PCBInside

측정의 정밀도는 측정된 값이 실제 값과 얼마나 가까운지를 결정한다. 아날로그 측정기는 full-scale을 읽을 때의 퍼센티지로 정확도가 표시된다. 측정된 값이 full scale에 가깝거나 full scale의 2/3 이상일 때 인쇄된 정확도가 의미가 있다. 읽은 값이 full scale에서 멀어질수록 그 값은 진짜 값에서 멀어질 수 있다.

예들 들어, 3% 정확도를 가진 아날로그 전압 측정기가 0-100 V 범위로 설정되었을 경우를 보자. 측정된 값은 진짜 값보다 3 V(=100 V x 0.03) 낮거나 높을 수 있다. 진짜 값이 90.0 V라면, 측정기는 87 - 93 V로 읽힐 수 있다. 혹은 읽은 것의 +/- 3.3% 일 수 있다.  같은 전압 측정기의 100 V 스케일에서 10.0 V를 측정하면 읽혀지는 값은 7 - 13 V일 수 있다. 읽은 것의 +/-30% 이다. 측정기는 기술적으로 규정(스펙) 안에 있다. 따라서, 합리적인 정확도를 유지하려면, 아날로그 측정기의 범위 선택을 full scale과 full scale의 3/2 사이로 설정한다.

아날로그 측정기와 비교하여, 디지털 멀티미터(DMM)는 많은 실용적 장점을 갖고 있다. 그 중 하나는 수동 범위 설정은 물론 자동 범위 설정을 제공한다는 점이다.

대부분의 휴대용 DMM은 "3 1/2 digit"이라 불리는 디스플레이를 갖고 있다. 오른쪽 3 개의 full numeric 문자는 0 에서 9 사이의 어떠한 값이든 표시할 수 있다. 그러나 처음(most significant) 숫자는 0아니면 1만 된다. 그래서 "1/2 digit"이라고 불린다. 이 측정기는 0 - 1999 숫자만 표시할 수 있다. 이것은 2000-count DMM 이라고도 알려져 있다. DMM의 해상도는 full conversion에서 ADC의 해상도에 달려있다. 이론적으로 2000-count 측정기는 0.05%(= (1/2000) x 100%)의 해상도를 갖는다. 그러나 실제 해상도는 least significant 숫자도 고려해야만 한다.

전형적으로 DC 전압 측정은 ADC의 full count 능력을 사용한다. 왜냐하면 신호 조건이 직선적이기 때문이다. 그것은 저항 분배기와 필터를 사용한다. 다른 기능은 범위에서 제한될 수 있거나 ADC 입력 범위를 제한해서 거친 해상도를 제공하는 신호 조건이 요구될 수 있다. 고 해상도 휴대용 DMM은 종종 4 1/2 digit 디스플레이(20000 count)를 갖고 있어서 0 - 19999 범위를 표시할 수 있다. 40000-count 측정기는 4 3/4 digit 디스플레이를 갖고 0 - 39999 범위를 측정할 수 있다.

높은 수의 count는 더 높은 해상도로 변환되고 일반적으로 고 해상도 DMM이 더 높은 정확도를 제공한다. 그러나 DMM 정확도는 또한 ADC 정확도, 부품 tolerance, 노이즈 레벨, 내부 기준의 안정성 등 디자인 요소에 의존한다. 따라서 4 1/2 digit 측정기가 3 1/2 digit 측정기보다 10배 더 정확하다고 자동적으로 가정하면 안 된다.

안전을 위해서 가장 높은 범위를 제일 먼저 선택한 다음 정확한 측정을 위해서 범위를 공격적으로 낮춘다. 수동 범위 변환 측정기에서 모르는 전압을 측정할 때 최대 범위를 제공하는 범위를 선택한다. 예들 들어 1.5V 배터리를 측정할 때, 1000 V 범위 측정은 "1"만 표시할 수 있다. 200 V 범위로 바꾸면 1.5 가 표시될 것이다. 20 V 범위는 1.52를 보여주고, 가장 정밀한 측정은 2 V 범위에서 1.523 V 일 수 있다.

