Выбор точек заземления для снижения уровня помех сигнала высокоомного измерительного канала

Проведены исследования (2020 г.) по снижению влияния электромагнитных помех, генерируемых устройством формирования температурных воздействий на основе элемента Пельтье, на измеритель биопотенциала растений. Рассмотрено четыре варианта схем заземления оборудования при отсутствии отдельной шины заземления для силового оборудования, приведены графики сигналов биопотенциалов. Показан вид помехи, которую наводит устройство формирования температурных воздействий на канал измерения биопотенциала. Корпус блока управления для термостолика на основе элемента Пельтье и силовой кабель для подключения элемента Пельтье к блоку управления необходимо заземлять в отдельной точке от оборудования для измерения биопотенциала. Электроды для измерения биопотенциала необходимо заземлять как можно дальше от корпуса блока управления и в отдельной точке от заземления пластины термостолика. Даны рекомендации по заземлению измерительных устройств с высоким входным сопротивлением и силового оборудования, излучающего мощные индуктивные помехи и наводящего помехи в шине заземления, находящегося в одном лабораторном помещении при отсутствии отдельного заземления для силового оборудования. Для снижения помех до допустимого уровня, кроме выбора точки заземления, требуется фильтрация. При неправильном выборе точки заземления на выходе фильтра присутствует сигнал с высоким уровнем помех. Использование предложенных рекомендаций для заземления устройства формирования температурного воздействия на основе элемента Пельтье и измерителя биопотенциала позволяет оценить ответную реакцию растения, находящегося на термостолике, на температурное воздействие и не усложнять программную фильтрацию сигнала, полученного измерителем биопотенциала.

помеха, экранирование, заземление, измерение биопотенциала, элемент Пельтье, импульсный преобразователь, электромагнитная совместимость

1. Галалу В.Г., Киракосян СА. Помехи по шинам заземления в системах промышленной автоматизации // Известия ЮФУ. Технические науки. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2016. № 5 (178). С. 20–30.

2. Guofei C., Qinglin G., Yongtao J., Yongfa L., Jian M., Linran X., Xiuyun W., Zitao J. Current interference of HVDC ground electrode to buried pipelines and its personal safety distance // Natural Gas Industry. Beijing: KeAi Publishing Communications Ltd. 2019. Vol. 6. Is. 5. P. 427–434. DOI:10.1016/j.ngib.2019.03.001.

3. Sarkar K., Das D., Chattopadhyay S. Smart and Economic Conductive Textile for Electromagnetic Interference Shielding // Procedia Engineering. 2017. Vol. 216. P. 93–100. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.1118.

4. Shi-Zhou X., Yu-Feng P., Shao-Yu L. Suppression effectiveness research on multi-level EMI filter in thermal electromagnetic interactive filed of explosion-proof three-level NPC converter // Case Studies in Thermal Engineering. 2019. Vol. 15. Article 100510. DOI: 10.1016/j.csite.2019.100510.

5. Lezynski P., Smolenski R., Loschi H., Thomas D., Moonen N. A novel method for EMI evaluation in random modulated power electronic converters // Measurement: journal of the International Measurement Confederation (Ned.). 2020. Vol. 151, P. 107098. DOI: 10.1016/j.measurement.2019.107098.

6. Manoj G., Jacob E., Kundukulam S.O. Design, Simulation and Comparison of Mixing Schemes for DC, AC and Bidirectional Data through Coaxial Cable // Procedia Computer Science. 2016. Vol. 93. P. 578—584. DOI: 10.1016/j.procs.2016.07.303.

7. Ayob M.A., Madrin F.P., Hussien H.I., Abu Taib M.A., Yasir M., Supriyanto E. Optimal Cables Arrangement for Minimizing Electromagnetic Interference in Hospital // Procedia Computer Science. 2018. Vol. 133. P. 440–447. DOI: 10.1016/j.procs.2018.07.0543.

8. Turczyn R., Krukiewicz K., Katunin A., Sroka J., Sul P. Fabrication and application of electrically conducting composites for electromagnetic interference shielding of remotely piloted aircraft systems // Composite Structures. 2020. Vol. 232. Article 111498. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111498.

9. Qian M., Zhao G., Ren Y., Diao W., Feng Z., Li M. Triple-Coil Inductive Debris Sensor with Special Shielded Coils for Depressing Interference of Dielectric Components // Procedia Manufacturing/ 2019. Vol. 39. P. 1279–1288. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.01.341.

10. Zhai L., Lee G., Gao X., Zhang X., Gu Z., Zou M. Impact of electromagnetic interference from power inverter drive system on batteries in electric vehicle // Energy Procedia. 2016. Vol. 88. P. 881–888. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.01.341.

11. Коекин В.А., Корчагин В.А. Защита от помех управляющего и измерительного электрооборудования системы автоматизации жизнеобеспечения зданий // Электротехнические и информационные комплексы и системы. Уфа: Уфимский государственный университет экономики и сервиса. 2009. Т. 5. № 3. С. 12–18.

12. Гринкевич В.А. Синтез регулятора тока для термостолика на основе элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. Новосибирск, 2019. № 3–4 (96). С. 33–52. DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-33-52.

13. Сероклинов Г.В., Гунько А.В. Информационные технологии в исследовании биопотенциалов растений при действии стрессоров // Вычислительные технологии. 2016. Т. 21. Специальный выпуск: Информационные технологии, системы и приборы в агропромышленном комплексе. С. 94–103.