센서의 전기 노이즈 줄이는 방법

제어 시스템의 노이즈 문제는  많은 사람들이 음향 장애와 관련된 노이즈이라는 용어에 익숙하며, 이를 위해서는 작업자의 귀를 위한 보호 장비가 필요합니다. 진동 또는 모션 센서를 제외하고는 센서의 경우 그렇게 큰 문제가 아닙니다. 음향 노이즈는 이러한 센서에 실제 문제가 될 수 있는 진동입니다. 전기적 '노이즈'는 상당히 다릅니다.

그리고 전기 노이즈가 종종 일관성이 없기 때문에 진단 및 추적이 어려우며 갑작스럽게 노이즈가 발생할 수 있습니다.

 

1. 전기적 노이즈의 정의

노이즈는 에너지를 자기장으로 저장하는 전기 부품인 인덕터에서 발생합니다. 소스 전압이 변하면 자기장의 후속 이동이 발생합니다. 그 변화하는 자기장으로 인해 근처의 모든 전선이 전류를 구동하려고 시도한 유도 전압을 수신하게 됩니다.

 

 

 

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가까운 전선에 전압이 유도되면 제어 시스템에 심각한 문제가 될 수 있습니다. PLC의 디지털 또는 아날로그 입력은 센서 전압의 작은 변화를 찾고 있으며 이러한 변화는 특정 결과 출력을 생성합니다. 전압 변화는 센서 자체가 아닌 케이블 근처의 인덕터에서 발생할 수 있습니다. 출력이 잘못된 시간에 발생하면 해를 입거나 손상될 수 있습니다.

 

자기장을 생성하는 이 인덕턴스 개념은 모터와 변압기의 주요 작동 원리입니다. 모터와 변압기로 가득 찬 환경은 전류가 많을수록 문제가 악화되는 전기 노이즈의 위험이 있다고 가정하는 것이 옳습니다. 인덕터가 가장 간섭적인 잡음을 생성하지만 교류를 전달하는 전선조차도 약간의 잡음을 생성합니다.

 

노이즈는 단일 이벤트, 즉 전선에 던져지는 비반복적인 신호로 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 큰 장치가 시작되거나 종료될 때 잠시 동안 전압이 빠르게 상승한 다음 하강하는 것처럼 보입니다. 또는 장치가 실행되는 전체 시간 동안 존재하는 근처의 3상 전선에서 유입되는 전선의 전압이 매우 체계적이고 반복적인 변화일 수 있습니다. 이 두 가지 노이즈 모두 문제가 발생할 수 있습니다.

 

2. 노이즈를 줄이는 4가지 방법

1) 센서와 케이블의 적절한 배치

변압기 및 기타 인덕터가 있는 대형 모터 또는 제어 캐비닛에서 케이블을 멀리 배선하십시오. 케이블을 설치하는 경우 인덕터가 배치된 위치를 기록해 두십시오. 새 기계나 모터를 설치해야 하는 경우 주변의 모든 신호를 모니터링해야 합니다. 설치 후 케이블이 변경되면 케이블을 다시 배선하는 것이 좋습니다.

 

소규모 주거용 및 상업용 배선 시스템에서도 이더넷 케이블과 같은 디지털 통신 배선은 AC 전선 옆에 연결되어서는 안 됩니다. 노이즈를 줄이기 위해 항상 AC 와이어를 수직으로 교차해야 합니다.

 

 

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2) 차폐 케이블

센서, 디지털 통신 및 부하 배선을 위한 많은 케이블은 도체를 호일 또는 메쉬로 감싸서 구입할 수 있습니다. 이것은 유도 전압력을 받아 도체에 도달하지 않고 접지로 바로 보내는 흡수 저저항 경로 역할을 합니다.

 

 

 

차폐 케이블은 개별 센서에 일반적이지만 아날로그 센서에는 매우 중요할 수 있습니다. 아날로그 정보의 경우 전압이 약간만 변해도 조금 더 많은 전류를 구동할 수 있습니다. 전류 센서의 전체 범위가 4-20밀리암페어 사이인 경우 시스템에 영향을 미치는 데 많은 노이즈가 필요하지 않습니다.

 

 

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3) 장비 접지

시스템 노이즈의 주요 원인 중 하나는 부적절하게 접지된 장비입니다. 긴 철 금속 스트립, 아마도 컨베이어의 강철 프레임이 대형 모터 근처에 있으면 약간의 인덕턴스를 받게 됩니다. 가장 가까운 접지 본드를 통해 무해하게 접지로 직접 전달되어야 합니다

.

접지가 없거나 저항이 충분히 낮지 않으면 전체 프레임이 자화되어 인덕턴스가 노이즈로 근처의 전선에 전달됩니다. 강철 프레임과 접지선 사이의 간단한 멀티미터 검사는 적절하게 낮은 옴 판독값을 나타낼 수 있습니다.

 

장비의 적절한 접지 결합은 해당 장비가 유도 소스에서 센서 케이블로 노이즈를 전달하는 것을 방지할 수 있습니다.

 

 

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4) 저역 통과 필터

전선의 기존 노이즈를 처음부터 방지하는 대신 제거하는 것입니다. 저역 통과 필터는 저항과 커패시터의 회로 조합입니다. 이 배열을 통해 빠른 변화(고주파) 전압 변화는 컨트롤러보다 먼저 멈추고, 실제 센서의 느린 의도적 변화(저주파)는 입력 단자로 전달됩니다

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이 솔루션은 편리할 수 있지만 아날로그 시스템에서 문제가 되는 노이즈를 제거하면서도 적절한 아날로그 신호 변경이 컨트롤러에 도달할 수 있도록 구성 요소 값을 신중하게 선택해야 합니다.

 

제어 시스템 입력에 일관되지 않은 신호가 나타나는 경우 이 노이즈가 원인일 수 있습니다. 적절한 소스가 식별되는 한 전기 노이즈를 방지하거나 제거하는 것은 매우 간단할 수 있습니다.