DMM 제조사는 정확도 규정을 다음 포맷으로 제공한다:

Complete accuracy specifications: ±(% of reading + number of LSD)

여기서, reading  DMM이 측정한 실제 값

          LSD       least significant digit

LSD는 내부 옵셋, 노이즈, 라운딩 에러 등에 기인한 불확실의 크기를 표현한다. DMM에서 LDS 숫자는 기능에 따라, 그리고 범위에 따라 변한다. 정확도와 범위 선택은 독립적으로 고려되어야만 한다. 그렇지 않으면 오해가 에러로 이끌 수 있다. 다음 예를 보자:

3 1/2 digit 디스플레이 DMM이 1.2 V 레퍼런스의 출력을 측정했다. 실제 전압이 1.200 V라고 가정한다. DMM 매뉴얼은 dc 전압 정확도가 ±(0.5% + 2)라고 규정한다. 전압을 어떻게 측정하고 읽은 것을 어떻게 해석(interpret)할 것인가? 먼저, 측정기를 200 V 범위로 설정한다. 표시는 XXX.X 전압으로 표시될 것이다. 읽은 값의 퍼센티지는 0.006 V(= 1.2 * 0.5 / 100)이다. 소수점 이하로 하나의 숫자만 표시되므로 0.006으로 보이지 않을 것이다. 그러나, 3개의 허용되는 LSD를 고려할 때, 표시되는 마지막 숫자는 ±0.3 카운트로 변할 수 있다. 따라서 측정기는 1.2 ±0.3V 또는 0.9 - 1.5 V로 표시될 수 있다. 이것은 모든 요소가 결합된 잠재적 에러는 ±25%이고 정밀한 측정에 적합하지 않다. 20 V 범위로 바꿔 설정하면 XX.XX로 표시되어 정확도가 향상될 것이다. 전체 정확도는 ±0.036 V(=1.20 * 0.5/100 ± 0.03)이다. 따라서 읽은 값은 1.16 - 1.23 V 사이이다. 이 전체 정확도는 ±3%이다. 훨씬 좋아져다. 그러나 아직 충분하지는 않다. 마지막으로 DMM을 2 V 범위로 설정한다. 표시 형식은 X.XXX로 바뀐다. 읽은 값의 퍼센티지는 변하지 않지만, LSD는 더 작은 요소가 된다. 전체 정확도는 ±0.009 V(= 1.200 * 0.5/100 ± 0.003) 이다. 측정기는 1.191 - 1.209 V 범위의 좁은 범위만 허용한다. 이제 전체 정확도는 단지 0.75% 이다. 측정에 충분하다.

언제 측정기가 제조되거나 새로 캘리브레이션 되어야 하나? 대부분의 측정기 제조사와 캘리브레이션 서비스는 1년만 정확도 규정을 보증한다. 그 후에 DMM은 인쇄된 제한을 가진 정확도를 유지하지 못할 수 있다. 따라서 정확도가 보증되려면 측정기는 1년에 한 번씩 캘리브레이션 되어야 한다.

규정된 동작 온도보다 분위기 온도가 높거나 낮을 때 측정기를 사용하지 마라. 많은 고 품질 DMM 제품은 20 ~ 55 ℃ 범위에서 동작한다. 이 규정은 습도가 주로 80 ~ 90% 이하에서 유효하다. 20 ~ 55 ℃ 동작온도와 비교하여, 정확도 규정은 주로 단지 18 ~ 28 ℃ 에서만 보증된다.

전자 회로나 시스템을 디자인하는 엔지니어는 그라운딩과 매우 친숙할 것이다. 왜냐하면 모든 회로와 시스템은 그라운딩 지점을 어떻게 배치할 지 다루어야만 하기 때문이다. 그런 이유로 교과서와 전자기 호환 디자인 핸드북 등에서 그라운딩 지침을 가능하면 자세히 다루는 이유이다. 이런 책들을 읽을 때, 개념은 분명히 기술되고 나는 회로, 블랙박스, 서브시스템, 시스템 등에 대에 어떻게 그라운딩 할 지를 이해하는 듯 보였다. 그런데, 그라운딩 포인트를 어디에 어떻게 설치할지를 결정할 해야만 할 때 혼란스러워 지기 시작했다.

