Для чего нужны цилиндры на проводах

Что такое ферритовые фильтры, и для чего они нужны

Этот элемент принято называть ферритовым фильтром или ферритовым кольцом. Современный быт подразумевает множество самых разных средств вычислительной техники. А она, как известно, функционирует на токах высокой частоты.

При более высокой частоте – более высокая скорость, с которой обрабатывается информация. Однако с токами высокой частоты связаны некоторые технические ограничения на соединительные кабели, которые предназначены для того, чтобы передавать такие сигналы. Прежде всего, это распространяется на побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН).

Больше всего заметны помехи на длинных проводах. Все потому, что сигналу присуще затухать. Сам же кабель выступает в качестве антенны. Вот почему внутри кабеля иногда появляются паразитные токи. А это оказывает негативное влияние на качество сигналов, которые проходят через кабель.

ВАЖНО! Как бороться с ПЭМИН? Самый простой метод заключается в том, чтобы поднять индуктивность. Под индуктивностью принято понимать показатель того, как соотносится величина силы тока, проходящего через контур, к магнитному потоку, который он создает.

Индуктивность можно сделать больше, если использовать специальное ферритовое кольцо. Ферритовые фильтры можно увидеть в современной оргтехнике или компьютерной технике, на платах и проводах. Они имеют форму кольца. Могут также быть в виде оцилиндрованных половинок. Фильтры бывают как съемные, так и «цельные», без возможности снятия.

Как устроен и работает этот фильтр

Как известно, у ферритовых фильтров может быть разная форма и разное исполнение. Однако всех их объединяет одно и то же назначение. Они защищают электронное оборудование от помех высокой частоты на всем протяжении информационного кабеля.

Полезный сигнал по одному проводу идет в одну сторону. По другому проводу полезный сигнал идет в обратную сторону. В результате магнитные поля полезных сигналов взаимовычитаются. И индуктивное сопротивление для полезного сигнала равняется нулю.

Помехи «наводятся» и в одном, и в другом сигнальном проводе с одинаковой фазой. При прохождении их через ферритовый цилиндр магнитные поля данных помех складываются. Общее магнитное поле становится больше. Возникает большое индуктивное сопротивление. Именно оно и делает помехи намного слабее.

А нужен ли вообще ферритовый фильтр?

Данные факторы ведут к генерации радиошумов рядом с системой. Большинство из них можно устранить экранированием платы от электромагнитных полей корпусом из металла. Однако есть еще один источник шума. Это провода из меди, соединяющие разные девайсы.

Они действуют подобно длинным антеннам, улавливающим сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники. Они оказывают влияние на то, как работает «свой» прибор.

Ферритовый фильтр избавляет от электромагнитных шумов и сигналов эфирного вещания. Данные элементы преобразуют электромагнитные колебания высокой частоты в тепловую энергию. И потому им место – на концах многих кабелей.

Принцип работы ферритовых кабельных фильтров с защелкой

Различают несколько методов использования ферритовых колец:

— На одножильных проводах, то есть однофазных, кольцо может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне. В результате наводки преобразуются в тепловую энергию. Значит, негативные частоты могут быть поглощены, то есть отсечены ферритовым кольцом.

— На одножильных проводах, в которых кольцо является своеобразным усилителем, поскольку, возвращает обратно в кабель часть высокочастотного магнитного поля. Это ведет к тому, что в заданном диапазоне сигнал становится сильнее.

— На многожильных проводах феррит действует как синфазный трансформатор, пропускающий несимметричные сигналы в кабеле. В частности, импульсы тока в кабелях, предназначенных для того, чтобы передавать данные. Или в цепях питания постоянным током. Фильтр гасит и симметричные сигналы. А они потенциально могут быть вызваны в данных кабелях лишь электромагнитные наводками.

Где применяется ферритовый фильтр? Как его выбирать?

Бывают ферритовые кабельные фильтры встроенные, то есть кабель продают уже с ферритовым кольцом. Бывают и отдельные ферритовые фильтры. В большинстве случаев это модели, которые защелкивающиеся вокруг провода. Они не требуют каких-то доработок самого кабеля.

Провод можно вставить в центр ферритового фильтра. Так получится одновитковая катушка. Возможно также образование вокруг кольца нескольких витков. Это тороидальная обмотка. Последний метод ведет к существенному увеличению эффективности работы фильтра.

Если нужно подобрать ферритовое кольцо так, чтобы оно соответствовало заданным требованиям, то обязательно узнайте, какие характеристики у материала, из которого его сделали. Узнайте также, какие габариты у изделия.

ВАЖНО! Скажем, импедансом называют полное внутреннее сопротивление элемента электрической цепи к переменному (гармоническому) току (сигналу). Его измеряют в омах, то есть как и обычное сопротивление. Есть еще один важный параметр ферритовых фильтров. Это магнитная проницаемость, то есть коэффициент, характеризующий связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе.

