چیست؟ چگونه با دستان خود یک حلقه فریت بسازیم؟

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

هر یک از ما سیلندرهای کوچکی را روی سیم‌های برق یا روی کابل‌هایی برای تطبیق وسایل الکترونیکی دیده‌ایم. آنها را می توان در رایج ترین سیستم های کامپیوتری، هم در دفتر و هم در خانه، در انتهای سیم هایی که واحد سیستم را به صفحه کلید، ماوس، مانیتور، چاپگر، اسکنر و غیره متصل می کند، یافت. حلقه فریت (یا فیلتر فریت). در این مقاله به این خواهیم پرداخت که سازندگان تجهیزات کامپیوتری و فرکانس بالا به چه منظور محصولات کابلی خود را به عناصر ذکر شده مجهز می کنند.

هدف اصلی

حلقه فریت می تواند اثر فرکانس رادیویی و تداخل الکترومغناطیسی را بر روی سیگنالی که از طریق سیم منتقل می شود کاهش دهد. کابل های سیگنال و برق بلند کامپیوتر و سایر تجهیزات برق دارای خواص انگلی هستند.یعنی به عنوان آنتن عمل می کنند. آنها به طور مؤثر نویزهای مختلفی را که در داخل دستگاه ایجاد می شود به محیط خارجی می تابانند و از این طریق در ایستگاه های رادیویی هنگام دریافت سیگنال رادیویی و سایر تجهیزات الکترونیکی تداخل ایجاد می کنند. و بالعکس، هنگام دریافت تداخل از هوا از دستگاه های فرستنده رادیویی، ممکن است یک کامپیوتر یا سایر دستگاه های الکترونیکی خراب شود. در اینجا، برای از بین بردن این پدیده، از یک حلقه فریت استفاده می‌کنند که روی کابل برق یا کابل همسان بسته شده است.

خواص فیزیکی

فریت آهنربای آهنی است که الکتریسیته را هدایت نمی کند، یعنی در واقع یک عایق مغناطیسی است. جریان های گردابی در این ماده ایجاد نمی شود و بنابراین خیلی سریع - در زمان با فرکانس میدان های الکترومغناطیسی خارجی - دوباره مغناطیس می شود. این خاصیت مواد پایه ای برای محافظت مؤثر از دستگاه های الکترونیکی است. حلقه فریتی که روی کابل پوشیده می شود می تواند یک امپدانس فعال بزرگ برای جریان های حالت معمول ایجاد کند.

این ماده از ترکیب شیمیایی اکسیدهای آهن با اکسیدهای سایر فلزات به وجود می آید. دارای ویژگی های مغناطیسی منحصر به فرد و هدایت الکتریکی کم است. به همین دلیل، فریت ها عملاً هیچ رقیبی در بین سایر مواد مغناطیسی در فناوری فرکانس بالا ندارند. حلقه های فریت 2000 نانومتر به طور قابل توجهی اندوکتانس کابل را (چند صد یا هزار بار) افزایش می دهند، که از سرکوب تداخل فرکانس بالا اطمینان حاصل می کند. این عنصر در حین تولید بر روی بند ناف نصب می شود یا با برش به دو نیم دایره بلافاصله پس از ساخت روی سیم قرار می گیرد. فریتفیلتر در یک جعبه پلاستیکی بسته بندی شده است. اگر آن را باز کنید، می توانید یک تکه فلز داخل آن را ببینید.

آیا به فیلتر فریت نیاز دارم؟ یا این یک فریب دیگر است؟

کامپیوترها دستگاه‌های بسیار «پر سر و صدا» (الکترومغناطیسی) هستند. بنابراین، مادربرد داخل واحد سیستم قادر به نوسان در فرکانس یک کیلوهرتز است. کیبورد دارای ریزتراشه است که در فرکانس بالا نیز کار می کند. همه اینها منجر به تولید نویز رادیویی در نزدیکی سیستم می شود. در بیشتر موارد، آنها با محافظت از برد در برابر میدان های الکترومغناطیسی با یک بدنه فلزی از بین می روند. با این حال، منبع دیگر سر و صدا سیم های مسی هستند که دستگاه های مختلف را به هم متصل می کنند. در واقع، آنها مانند آنتن‌های بلند عمل می‌کنند که سیگنال‌ها را از کابل‌های سایر تجهیزات رادیویی و تلویزیونی دریافت می‌کنند و بر عملکرد دستگاه «خود» تأثیر می‌گذارند. فیلتر فریت نویز الکترومغناطیسی و سیگنال های پخش را حذف می کند. این عناصر ارتعاشات الکترومغناطیسی با فرکانس بالا را به انرژی حرارتی تبدیل می کنند. به همین دلیل است که آنها در انتهای اکثر کابل ها نصب می شوند.

