitom ploče od elektromagnetnih polja metalnim kućištem. Međutim, drugi izvor buke su bakarne žice koje povezuju različite uređaje. U stvari, djeluju poput dugačkih antena koje hvataju signale sa kablova druge radio i televizijske opreme, te utiču na rad "njihovog" uređaja. Feritni filter eliminiše elektromagnetni šum i emitovane signale. Ovi elementi pretvaraju elektromagnetne visokofrekventne vibracije u toplotnu energiju. Zbog toga se postavljaju na krajeve većine kablova.

Kako odabrati pravi feritni filter

Da biste vlastitim rukama instalirali feritni prsten na kabel, morate razumjeti vrste ovih proizvoda. Uostalom, od vrste žice i njene debljine ovisi koji filter (od kojeg materijala) trebate koristiti. Na primjer, prsten instaliran na višežilni kabel (kabel za napajanje, podatkovni kabel, video ili USB sučelje) stvara tzv. common-mode transformator u ovom dijelu, prolazećiantifazni signali koji nose korisne informacije, a također odražavaju smetnje zajedničkog moda. U tom slučaju treba koristiti ferit koji ne apsorbuje kako bi se izbjegao poremećaj prijenosa informacija, već feromaterijal više frekvencije. Ali poželjno je odabrati feritne prstenove za antenski kabel od materijala koji će raspršiti visokofrekventne smetnje, umjesto da ih reflektira natrag u žicu. Kao što vidite, pogrešan proizvod može pogoršati performanse vašeg uređaja.

Feritna jezgra

Debeli feritni cilindri su najefikasniji u suočavanju sa smetnjama. Međutim, treba imati na umu da su filteri koji su preglomazni vrlo nezgodni za korištenje, a rezultati njihovog rada u praksi teško da će se mnogo razlikovati od onih malo manjih. Filteri bi uvijek trebali biti prave veličine: idealno bi bilo da unutrašnji prečnik odgovara žici, a širina treba da odgovara širini konektora kabla.

Takođe, ne zaboravite da ne samo da feritni filteri pomažu u borbi protiv buke. Na primjer, za bolju provodljivost preporučuje se korištenje kabela s velikim poprečnim presjekom. Kada birate dužinu kabla, ne biste trebali praviti veliku marginu dužine između povezanih uređaja. Osim toga, loš kvalitet veze između žice i konektora također može poslužiti kao izvor smetnji.

Označavanje feritnih prstenova

Najčešći tip oznake feritnog prstena je sljedeći: K D×d×N, gdje je:

- K je skraćenica za "prsten";

- D - vanjski prečnik proizvoda;

- d - unutrašnji prečnik feritnog prstena;

- H – visina filtera.

Pored ukupnih dimenzija proizvoda, tip feromagnetnog materijala je šifrovan u oznaci. Primjer unosa može izgledati ovako: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. Druga polovina odgovara ukupnim dimenzijama prstena, a početna magnetna permeabilnost je šifrirana u prvoj (20 Μ _{i). Pored ovih parametara, u referentnom opisu, svaki proizvođač navodi kritičnu frekvenciju, parametre histerezne petlje, otpornost i Curie temperaturu za određeni proizvod.}

Kako se inače koriste feritni prstenovi

Pored dobro poznate primjene kao visokofrekventna zaštita, za izradu transformatora koriste se feromagnetni materijali. Često se mogu vidjeti u napajanjima računara. Dobro je poznato da je transformator s feritnim prstenom vrlo efikasan u balansiranim mikserima. Međutim, ne znaju svi da postoji mogućnost "rastezanja" balansiranja. Ova modifikacija transformatora može preciznije izvršiti operaciju balansiranja. Osim toga, transformatori na feritnim prstenovima se široko koriste za usklađivanje izlaznih i ulaznih otpora kaskada tranzistorskih uređaja. U ovom slučaju se transformiraju aktivni i reaktivni otpori. Zahvaljujući potonjem, ovaj uređaj se može koristiti za promjenu raspona podešavanja kapacitivnosti. Pull-down transformatori rade znatno ispod 10 MHz.

Zaključak

Onima kojiako vas zanima kako sami namotati feritni prsten, treba imati na umu da se serijska impedancija koju uvodi feritna jezgra visoke frekvencije lako može povećati tako što se napravi nekoliko zavoja vodiča na njemu. Kao što teorija elektrotehnike sugeriše, impedansa takvog sistema će se povećavati sa kvadratom broja zavoja. Ali to je u teoriji, ali u praksi je slika nešto drugačija zbog nelinearnosti feromagnetnih materijala i gubitaka u njima.

Par okreta na jezgri povećava impedanciju ne četiri puta koliko bi trebalo da bude, već nešto manje. Kao rezultat toga, kako bi nekoliko zavoja stalo u filter kabela, treba odabrati prsten očito veće veličine. Ako ovo nije prihvatljivo, a žica mora ostati iste dužine, bolje je koristiti nekoliko filtera.