어떤 가이드 북에 그라운딩은 엔지니어가 구조(structure), 안전(safety), 파워(power supply), 신호(signal), 노이즈(noise), 시스템(system) 그리고, 낙뢰(lightning) 등에 대한 그라운딩 포인트를 자세히 식별해서 분류해야 한다고 되어 있다. 나는 너무 당황해서 그라운딩에 대한 아이디어가 전혀 나지지 않았다. 예들 들어, 어떤 그라운딩 포인트는 신호용으로 고려될 수 있지만, 안전이나 파워에 대해서도 기능할 수 있다. 3개의 그라운딩 포인트에 대해서 각각 다른 위치에 설정해야만 하나? 예전에 어떤 시스템에서 대해서  파워, 안전, 신호, 노이즈, 시스템 등등을 분리해서 그라운딩 포인트에 대해서 분석해 보았다. 이 시스템에서 파워에 대한 그라운드가 빠졌을 때 정상적으로 동작하는 것이 확인되었다. 이 시스템에서 파워에 대한 그라운딩 포인트가 정말로 필요한 것인지 의구심이 들기 시작했다.

"밀폐된 방에 6(n) 명의 전기 전자 엔지니어가 있다. 5명(n-1)은 그라운딩 전문가다".  이들이 같은 PCB, 블랙박스, 또는 시스템에 대해서 일할 때 그라운딩에 접근하는 많은 다양함이 있는 것은 사실이다. 이것이 그라운딩이 개념적으로는 기만적으로 간단하면서 어플리케이션에서는 낙심할 정도로 복잡한 이유이고 논란과 논쟁이 끝나지 않는 이유이다.

엔지니어링에서 단일 점(single-point)과 다 점(multi-point) 그라운딩은 매우 보편적이다. 어떤 특별한 경우에 두 가지가 같이 요구된다. 이것은 회로가 정상적으로 동작하고 EMI가 어떤 규정된 레벨 안에서 제어되고 있음을 의미한다. 다른 경우에, 상황은 변할 수 있다. 단일 점 그라운딩이 다 점 그라운딩보다 나을 수 있거나 그 반대 일 수 있다. 단일 점, 다 점, 하이브리드 중에 어떤 선택이 최선인가? 이것은 엔지니어가 알고 싶어하는 질문이고 대답하기 매우 어려운 질문이다. 보통 달성해야 할 특정한 목표에 의존한다. 그라운딩을 더 잘 알리기 위해서, 더 많은 이론과 엔지니어링 문서를 읽어야 한다고 생각했다. 그리고 이론은 실제와 조합되어야만 한다. 다음에서 내가 배운 실제 이야기 이다.

몇 년 전에, 컴퓨터 한 대가 수입되어 건물의 2층에 위치한 우리 연구실에 설치 되었다. 컴퓨터 회사 엔지니어는 우리 연구실에 배설된 파워 네트워크에 대해서 신경 쓰지 않았다. 그들은 그들의 문서에 따라서 설치를 했다. 파워 네트워크로부터 EMI를 제어하고 컴퓨터의 안전을 유지하기 위해서 380V/50Hz 트랜스포머(그림.1의 C)를 설치했고 안전 그라운딩(그림.1의 D)을 위해서 건물의 남쪽에 접지 파일(plie)을 설치했다. 접지 저항은 2Ω 미만이어야 한다고 그들의 문서에 규정되어 있었다. 이 환경에서 컴퓨터는 몇 년 동안 잘 동작했다.

우리는 어떤 시스템에서 소프트웨어와 하드웨어의 시뮬레이션 테스트를 했다. 이 테스트를 할 때, 시스템의 신호는 케이블을 통해서 컴퓨터로 전달된다. 컴퓨터는 즉각적으로 이 신호에 응답을 했을 것이다. 시스템과 컴퓨터가 연결 되기 전에, 각각은 독립적으로 잘 돌아갔다. 불행하게도, 통신을 시작한 바로 그 순간 믿을 수 없는 현상이 나타났다. 컴퓨터와 시스템 모두 동작하지 않았다.

그림.1 연구실의 파워 공급

그것들은 분리되어 있을 때만 동작 했다. 무엇이 잘못된 것일까? 왜 호환되지 않는 것일까? 이 이상한 현상은 무리를 혼란스럽게 만들었고 이 현상을 없애기 위해서 많은 시도를 해 보았다.

