Телевизионный кабель ферритовые кольца

НА ГЛАВНУЮ — — адрес этой страницы — http://ra6foo.qrz.ru/ferrit.html — версия 17 05 2009 — НА ГЛАВНУЮ

Ферритовые кольца на кабеле антенны УКВ

Отсечка тока по кабелю, искажающая диаграмму направленности и рассогласовывающая антенну, возможна с помощью ферритовых колец, надетых на кабель непосредственно у точки питания. Здесь речь идет только об одновитковых дросселях, т.е. просто надетых на кабель кольцах, многовитковые на УКВ неприменимы.
Свойства различных ферритов настолько разнообразны, что даже общие рекомендации могут противоречить отдельным результатам их применения. Достаточно ли эффективно выполняют кольца свою роль, определить на готовой УКВ антенне довольно сложно, формул или калькуляторов, с достаточной точностью учитывающих частотные свойства мер отсечки нет, а повышать эффективность отсечки за счет увеличения потерь ВЧ в феррите с большой начальной проницаемостью, при приеме на УКВ нежелательно.
Кольцо создает на кабеле участок с комплексным сопротивлением Z = XL + R — эквивалентный цепи из последовательно соединенных индуктивности L и активного сопротивления R. Величину XL определяет индуктивность L, которая зависит от магнитной проницаемости кольца на рабочей частоте, а величину R — потери в кольце на рабочей частоте. С ростом частоты падает магнитная проницаемость ферритов, поэтому индуктивность L уменьшается и индуктивное сопротивление ВЧ току XL может не увеличиваться и даже падать. В то же время с ростом частоты растет tg δ и вместе с ним потери ВЧ в феррите, что эквивалентно увеличению R. Пожалуй только ферритовые кольца типа ВЧ и кольца из карбонильного железа ВЧ 100 имеют на частотах до 200 мгц в основном реактивную составляющую XL сопротивления току ВЧ, не создающую потерь и растущую с частотой. Кольца более высокой начальной магнитной проницаемостью на УКВ обеспечивают более эффективную отсечку, но в основном за счет потерь в кольце. Поэтому присутствие в ближней зоне антенны (менее 0,75 λ) проводников, на которых установлены такие кольца, всегда компромисс между необходимостью его подавления и потерями усиления антенны. Рекомендации некоторых авторов использовать»графитовые покрытия», «нихромовые растяжки» и т.п. для подавления нежелательных токов на проводниках в зоне антенны не могут служить основанием для отрицания вышесказанного, т.к. сами основаны на «понятиях», а не расчетах. При передаче это потери вашей мощности, при приеме потери мощности сигнала корреспондента, что на УКВ нежелательно. Для отсечки тока лучше применять кольца типа НН, имеющие несколько меньшие потери, растущие с частотой. Отличаются от колец типа НМ тем, что не прозваниваются высокоомным омметром. Степень отсечки ими тока на УКВ мало зависит от частоты. С одной стороны магнитная проницаемость падает с ростом частоты и чем больше начальная проницаемость, тем раньше начинается спад, в результате индуктивная составляющая XL не растет или падает. С другой — увеличиваются потери в феррите и вместе с ними растет резистивная составляющая R. В результате сопротивление ВЧ току одного кольца остается на уровне 50. 100 ом. Поэтому величина начальной магнитной проницаемости мало влияет на степень отсечки тока, но чем меньше проницаемость, тем лучше соотношение в пользу индуктивной составляющей и меньше ВЧ потери. Кольца типа ВЧ на УКВ имеют несколько меньшие потери, создаваемое ими индуктивное сопротивление растет с частотой и на частотах выше 50. 100 мгц становится больше, чем комплексное сопротивление XL+ R, создаваемое кольцами типа НН.