— цифровое обозначение (например, 3000) – показатель начальной магнитной проницаемости феррита,
— HH – это марка феррита (в большинстве случаев это HH – ферриты общего назначения или HM – для слабых магнитных полей),
— D – наибольший (внешний) диаметр,
— d – меньший (внутренний) диаметр,
— h – высота тороида.

Вот типовые примеры использования ферритов:

— марка 100НН может применяться для кабелей с частотами до 30 МГц,
— 400НН — с частотами не более 3,5 МГц,
— 600НН — с частотами до 1,5 МГц
— 1000НН — до 400 кГц.

Скажем, антенный ферритовый фильтр должен иметь марку HH. Зато ферритовый фильтр для USB кабеля лучше всего выбрать с маркой HM, то есть для кабелей, у которых слабое магнитное поле.

Как наматывать ферритовые кольца

Обычно для этого нужно подобрать правильный ферритовый фильтр, а потом защелкнуть его на кабеле. Сделать это нужно как можно ближе к тому месту, где подключается прибор.

Иногда для того, чтобы увеличить импеданс, кабелем делают несколько витков вокруг кольца феррита. Тогда импеданс станет расти кратно квадрату числа витков, то есть с пары витков – в четыре раза, а с трех – уже в девять раз.

ВАЖНО! Обращаем внимание на то, что на практике показатель увеличения несколько меньше, чем в теории.

После наматывания ферритовое кольцо должно защелкнуться. Для этого нужно заранее определиться с тем, сколько будет витков провода. А еще необходимо произвести расчет внутреннего диаметра фильтра. Тогда он закроется, и кабель при этом не передавит.

Что за материал – феррит?

Ферритом называют соединения, в основе которых оксид железа и оксиды других металлов. В ферритах совмещены свойства ферромагнетиков и полупроводников. В некоторых случаях и диэлектриков. Вот почему они применяются как сердечники катушек, постоянные магниты. Они же являются поглотителями электромагнитных волн высоких частот и пр.

У данного материала высокая магнитная проницаемость. Однако при этом он не проводит электрический ток. Данный материал делают из порошков оксида железа.

Данные фильтры – отличная защита от внешних электромагнитных полей высокой частоты. Они иногда появляются из-за того, что работают мобильные телефоны, печи СВЧ, импульсные блоки питания и электронная аппаратура.

Источник

Зачем нужны эти странные цилиндры на кабеле

Наверняка вы видели утолщения цилиндрической формы на различных кабелях. Например, они часто встречаются на кабелях с коннекторами USB, HDMI, D-Sub, а также на кабелях питания. Расположены они на обоих концах кабеля, ближе к штекеру.

Для чего же используются такие цилиндры? Разумеется, они нужны совсем не для красоты. На самом деле это так называемый ферритовый фильтр. Также можно встретить названия ферритовое кольцо и ферритовый цилиндр.

Назначение этого фильтра — подавление высокочастотных помех. Внутри находится феррит, вещество, которое и гасит помехи. Такие фильтры не только защищают сигнал, идущий по кабелю, от внешних помех, но и препятствуют образованию исходящих помех от самого кабеля.

Казалось бы — вещь нужная и полезная, но фильтр есть не на каждом кабеле. Почему так? Как правило, если на кабеле нет ферритовых цилиндров, то он должен быть сам по себе экранирован. То есть при наличии экранирования, потребность в фильтре отпадает. Впрочем, даже наличие фильтров вовсе не означает, что внутреннего экранирования нет.

В то же время, и наличие экранирования и ферритовых фильтров не служит гарантией качества продукта. Поэтому относительно того, какие кабели лучше использовать — с ферритовыми фильтрами или без — однозначно ответить нельзя.

В любом случае переплачивать за брендовые кабели вряд ли стоит. Взять, к примеру, HDMI. Качество изображения от высокой цены не улучшится. Дело в том, что кабель HDMI передает цифровой сигнал и помех в прямом понимании этого слова при этом быть не может. Сигнал либо есть, либо его нет. То есть выдавать изображение, что называется, со снегом такой кабель не будет. Однако у некачественных кабелей картинка может пропадать, «запинаться» на доли секунды или выдавать изображение с артефактами.

Если у вас есть проблемы с передачей сигнала, то в теории можно попробовать установить ферритовые фильтры. Стоят они недорого и найти их не составит труда.

Обратите внимание: сейчас удачное время сделать покупки по специальным ценам со скидками. Чтобы сэкономить, посмотрите горящие товары, а также лучшее из лучшего и новинки на AliExpress. Самые выгодные предложения собраны в топ-скидках за неделю.