컴퓨터와 시스템 근처에 엘리베이터가 있었기 때문에, 엘리베이터 안에 있는 릴레이 배열에서 오는 EMI 신호가 이 테스트에 영향을 주는 것이라고 의심했다. 엔리베이터를 셧 다운  시키고 테스트를 반복했다. 이상 현상을 없앨 수 없었다. 건물이 교통량이 많은 길 가에 있었기 때문에, 테스트를 자정에 시도해 보았다. 간섭을 없앨 수 없었다. 이런 실험 후에, 컴퓨터와 시스템 안에 있는 EMI 소스를 찾기 시작했다. 먼저, 전원 공급 와이어 간의 커플링을 의심했다. 그래서 와이어의 적절한 위치에 EMI 필터를 설치했다. 역시 작동하지 않았다. 이런 상황에 직면한 채 조심스런 조사가 수행되었다. 우리는 컴퓨터가 설치되기 전에 연구실과 시스템에 파워를 공급하는 다른 삼상 380V/50Hz 트랜스포머(그림.1의 A)가 있다는 것을 발견했다. 파워 공급 인입 레귤레이션에 따라서, 접지 파일이 건물의 북쪽에 설치 되었다(그림.1의 B). 그리고 이것은 트랜스포머 A의 외곽 쉴딩과 연결된다. 쉴딩에는 뉴트런(neutron) 와이어도 역시 연결된다. 문제는 접지 파일 B와 D 모두에 의해서 유발되었을 것이다. 그림.1을 일치하는 그림.2로 보여주면, B(트랜스포머 A의 접지 파일), Ga(연구실의 안전 그라운드 포인트), G(컴퓨터와 시스템 간의 그라운딩 기준), Gb(컴퓨터의 안전 그라운드 포인트), D(트랜스포머 C의 접지 파일)가 그라운딩 루프를 형성하는 것이 분명해 진다.

그림.2 그라운딩 루프

D(또는 Gb)와 B(또는 Ga) 사이의 거리가 대략 15미터 이고 Gb(또는 Ga)와 D(또는 B) 사이의 거리가 최소 3미터 이기 때문에, 그라운딩 루프는 대략 45평방미터이다. 이것은 심각한 EMI를 유발하기에 충분히 크다. 이 EMI 문제를 해결하기 위해서, 취해야 할 행동은 접지 파일을 Ga(또는 Gb)에서 끊는 것 뿐이다. 이런 마법적 처리 뒤에, B-Ga-G-Gb-D-B 그라운딩 루프가 제거되었기 때문에 컴퓨터는 시스템과 잘 매치되었다. 그라운딩 루프에 의해 형서오디는 EMI가 제거 되었다.

그라운딩 루프의 효과가 그림.3에 추상화 되어 있다.

그림.3 EMI 소스

루프 B-Ga-G-Gb-D-B를 통해서 변하는 장(field)는 유도된 전압 e를 만든다. 다음과 같이 예상할 수 있다.

E = - d * Φ/dt  = - sdB/dt

s:         루프 면적(m2)

dB/dt:   루프에 수직하는 자기 플럭스 강도

유도된 전압의 크기가 충분히 클 때 이 루르에 연결된 어떤 회로를 방해할 수 있다. 컴퓨터나 시스템이 동작하면, 루프를 통해 변화하는 전자기장이 반드시 있다. 유도된 신호 전위는 루프 경로를 따라서 만들어진다. 루프의 g 포인트에서 전위 eg는 다음처럼 예상될 수 있다.

eg = ig (rg + jωlg) - sdB/dt

ig:            루프에서 모멘트 전류

rg + jωlg:  땅을 기준으로하는 포인트 g에서의 리액턴스

유도된 전압이 얼마나 큰지 알기 위해서, 오실로스코프를 통해서 관측을 시도 했다. 오실로스코프의 그라운드 포인트는 최대한 그림.2의 Ga에 가깝게 연결하였다. 그리고 오실로스코프의 입력은 가능한 한 연결된 케이블 가깝게 달린다. 관측된 신호는 랜덤하고 오실로스코프와 동기되지 않을 것이다. 최대 크기는 3V 이상이었다. 그것은 믿기에 너무 큰 값이었다.