апрель 2015 г.
Надо добавить, что реактивная (индуктивная) составляющая сопротивления ферритового дросселя может сыграть злую шутку при отсечке тока ферритом. Сопротивление следующего за ферритом кабеля равновероятно модет иметь и индуктивнй и емкостной характер и во втором случае будет образовывать с индутивностью дросселя последовательный контур, уменьшающий действие индуктивности дросселя, а на частоте, где емкостное сопротивление комплиментарно индуктивности дросселя, полностью аннулирующее его (частота резонанса последовательного контура). Подробнее об этом на странице Отсечка тока по кабелю дросселями Оставшееся в таком случае наедине с током по кабелю резистивное сопротивление в несколько десятков Ом мало что улучшит.

На графике,взятом из (1) приведены частотные характеристики двух типичных ферритовых колец.
Для колец различного диаметра,высоты и проницаемости данные могут отличаться в два. три раза.
«Если одно кольцо не обеспечивает достаточной отсечки ВЧ тока,можно использовать несколько колец.
Однако, если два или три кольца не приводят к улучшению,дополнительные кольца обычно неэффективны»- пишет Г.Отт.(1)

А.Гречихин (UA3TZ), Д.Проскуряков в статье «АНТЕННЫЙ ЭФФЕКТ ФИДЕРА» ж.РАДИО 2000 г.пишут: «Поглотители синфазного тока на коаксиальном фидере делают с использованием покрытий из ферромагнитных или диэлектрических материалов с потерями. Пример — установка на коаксиальном фидере ферритовых колец или трубок. Для хорошего ослабления на KB диапазонах потребуется 50-70 колец из феррита с начальной магнитной проницаемостью m=400. 1000. Зазор между оплеткой кабеля и кольцом должен быть минимальным. Поглотитель этого вида можно рассматривать как распределенный линейный изолятор с потерями.» (На УКВ тем более,с потерями — прим.ra6foo)
Когда идет разговор или спор по вопросу о кольцах на кабеле,то можно услышать примерно такое: Часто встречающееся утверждение, что при наличии зазора что-то ухудшается — всего лишь одно из распространённых радиолюбительских заблуждений. А некоторые «знатоки» даже внешнюю защитную оболочку рекомендуют с кабеля сдирать, а потом насадить кольца поплотнее, чтобы получить индуктивность побольше. Действительно, на частотах КВ мало что меняется,что и следует оговаривать.На УКВ эффективность отсечки тока падает при зазоре между оплеткой кабеля и кольцом более 1/200 λ или более 1 см на 145 мгц
апрель 2008г.

На КВ ферриты могут совмещать работу по отсечке тока по оплетке и трансформации сопротивления, но даже просто отсечка тока случайным или предполагаемым набором типа и количества колец на кабеле или количества витков кабеля на кольце приводит к таким же случайным результатам, а при трансформации и к ошибкам. Ферритовые кольца на кабеле образуют на участке оплетки низкодобротный параллельный контур с потерями, частота которого зависит от проницаемости колец на этой частоте и конструктивной емкости. Для получения необходимого сопротивления току по оплетке на КВ необходимо больше колец с большей проницаемостью или больше витков кабеля на кольце, чем на УКВ. В результате и на КВ и на УКВ частота этого контура может находиться вблизи рабочей частоты, где он работает более эффективно, но при отсечке тока кольцами случайного количества и проницаемости принцип «кашу маслом не испортишь» не работает, т.к. выше этой частоты отсечка тока резко падает. Если вы заметили, те, кто имеет опыт изготовления КВ антенн с ферритами в них, по этим причинам очень осторожно подходят к выбору и материалов и конструкции устройств трансформации или отсечки тока на ферритах.