نحوه انتخاب فیلتر فریت مناسب

برای نصب حلقه فریت روی کابل با دست خود، باید انواع این محصولات را بشناسید. از این گذشته، بستگی به نوع سیم و ضخامت آن دارد که از کدام فیلتر (از چه ماده ای) باید استفاده کنید. به عنوان مثال، یک حلقه نصب شده بر روی یک کابل چند هسته ای (سیم برق، کابل داده، ویدئو یا رابط USB) یک ترانسفورماتور به اصطلاح حالت مشترک را در این بخش ایجاد می کند.سیگنال های ضد فاز حامل اطلاعات مفید هستند و همچنین تداخل حالت مشترک را منعکس می کنند. در این مورد، برای جلوگیری از اختلال در انتقال اطلاعات، باید از فریت جذب نشده استفاده شود، بلکه باید از یک ماده فروماد با فرکانس بالاتر استفاده شود. اما ترجیح داده می‌شود که حلقه‌های فریت را برای کابل آنتن از موادی انتخاب کنید که تداخل فرکانس بالا را از بین ببرند، نه اینکه آنها را به سیم بازتاب دهند. همانطور که می بینید، محصول اشتباه می تواند عملکرد دستگاه شما را کاهش دهد.

هسته های فریت

سیلندرهای فریت ضخیم کارآمدترین در مقابله با تداخل هستند. با این حال، باید در نظر داشت که فیلترهایی که بیش از حد حجیم هستند برای استفاده بسیار ناخوشایند هستند و نتایج کار آنها در عمل به سختی با فیلترهای کمی کوچکتر تفاوت زیادی دارد. فیلترها همیشه باید اندازه مناسبی داشته باشند: در حالت ایده آل، قطر داخلی باید با سیم و عرض باید با عرض رابط کابل مطابقت داشته باشد.

همچنین، فراموش نکنید که نه تنها فیلترهای فریت به مبارزه با نویز کمک می کنند. به عنوان مثال، برای هدایت بهتر، استفاده از کابل هایی با سطح مقطع زیاد توصیه می شود. هنگام انتخاب طول سیم، نباید فاصله زیادی بین دستگاه های متصل ایجاد کنید. علاوه بر این، کیفیت پایین اتصال بین سیم و کانکتور نیز می تواند به عنوان منبع تداخل عمل کند.

مارک کردن حلقه های فریت

رایج ترین نوع علامت گذاری حلقه فریت به شرح زیر است: K D×d×N، جایی که:

- K مخفف "حلقه" است؛

- D - قطر بیرونی محصول؛

- d - قطر داخلی حلقه فریت؛

- H – ارتفاع فیلتر.

علاوه بر ابعاد کلی محصول، نوع مواد فرومغناطیسی در علامت گذاری رمزگذاری شده است. نمونه‌ای از ورودی ممکن است به این شکل باشد: M20VN-1 K 4x2، 5x1، 6. نیمه دوم با ابعاد کلی حلقه مطابقت دارد و نفوذپذیری مغناطیسی اولیه در اولین رمزگذاری شده است (20 Μ _{i). علاوه بر این پارامترها، در توضیحات مرجع، هر سازنده فرکانس بحرانی، پارامترهای حلقه هیسترزیس، مقاومت و دمای کوری را برای یک محصول خاص نشان می‌دهد.}

حلقه های فریت چگونه استفاده می شوند

علاوه بر کاربرد معروف به عنوان محافظ فرکانس بالا، از مواد فرومغناطیسی برای ساخت ترانسفورماتورها استفاده می شود. آنها اغلب در منابع تغذیه کامپیوتر دیده می شوند. به خوبی شناخته شده است که ترانسفورماتور حلقه فریت در مخلوط کن های متعادل بسیار موثر است. با این حال، همه نمی دانند که امکان تعادل "کششی" وجود دارد. این اصلاح ترانسفورماتور قادر است عملیات تعادل را با دقت بیشتری انجام دهد. علاوه بر این، ترانسفورماتورهای روی حلقه های فریت به طور گسترده ای برای مطابقت با مقاومت های خروجی و ورودی آبشار دستگاه های ترانزیستوری استفاده می شوند. در این حالت مقاومت های فعال و واکنشی تغییر شکل می دهند. به لطف دومی، می توان از این دستگاه برای تغییر محدوده تنظیم ظرفیت خازنی استفاده کرد. ترانسفورماتورهای کشویی زیر 10 مگاهرتز کار می کنند.

نتیجه گیری

به کسانی کهاگر به نحوه پیچیدن یک حلقه فریت علاقه مند هستید، باید در نظر داشته باشید که امپدانس سری معرفی شده توسط یک هسته فریت با فرکانس بالا را می توان به راحتی با چندین چرخش یک هادی روی آن افزایش داد. همانطور که تئوری مهندسی برق نشان می دهد، امپدانس چنین سیستمی با مجذور تعداد چرخش ها افزایش می یابد. اما این در تئوری است، اما در عمل به دلیل غیرخطی بودن مواد فرومغناطیسی و تلفات موجود در آنها، تصویر تا حدودی متفاوت است.

یک جفت چرخش روی هسته امپدانس را نه چهار برابر آنطور که باید، بلکه کمی کمتر افزایش می دهد. در نتیجه، برای اینکه چندین چرخش در یک فیلتر کابلی قرار گیرد، باید یک حلقه با اندازه آشکارا بزرگتر انتخاب شود. اگر این مورد قابل قبول نیست و سیم باید به همان طول باقی بماند، بهتر است از چندین فیلتر استفاده کنید.