컴퓨터와 시스템을 포함한 이 시뮬레이션 연구실은 새로운 건물로 이사를 갔다. 그라운딩 루프로부터 EMI를 제어하기 위해서, 새로운 그라운딩 시스템을 조심스럽게 설계했다. 우리가 취한 첫 번째 단계는 연구실 밖에 있는 땅에 직경 20mm, 길이 3m의 구리 막대기 4개를 박는 것이었다. 그것은 접지 파일을 구성한다. 두 번째 단계는 4개의 막대기 모두를 폭 20mm, 두께 3mm의 구리 리본으로 솔더링 하여 연결하는 것이다. 3 포인트 방법으로 측정된 그라운딩 저항은 0.6Ω 이다. 세 번째 단계는 연구실 안에 그라운딩 버스를 설치하는 것이다. 그 다음 접지 파일과 그라운딩 버스를 폭 200mm, 두께 3mm의 구리 리본으로 연결한다(그림.4) 네 번째 단계는 전원 공급 네트워크에서 적당한 위치에 EMI 필터를 설치하는 것이다.

그림.4 새로운 그라운딩 시스템

1991년 이후로 이 연구실에서 많은  시뮬레이션 실험이 테스트 되었고 가끔은 하나 이상의 시스템이 같은 컴퓨터와 통신하였다. 지금까지 어떤 EMI도 관찰되지 않았다. 이 그라운딩 시스템은 호환이 되는 것을 보여준다.

그라운딩 루프는 어떤 PCB, 블랙박스, 서브시스템, 스시템에도 존재할 가능성이 있다. 시스템이 더 커질수록, 예를 들어 비행기나 배에서의 전기 시스템, 그라운딩 루프에 의해 유발 되는 EMI는 더욱 두드러질 것이다. 이런 종류의 EMI를 제어하기 위해서 가장 좋은 방법은 그라운드 루프를 제거하는 것이다. 제거하는 것이 불가능할 때, 유효한 방법은 그라운딩 루프의 면적을 가능한 한 작게 제한하는 것이다.

전자기 호환성이 승인된 옛날 시스템에 새로운 장비나 서브시스템을 추가하는 경우가 종종 있다. 이런 경우 EMI 제어는 모든 방면에서 고려되어야 한다. 어떤 부주의가 파워 공급, 케이블링, 그라운딩에 의해 그라운딩 루프를 형성할 수 있다.

원문: EMI Caused by A Grounding Loop. Guangfu Lui, AERODEV Electromagnetic Tech. Inc.

다축 모션 제어 서보 시스템은 EMI로 영향 받을 수 있는 디지털과 마이크로프로세서 회로를 포함한다. 또한 10~300 MHz에서 상당한 EMI를 만들 수 있는 고 에너지 스위칭 앰프를 포함하고 있다. 스위칭 노이즈는 분명히 모션 컨트롤러와 다른 전자 장비의 바른 동작을 간섭할 잠재성이 있다. 대부분의 모션 제어기 제조사들은 그들의 제품이 EMI에 민감하지 않게 매우 조심한다. 그러나 완벽한 면역은 불가능하다. EMI 문제를 회피하는 약간의 책임은 불가피하게 제어 시스템 통합자에게 있다. 이 가이드는 효과적인 EMI 억제 모션 제어 시스템을 설계하기 위한 패널 레이아웃(layout), 와이어링(wiring), 그라운딩(grounding), 쉴딩(shielding) 테크닉에 대해서 설명한다. 모든 엔지니어링 설계에서 완벽한 설계와 실용성 사이에서 타협은 불가피하다. 여기서 제안 하는 모든 것을 채용할 수 없을지 모른다. 그러나 EMI를 줄이기 위해 조심하는 것은 시작 비용과 미래의 운영 문제를 줄일 것이다.

