Ferrietring - wat is het? Hoe maak je een ferrietring met je eigen handen?

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Ieder van ons heeft kleine cilinders gezien op netsnoeren of op kabels voor bijpassende elektronische apparaten. Ze zijn te vinden op de meest voorkomende computersystemen, zowel op kantoor als thuis, aan de uiteinden van de draden die de systeemeenheid verbinden met het toetsenbord, muis, monitor, printer, scanner, enz. Dit element wordt de " ferrietring" (of ferrietfilter). In dit artikel zullen we kijken naar het doel waarvoor fabrikanten van computer- en hoogfrequente apparatuur hun kabelproducten uitrusten met de genoemde elementen.

Hoofddoel

De ferrietring kan het effect van radiofrequentie en elektromagnetische interferentie op het signaal dat over de draad wordt verzonden, verminderen. Lange signaal- en stroomkabels van zowel computer- als andere stroomapparatuur hebben parasitaire eigenschappen,dat wil zeggen, ze fungeren als antennes. Ze zenden zeer effectief verschillende geluiden die in het apparaat worden gecreëerd uit naar de externe omgeving, waardoor interferentie ontstaat op radiostations bij ontvangst van een radiosignaal en op andere elektronische apparatuur. En vice versa, bij het ontvangen van interferentie uit de lucht van radiozendende apparaten, kan een computer of ander elektronisch apparaat defect raken. Om dit fenomeen te elimineren, gebruiken ze hier een ferrietring die op een stroom- of bijpassende kabel wordt gedragen.

Fysieke eigenschappen

Ferriet is een ferrimagneet die geen elektriciteit geleidt, dat wil zeggen dat het in feite een magnetische isolator is. Wervelstromen worden niet gecreëerd in dit materiaal en daarom hermagnetiseert het zeer snel - in de tijd met de frequentie van externe elektromagnetische velden. Deze materiaaleigenschap vormt de basis voor een effectieve bescherming van elektronische apparaten. De ferrietring die op de kabel wordt gedragen, kan een grote actieve impedantie creëren voor common-mode-stromen.

Dit materiaal wordt gevormd door de chemische combinatie van ijzeroxiden met oxiden van andere metalen. Het heeft unieke magnetische eigenschappen en een lage elektrische geleidbaarheid. Hierdoor hebben ferrieten praktisch geen concurrenten van andere magnetische materialen in de hoogfrequente technologie. Ferrietringen 2000nm verhogen de inductantie van de kabel aanzienlijk (enkele honderden of duizenden keren), wat zorgt voor de onderdrukking van hoogfrequente interferentie. Dit element wordt tijdens de productie op het snoer geïnstalleerd of, in twee halve cirkels gesneden, onmiddellijk na de fabricage op de draad geplaatst. ferrietHet filter is verpakt in een kunststof koffer. Als je het opensnijdt, zie je een stuk metaal erin.

Heb ik een ferrietfilter nodig? Of is dit weer een hoax?

Computers zijn erg "lawaaierige" (elektromagnetische) apparaten. Het moederbord in de systeemeenheid kan dus oscilleren met een frequentie van één kilohertz. Het toetsenbord heeft een microchip, die ook op een hoge frequentie werkt. Dit alles leidt tot de zogenaamde radioruisgeneratie nabij het systeem. In de meeste gevallen worden ze geëlimineerd door het bord af te schermen van elektromagnetische velden met een metalen behuizing. Een andere bron van ruis zijn echter de koperdraden die verschillende apparaten met elkaar verbinden. In feite gedragen ze zich als lange antennes die signalen van kabels van andere radio- en televisieapparatuur opvangen en de werking van "hun" apparaat beïnvloeden. Het ferrietfilter elimineert elektromagnetische ruis en uitzendsignalen. Deze elementen zetten elektromagnetische hoogfrequente trillingen om in thermische energie. Daarom worden ze aan de uiteinden van de meeste kabels geïnstalleerd.