Источник

ФЕРРИТОВЫЙ ФИЛЬТР: ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ЦИЛИНДРЫ НА КОНЦАХ КОМПЬЮТЕРНЫХ КАБЕЛЕЙ?

На обычных компьютерных системах, которые вы можете встретить у себя дома или в офисе, на концах проводов, соединяющих системный блок с мышью, клавиатурой, монитором и т.п. находятся небольшие цилиндры.

Их так же можно часто увидеть на кабелях, ведущих от ноутбука или принтера к блоку питания. Этот элемент называется ферритовый фильтр (или ферритовое кольцо, ферритовый цилиндр). Его цель – уменьшить влияние электромагнитных и радиочастотных помех на сигнал, передаваемый по кабелю.

Длинные силовые и сигнальные кабели компьютерного и другого современного оборудования работают как антенны, эффективно излучая помехи, создаваемые внутри корпуса прибора, во внешнюю среду, создавая помехи на радиостанции при приеме радиосигналов. И, наоборот, эффективно принимая на кабель помехи от радиопередающих устройств, компьютерное и другое электронное оборудование на радиостанции может давать сбои. Для устранения этих явлений применяют кабельные ферритовые фильтры.

Феррит – это ферромагнетик, не проводящий электрического тока (то есть фактически феррит является магнитным изолятором). В ферритах вихревые токи не создаются, и поэтому они очень быстро перемагничиваются – в такт с частотой внешнего электромагнитного поля (на этом основана эффективность их защитных свойств). Таким образом, ферритовый элемент, надетый на кабель, создает большой активный импеданс для синфазных токов.

Феррит состоит из химического соединения оксида железа с оксидами других металлов, обладающего уникальными магнитными свойствами и низкой электропроводностью, благодаря чему ферриты не имеют конкурентов среди других магнитных материалов в технике высоких частот. Использование ферритового кольца значительно (в несколько сотен или даже в тысячу раз) увеличивает индуктивность провода, что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Ферритовое кольцо устанавливается на кабель при его производстве или, разрезанное на две части, может быть надето на кабель уже после изготовления. Феррит упакован в пластиковый корпус – если вы его разрежете, то увидите кусок металла внутри.

Компьютеры – это очень «шумные» в электромагнитном плане устройства. Материнская плата в корпусе компьютера осциллирует на частоте около одного килогерца. В клавиатуре установлен отдельный процессор, который так же осциллирует на высоких частотах. Все это приводит к генерации радиошумов вокруг системы. В большинстве случаев эти шумы могут быть устранены при помощи металлического корпуса, являющегося экраном для электромагнитных полей.

Другим источником шумов являются провода, соединяющие устройства.

Они действуют, как хорошие, длинные антенны, улавливающие сигналы от других кабелей, радио- и теле- передатчиков, а так же влияющие на работу радио и ТВ устройств. Феррит устраняет сигналы эфирного вещания. Цилиндры из феррита преобразуют высокочастотные электромагнитные колебания в тепло. Поэтому они и установлены на концах большинства проводов.

В зависимости от типа кабеля и его толщины следует устанавливать кольца из различных типов феррита. К примеру, фильтр, установленный на многожильный кабель (такой как шнур передачи данных, кабель питания, или интерфейс: USB, видео, и др), создает на данном участке синфазный трансформатор, который, пропуская противофазные сигналы (несущие полезную информацию), отражает (не пропускает) синфазные помехи. В этом случае не следует использовать поглощающий феррит во избежание нарушения передачи данных, и желательно применение более высокочастотных ферроматериалов.

Если же кабель одножильный, предпочтительнее искать фильтр из материала, который будет рассеивать высокочастотные сигналы, нежели отражать их обратно в кабель.

Более эффективно помогают бороться с помехами более толстые ферритовые цилиндры. Но надо обратить внимание на то, что слишком большие фильтры не удобны в использовании и результат их работы уже не будет на практике отличаться от чуть меньших фильтров. Поэтому следует использовать фильтры оптимальных размеров: ширина отверстия кольца должна в идеале совпадать с толщиной провода, а ширина самого кольца должна быть примерно равна ширине разъемов данного кабеля.

Не стоит забывать, что не только ферритовые кольца помогают бороться с шумами. Для лучшей проводимости используйте кабели большей толщины! Выбирайте длину провода исходя из расстояния между подключаемыми устройствами, не стоит покупать более длинный кабель. О максимальной длине различных кабелей, при которой они передают информацию без потерь, мы говорили ранее. Причиной помех также может служить плохое качество пайки в соединении провода и разъемов.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой

Кабельные ферритовые фильтры нашли широкое применение для фильтрации в линиях передачи данных, а также для защиты компьютерного и другого оборудования от электромагнитного излучения близкорасположенных радиопередающих устройств.