설계 목표와 테크닉

첫 번째 디자인 목표 중 하나는 모든 신호 공통 리턴 지점을 같은 전위로 유지하는 것이다. 스위칭 앰프에 의해 생성되는 고주파 하모닉(최대 300MHz)에서, 이것이 항상 쉬운 것은 아니다. 이런 주파수에서, 전형적인 12 게이지(직경 약 2mm, 최대 전류 약 40A) 그라운드 와이어는 그라운드로의 낮은 저항성 경로가 아니라 인덕터와 커패시터의 직렬처럼 보인다. 통상적인 와이어보다 실버 주석 도금된 평평한 브레이드(braid)와 철 서브 패널 자체를 사용하는 것이 더 좋은 리턴 경로를 제공한다. 똑같이 중요한 두 번째 목표는 회로 간에 자기(magnetic) 커플링을 최소화 하는 것이다. 이것은 일반적으로 최소 간격과 와이어 라우팅으로 달성된다. 라디오 주파수 커플링은 적절한 쉴딩과 그라운딩 기술로 우선 다뤄지는 문제이다. 전이 스파이크로부터 보호하고 스파이크를 제거하는 것은 파워 라인 필터와 릴레이 코일의 적절한 서프레서(suppressor) 그리고 다른 인덕티브 한 부하로 달성한다.

모터 케이블 설치

쉴드 드레인 와이어와 안전 그라운드 와이어 둘 다 모터 파워 단자 옆에 위치한 서보 드라이브 그라운드 단자에 테미네이트 시킨다. 모터 케이블의 서보 드라이브 쪽 끝 쉴드 되지 않은 돼지꼬리와 쉴드 드레인 와이어는 20 cm를 넘지 않게 한다. 모터 케이블은 분리된 선로로 배선하거나 바른 배치를 위해 안전하게 묶여 고정될 수 있다.

가능한 모든 경우에, 서보 드라이브와 모터 사이에 단자 블록을 추가지 마라. 그렇게 함으로써 반드시 피해야 할 서보 드라이브로 돌아가는 고 에너지 노이즈 경로를 효과적으로 줄일 수 있다.

엔코더/리졸버 케이블

엔코더 또는 리졸버 피드백 케이블과 모터 케이블 혹은 AC 파워 케이블 사이에 최소한 30cm의 분리가 유지되도록 한다. 엔코더 케이블보다 리졸버 케이블에 더 치명적인데 왜냐하면 신호가 아날로그 속성을 갖기 때문이다. 리졸버와 엔코더 피드백 케이블을 분리된 배선관이나 선로에 배치할 것을 강력히 권고한다. 50 m 이상의 엔코더 케이블에서 전압 강하는 엔코더에서 전압을 최소값 이하로 줄인다. 50 m 보다 긴 케이블을 사용해야만 한다면 엔코더에 전압을 공급하기 위해서 모터/엔코더 가까이에 5 VDC 전원을 공급할 필요가 있다. 엔코더나 리졸버 케이블이 모터나 AC 파워 케이블을 가로질러야 한다면, 서로 직각이 되도록 한다. 가능한 모든 경우에, 엔코더/리졸버와 서보 드라이브나 컨트롤러 사이에 단자 블록을 추가지 마라. 그렇게 함으로써 반드시 피해야 할 서보 드라이브나 컨트롤러로 돌아가는 고 에너지 노이즈 경로를 효과적으로 줄일 수 있다.

DC 파워 서플라이 와이어링

모든 파워 서플라이 리턴(기준 공통)은 낮은 임피던스 그라운드 스트랩을 사용해서 패널에 묶어야 한다. 이런 목적으로 최소 6mm 폭을 갖는 실버 주석 도금된 평평한 구리 브레이드가 이상적이다. 일반적인 와이어보다 브레이드를 사용하는 것이 선형 서플라이보다 스위칭 파워 서플라이를 사용할 때 더 중요하다. 이런 그라운딩 스트랩은 10 cm보다 짧아야 한다. 그라운드 스트랩은 어플리케이션 전기 코드의 요구에 따라 어떤 안전 그라운드 와이어에 추가로 사용되어져야 한다. PLC에 묶인 하나 이상의 컨트롤러 시스템에서 각 컨트롤러는 DC I/O 회로를 위해 각각 자신의 24VDC 파워 서플라이를 가져야 한다. 아날로그와 디지털회로를 포함한 파워 반도체 로직 보드에서 사용되는 저 전압 DC 파워 서플라이에서, 리드 와이어 길이를 최소로 유지하라. 20 cm 이하가 선호된다. 멀리 떨어진 회로 간에 하나의 파워 서플라이를 공유하기 보다는 가능하면 하나 이상의 파워를 사용해라. 서보 드라이브에 사용되는 고 전압 DC 파워 서플라이는 설치 매뉴얼의 지시에 따라서 서보 드라이브 가까이에 배치되어야 한다. 서보 드라이브가 외부 재생(regeneration) 저항을 갖고 있으면, 재생 와이어링은 모터 케이블과 같이 취급되어야 한다. 그것은 낮은 임피던스로 브레이드 된 쉴드를 가져야 하며 쉴드는 드라이브 끝에서만 패널에 테미네이트 되어야 한다.