От выбора материала феррита и количества колец или витков на кольце зависит, будет ли он отсекать ток оплетки в основном за счет реактивного сопротивления с малым нагревом и потерями или работать как поглотитель ВЧ энергии. На КВ во втором случае это создает только проблему возможного разрыва кольца от быстрого нагрева при передаче, а на УКВ на первый план может выйти присутствие при приеме поглотителя ВЧ энергии, ухудшающего отношение сигнал/шум. На УКВ при выборе типа и количества колец многое зависит от входного сопротивления антенны, степени ее симметрии, пути прокладки кабеля от входа антенны- соответственно величины тока по оплетке и его влияния на параметры антенны. Вывод,сделанный мной в этом вопросе- надо применять минимально необходимую для нормальной работы антенны степень отсечки тока одним-двумя кольцами на кабеле и только в простых антеннах, а в других случаях использовать для отсечки гибкий ¼ λ стакан. На кабеле с ПЭ оболочкой даже неточно изготовленый стакан обеспечит большую отсечку тока, чем подобранные по типу и количеству ферритовые кольца, а на кабеле с ПВХ оболочкой будет равноценен им.

Набора устоявшихся правил применения ферритов в определенных случаях пока нет. А чьи то рекомендации и отзывы о работе ферритов, типа «работают обалденно», не имеют никакой цены до тех пор, пока не содержат определенных марок феррита, конструкции устройства и не подтверждены результатами измерений, сделать которые можно лишь при наличии довольно дорогих приборов и представления о том, что и как измерять и как сделать из этого правильные выводы. Справедливости ради надо сказать, что стаканы из оплетки (см.стр.Гибкие стаканы) на кабеле с оболочкой из ПЭ при волновом сопротивлении самого стакана 10. 20 ом также имеют невысокую добротность, но она на порядок выше, чем на ферритах, и её несложно увеличить еще в несколько раз до оптимального соотношения между степенью отсечки тока с одной стороны и широкополосностью и возможной точностью » попадания» в необходимую рабочую полосу частот при изготовлении стакана. Его реактанс на порядок выше, чем у ферритовых дросселей, не зависит от мощности или тока по оплетке, вполне может быть определен расчетами или измерением и введен в модель.

Позвольте сделать предположение, что ферритовые кольца в УКВ антеннах могут быть источником шума в начальный, наиболее информативно ценный период перехода на прием после их разогрева при работе на передачу из за того, что магнитная проницаемость феррита по мере нагрева до 80. 100° уменьшается в 2. 2.5 раза, а при переходе на прием и остывании кольца возвращается к исходной. При этом перегруппирование доменов феррита происходит неравномерно во времени и для антенны это означает неплавное изменение степени отсечки тока и в результате- скачкообразное изменение влияния на антенну проводника, подключенного к одной из клемм питания. Это предположение. Возможно шум феррита по спектру и амплитуде на УКВ пренебрежимо мал. Если кто нибудь имеет информацию по этому вопросу, пожалуйста сообщите. &nbsp &nbsp май 2008

Нужно вспомнить и о том,что антенна с ферритом на проводнике при любых условиях становится нелинейным элементом с нелинейными искажениями сигнала. Чем больше подводимая к антенне мощность, тем большая часть энергии уйдет на излучение гармоник. Многие антенны их не только не отфильтровывают, но и весьма эффективно излучают. &nbsp &nbsp октябрь 2008
Литература:
1 — Г.Отт «Методы подавления шумов и помех в электронных системах» «Мир» 1979 г.
2 — А.Гречихин (UA3TZ), Д.Проскуряков «АНТЕННЫЙ ЭФФЕКТ ФИДЕРА» ж.РАДИО 2000 г.

Источник

Для чего нужен ферритовый фильтр или кольцо на кабеле

Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название «ферритовое кольцо» (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Зачем нужны ферритовые кольца на кабелях

Для чего нужны ферритовые кольца на кабелях компьютера и какой от них эффект?
Внутренние и внешние компьютерные кабели могут работать как миниатюрные антенны, поскольку они преобразуют шумы напряжения и тока в электромагнитное излучение.

Ферритовые кольца для плоских и круглых кабелей обеспечивают эффективное подавление шумовых токов до их излучения в виде электромагнитных помех.