Ферритовые кабельные фильтры имеют удобную конструкцию с шарниром и защёлкой, что позволяет надевать их на уже готовые кабели с разъемами.

Высокий вносимый импеданс в диапазоне частот 1-500 МГц позволяет эффективно применять ферритовые кабельные фильтры для улучшения электромагнитной совместимости различных устройств современной радиостанции. Диаметр внутреннего отверстия от 3,5 до 15 мм позволяет использовать фильтры для большинства кабелей. Точные формы и гладкая поверхность ферритовых фильтров предотвращают повреждение провода.

Примечание: Последовательный импеданс, вносимый высокочастотным ферритовым сердечником, можно увеличить, сделав на нем несколько витков проводника.

Теория предсказывает, что импеданс такой системы увеличивается пропорционально квадрату числа витков. Однако вследствие нелинейности ферритов и потерь в них два витка на сердечнике увеличат импеданс не в четыре раза, а немного меньше. Для того, чтобы эти несколько витков поместилось в кабельном фильтре, нужно выбирать заведомо больший типоразмер. Если это неприемлемо, и кабель должен оставаться той же длины, примените несколько кабельных фильтров.

Источник

shnurovik

shnurovik

На обычных компьютерных системах, которые вы можете встретить у себя дома или в офисе, на концах проводов, соединяющих системный блок с мышью, клавиатурой, монитором и т.п. находятся небольшие цилиндры. Их так же можно часто увидеть на кабелях, ведущих от ноутбука или принтера к блоку питания. Этот элемент называется ферритовый фильтр (или ферритовое кольцо, ферритовый цилиндр). Его цель – уменьшить влияние электромагнитных и радиочастотных помех на сигнал, передаваемый по кабелю.

Ферритовый фильтр – это, всего-навсего, сплошной кусок феррита: химического соединения оксида железа с оксидами других металлов, обладающего уникальными магнитными свойствами и низкой электропроводностью, благодаря чему ферриты не имеют конкурентов среди других магнитных материалов в технике высоких частот. Использование ферритового кольца значительно (в несколько сотен или даже в тысячу раз) увеличивает индуктивность провода, что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Ферритовое кольцо устанавливается на кабель при его производстве или, разрезанное на две части, может быть надето на кабель уже после изготовления. Феррит упакован в пластиковый корпус – если вы его разрежете, то увидите кусок металла внутри.

Компьютеры – это очень «шумные» устройства. Материнская плата в корпусе компьютера осциллирует на частоте около одного килогерца. В клавиатуре установлен отдельный процессор, который так же осциллирует на высоких частотах. Все это приводит к генерации радиошумов вокруг системы. В большинстве случаев эти шумы могут быть устранены при помощи металлического корпуса, являющегося экраном для электромагнитных полей.

Другим источником шумов являются провода, соединяющие устройства. Они действуют, как хорошие, длинные антенны, улавливающие сигналы от других кабелей, радио- и теле- передатчиков, а так же влияющие на работу радио и ТВ устройств. Феррит устраняет сигналы эфирного вещания. Цилиндры из феррита преборазуют высокочастотные электромагнитные колебания в тепло. Поэтому они и установлены на концах большинства проводов.

В зависимости от типа кабеля и его толщины следует устанавливать кольца из различных типов феррита. К примеру, фильтр, установленный на многожильный кабель (такой как шнур передачи данных, кабель питания, или интерфейс: USB, видео, и др), создает на данном участке синфазный трансформатор, который, пропуская противофазные сигналы (несущие полезную информацию), отражает (не пропускает) синфазные помехи. В этом случае не следует использовать поглощающий феррит во избежание нарушения передачи данных, и желательно применение более высокочастотных ферроматериалов. Если же кабель одножильный, предпочтительнее искать фильтр из материала, который будет рассеивать высокочастотные сигналы, нежели отражать их обратно в кабель.

Более эффективно помогают бороться с помехами более толстые ферритовые цилиндры. Но надо обратить внимание на то, что слишком большие фильтры не удобны в использовании и результат их работы уже не будет на практике отличаться от чуть меньших фильтров. Поэтому следует использовать фильтры оптимальных размеров: ширина отверстия кольца должна в идеале совпадать с толщиной провода, а ширина самого кольца должна быть примерно равна ширине разъемов данного кабеля.

Не стоит забывать, что не только ферритовые кольца помогают бороться с шумами. Для лучшей проводимости используйте кабели большей толщины! Выбирайте длину провода исходя из расстояния между подключаемыми устройствами, не стоит покупать более длинный кабель. О максимальной длине различных кабелей, при которой они передают информацию без потерь, мы говорили ранее. Причиной помех также может служить плохое качество пайки в соединении провода и разъемов.

Originally published at Блог проекта «Шнуровик». You can comment here or there.

Источник