DC 입력과 출력 와이어링

DC 전자기 릴레이 코일을 포함한 인덕티브 부하로의 연결은 부하 또는 코일이 스위치 오프하고 자기장이 없어질 때 유발되는 높은 에너지 스파이크를 흡수하기 위해서 고속 플라이백 다이오드로 터미네이션 되어야 한다. 이런 다이오드는 코일에 걸리는 전압과 반대 극성으로 코일을 가로질러 연결되어야 한다. 흡수되어야 할 에너지의 양은 상당할 수 있고 다이오드가 적절하게 정격화되는 것은 중요하다. 고정 상태 출력으로 구동되는 고정 상태 입력은 입력을 가로질러 블리더(bleeder) 저항을 가져서 출력이 꺼졌을 때 출력의 누설 전류에 대한 경로를 제공해야만 한다. 이것은 출력이 꺼졌을 때 입력이 잘못 켜지는 것을 예방하게 해준다. 저항의 크기는 출력 장치의 누설 전류와 입력 장치의 OFF 전압에 달려 있다.

AC 입력과 출력 와이어링

릴레이(solid state 또는 electromechanical)에 사용되는 AC 회로는 분리된 제어 트랜스포머로부터 파워 되어야만 한다. 이것은 특히 관련된 와이어링이 제어 캐버닛의 밖에서 달릴 때 그렇다. 전자기 코일을 포함한 모든 인덕티브 부하는 부하 또는 코일을 가로질러 스너버(전형적으로 0.1uF 커패시터와 직렬인 4.7kohm 저항)가 있어야 한다.  이 장치는 부하 또는 코일이 꺼져서 그 자기장을 잃을 때 리턴 되어 와이어링에 유발되는 높은 에너지를 흡수한다. 흡수되어야 할 에너지의 양은 상당할 수 있고 장치가 적절하게 정격화되는 것은 중요하다. MOVs(Metal Oxide Varisters)는 RC 스너버 대신에 종종 사용되지만 우선적으로 전이 때문에 생기는 손상으로부터 장비를 보호하기 위한 안정 장치로 노이즈 억제 측면에서 스너버 보다 덜 효과적이다. 또한 MOVs는 시간에 따라 열화(degrade) 된다.

AC 파워 와이어링

패널로 들어오는 파워는 그 안에 더러운 성분을 가지고 있다. 이것은 특히 가변 속도 드라이브와 가열 로(furnaces)같은 SCR 제어 장치를 많이 갖고 있는 시설에서 더 심하다. 라인 필터(삼상 혹은 단상)는 들어오는 파워라인의 안전 회로 바로 다음 그리고 어떤 치명적 제어 유닛 전에 배치되어야 한다. 제어기 안에 필터와 서프레서가 내장 되어 있는 것이 좋다. 그러나 이런 내장 장치가 고속 센서 입력과 아날로그 회로 같은 시스템의 다른 파트로부터의 노이즈까지 예방할 수 는 없다. 필터는 실용적으로 가능한 한 들어오는 파워 공급에 최대한 가까이 배치한다.

필터 된 깨끗한 와이어링을 필터 되지 않은 더러운 와이어링과 병렬로 달리는 것을 피한다. 깨끗한 와이어링이 더러운 것을 가로질러야 한다면 서로 직각을 유지한다. 제어기가 리셋 되지 않도록 규정된 최소 전압 이하로 AC 파워가 떨어지는 경향이 있으면 CVT(Constant Voltage Transformer)를 설치할 수 있다. 파워의 손실이 치명적이거나 파워 손실 이벤트에서 순서적으로 셧 다운 하는 것이 필요한 곳에서, UPS(uninterruptable power supply) 사용을 고려한다. 트랜스포머 2차의 뉴트럴(neutral)을 패널에 그라운드 하라. 이 때 회로의 전류와 전압에 기반한 적절한 폭을 가진 실버 주석 도금된 평평한 구리 브레이브 스트랩을 사용해서 낮은 임피던스 그라운드 경로를 만든다. 그라운드 스트랩은 안전 그라운드 와이어로도 사용되어야 한다. hot과 neutral 와이어를 함께 꼬아서 EMI 효과를 최소화 한다.