Hoe kies je het juiste ferrietfilter

Om met uw eigen handen een ferrietring op de kabel te installeren, moet u de soorten van deze producten begrijpen. Het hangt immers van het type draad en de dikte af welk filter (van welk materiaal) je moet gebruiken. Een ring die bijvoorbeeld op een meeraderige kabel (netsnoer, datakabel, video- of USB-interface) is geïnstalleerd, creëert in dit gedeelte een zogenaamde common-mode-transformator, dieanti-fasesignalen die nuttige informatie bevatten en weerspiegelen ook common-mode-interferentie. In dit geval moet niet-absorberend ferriet worden gebruikt om verstoring van de informatieoverdracht te voorkomen, maar een ferromateriaal met een hogere frequentie. Maar het heeft de voorkeur om ferrietringen voor de antennekabel te kiezen van een materiaal dat hoogfrequente interferentie zal verdrijven, in plaats van ze terug te reflecteren in de draad. Zoals u kunt zien, kan het verkeerde product de prestaties van uw apparaat verslechteren.

Ferrietkernen

Dikke ferrietcilinders zijn het meest efficiënt in het omgaan met interferentie. Houd er echter rekening mee dat filters die te omvangrijk zijn, erg onhandig in gebruik zijn en dat de resultaten van hun werk in de praktijk niet veel zullen verschillen van iets kleinere. Filters moeten altijd de juiste maat hebben: idealiter moet de binnendiameter overeenkomen met de draad en moet de breedte overeenkomen met de breedte van de kabelconnector.

Vergeet ook niet dat niet alleen ferrietfilters helpen om ruis te bestrijden. Voor een betere geleiding is het bijvoorbeeld aan te raden om kabels met een grote doorsnede te gebruiken. Maak bij het kiezen van de lengte van het snoer geen grote marge tussen de aangesloten apparaten. Daarnaast kan de slechte kwaliteit van de verbinding tussen de draad en de connector ook als storingsbron dienen.

Markering van ferrietringen

Het meest voorkomende type ferrietringmarkeringsnotatie is als volgt: K D×d×N, waarbij:

- K is een afkorting voor "ring";

- D - buitendiameter van het product;

- d - binnendiameter van de ferrietring;

- H – filterhoogte.

Naast de totale afmetingen van het product, is het type ferromagnetisch materiaal gecodeerd in de markering. Een voorbeeld van een invoer kan er als volgt uitzien: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. De tweede helft komt overeen met de totale afmetingen van de ring en de initiële magnetische permeabiliteit is gecodeerd in de eerste (20 Μ _{i). Naast deze parameters geeft elke fabrikant in de referentiebeschrijving de kritische frequentie, hysteresislusparameters, weerstand en Curietemperatuur voor een bepaald product aan.}

Hoe worden ferrietringen anders gebruikt

Naast de bekende toepassing als hoogfrequente afscherming, worden ferromagnetische materialen gebruikt om transformatoren te maken. Ze worden vaak gezien in computervoedingen. Het is algemeen bekend dat de ferrietringtransformator zeer effectief is in gebalanceerde mixers. Niet iedereen weet echter dat er een mogelijkheid is om de balans te "stretchen". Door deze aanpassing van de transformator kan de balancering nauwkeuriger worden uitgevoerd. Bovendien worden transformatoren op ferrietringen veel gebruikt om de uitgangs- en ingangsweerstanden van de cascades van transistorapparaten op elkaar af te stemmen. In dit geval worden actieve en reactieve weerstanden getransformeerd. Dankzij dit laatste kan dit apparaat worden gebruikt om de afstembereiken van de capaciteit te wijzigen. Pull-down transformatoren werken ruim onder de 10 MHz.

Conclusie

Aan degenen dieals u geïnteresseerd bent in hoe u zelf een ferrietring kunt wikkelen, moet u er rekening mee houden dat de serie-impedantie die wordt geïntroduceerd door een hoogfrequente ferrietkern eenvoudig kan worden verhoogd door er meerdere windingen van een geleider op te maken. Zoals de elektrotechnische theorie suggereert, zal de impedantie van een dergelijk systeem toenemen met het kwadraat van het aantal windingen. Maar dit is in theorie, maar in de praktijk is het beeld enigszins anders vanwege de niet-lineariteit van ferromagnetische materialen en verliezen daarin.

Een paar windingen op de kern verhoogt de impedantie niet vier keer zoals zou moeten, maar iets minder. Om meerdere windingen in een kabelfilter te laten passen, moet daarom een ring van een duidelijk grotere maat worden gekozen. Als dit niet acceptabel is en de draad even lang moet blijven, is het beter om meerdere filters te gebruiken.