통신 케이블

통신에 사용되는 케이블은 고주파 신호를 전송하고 받도록 디자인 되어 있다. 서보 드라이브 같은 고 에너지 노이즈 소스와  한 인클로저 안에 배치되면, 통신 케이블에 커플 되는 노이즈는 실제 통신 신호와 유사한 주파수일 수 있다. 응용 통신 표준에 포함된 자세한 권장사항을 정확히 만족시키는 케이블, 터미네이션 장치, 스플릿터 등을 사용하는 것이 중요하다.  저렴한 하드웨어나 소비자용 전자 장비로 대체하는 것은 문제를 가져올 수 있다. 대부분의 통신 표준은 권장 네트워크 토포그래피(topography), 최소 드랍(drop) 길이, 터미네이션 위치 등을 정의한다. 이런 권장을 정확히 준수해야만 한다. 통신 케이블은 저 전압 DC 선로에 배치 되어야 한다. 통신은 AC 파워와 모터 케이블로부터 격리한다. 만약 가로질러야 한다면 서로 직각이 되도록 한다.

종합적 배치, 부착, 배선 실행

부품을 패널과 인클로저 문에 어떻게 배치하느냐는 고 에너지 간섭의 효과를 줄이거나 악화시키는데 중요한 역할을 할 수 있다.  와이어 길이를 줄이면서 격리를 최대화 하기 위한 목적으로, 유사한 부품들끼리 그룹으로 만들어서 이 그룹을 파워의 흐름 그리고(또는) 변환의 패턴에 따라서 배치하는 것이 좋다. 다른 회로 타입(AC/DC, 고전압/저전압, 디지털/아날로그)이 최소 30 cm 떨어트리지 않고 서로 평행하게 와이어가 달리는 것을 피한다. 서로 다른 타입의 와이어가 가로질러야 한다면 서로 직각이 되게 한다. 고전력 AC, 저전력 AC, 고전력 DC, 저전력 DC에 대해서 선로를 구분해서 제공한다. 캐버닛 문에 부품을 배치할 때, 문을 닫음으로 부품이 패널의 일부와 가까워서 문제를 유발하지 않도록 한다. 예들 들어, 비디오 단자기 트랜스포머나 서보 드라이브와 가까울 수 있다. 유닛을 부착할 때, 유닛과 부착 표면 모두에서 페인트를 벗겨내서 금속과 금속 간에 접촉이 되도록 한다. 외부 톱니 모양 와셔를 사용하면 접촉을 향상시킬 수 있다. 의심스러우면 새시와 부착 표면 간에 좋은 연결을 보증하기 위해서 실버 주석 도금된 평평한 브레이드로 만든 그라운드 스르탭을 사용한다. 케버닛 문을 인클로저에, 첫번째 서브 패널을 인클로저에, 각 서브 패널을 다음 것에 연결하기 위해 25 mm 실버 주석 도금된 평평한 구리 브레이드로 만들어진 그라운드 스트랩을 사용한다. 전기 코드가 전형적인 녹색 안전 그라운드 와이어를 요구하면, 이 가이드에서 제시하는 그라운드 스트랩에 더해서 그것을 사용한다.

캐버닛에서 기계로 그라운딩

캐버닛에서 기계로 그라운딩을 제공하기 위해서 모터 케이블에 포함된 그라운드 와이어에 의존하지 마라. 캐버닛과 기계 그라운드는 항상 같은 전위이어야 한다는 것을 확실히 하라. 모든 주요 기계 부분과 캐버닛 사이의 그라운드 연결에  #6 혹은 그것보다 더 큰 그라운드 와이어를 제공한다. 이런 목적으로 많은 작은 단면을 가진 도체들로 구성된 웰딩(welding) 케이블이 이상적이다. 그것이 고주파에서 일반 와이어보다 훨씬 더 효과적이다.

원문: Shielding and Grounding Electrical Panels. ORMEC