Неэкранированные кабели излучают помехи вследствие протекания по их медным проводникам синфазного шума, то есть высокочастотного тока, текущего в одном направлении по всем проводникам кабеля. Эти токи создают магнитное поле определенной величины и направления.

Кабельные ферриты ослабляют шумовые токи, «захватывая» магнитное поле и рассеивая часть его энергии в виде тепла т.е ферритовый элемент, надетый на проводники кабеля, создает большой активный импеданс для синфазных токов. Ферриты можно использовать на внутренних силовых кабелях с постоянным или переменным током, и на проводниках, по которым передаются аналоговые и цифровые сигналы.

Производители электронного оборудования используют ферриты для подавления электромагнитных излучений от внешних силовых и сигнальных кабелей системных блоков компьютеров, мониторов, клавиатур, принтеров и других периферийных устройств.

Длинные внешние силовые и сигнальные кабели работают как антенны, эффективно излучая помехи, создаваемые внутри корпуса прибора, во внешнюю среду. Использование ферритовых изделий позволяет снизить требования к экранированию внешних кабелей и во многих случаях дает возможность снизить их стоимость.

Кабельные ферриты для подавления электромагнитных помех следует выбирать, исходя из конкретной задачи, кабельный феррит должен создавать максимальный последовательный импеданс для частот шумового сигнала.

После выбора материала и приблизительных размеров сердечника создаваемый им последовательный импеданс и эффективность шумоподавления можно оптимизировать путем:

1. Увеличения длины охватываемой ферритом части проводника; 2. Увеличения поперечного сечения ферритового сердечника (особенно для силовых цепей); 3. Выбора сердечника с внутренним диаметром, наиболее близким к внешнему диаметру проводника или кабеля;

В общем, наилучший ферритовый сердечник — самый длинный и толстый из тех, что могут быть размещены на кабеле, с внутренним диаметром, совпадающим с внешним диаметром кабеля. При установке на гибкие кабели массивные ферритовые сердечники должны быть заключены в термоусадочную трубку или защищены и закреплены на месте другим способом.

Последовательный импеданс, вносимый высокочастотным ферритовым сердечником, можно увеличить, сделав на нем несколько витков проводника. По теория импеданс увеличивается пропорционально квадрату числа витков. Однако вследствие нелинейности ферритов и потерь в них два витка на сердечнике увеличат импеданс не в четыре раза, а несколько меньше.

В большинстве случаев феррит должен располагаться максимально близко к источнику помехи, что предотвратит передачу помех через другие элементы конструкции прибора, где их гораздо труднее отфильтровать.

Но для кабелей передачи данных, где проводники входят в экранированный корпус или выходят из него, ферритовые сердечники должны располагаться максимально близко к месту прохода через экран. Это предотвратит излучение помех проводниками внутри корпуса после фильтра.

Ферритовое кольцо — что это такое? Как сделать ферритовое кольцо своими руками?

Слава ферриту: как бороться с помехами гаджетов на радио в машине

Помехи радиоприему от гаджетов

Собственно, не станем утверждать, что описываемая проблема в автомире прямо-таки массова, но, тем не менее, встречается от случая к случаю. Включаете в автомобиле новый гаджет – а с него идет помеха на радиоприемник аудиосистемы или, скажем, на Си-Би-радиостанцию или Bluetooth-handsfree…
У меня в свое время давал такую помеху автонавигатор, у пары знакомых – зарядные устройства от планшетов и радар-детектор. Во всех случаях удавалось побороть проблему установкой ферритового фильтра-дросселя на провод питания устройства – собственно, такие фильтры ответственные производители изначально устанавливают на кабели питания и данных. Но поскольку нужды в них чаще всего нет, нежели наоборот, то на «бесполезных» деталях стараются сэкономить…

Фильтр в шнуре питания или кабеле передачи данных представляет собой простейшую катушку-индуктивность с сердечником.

«Правильный» провод с установленным на заводе ферритовым фильтром

Провод по этой катушке делает, по сути, всего лишь полвитка, проходя ферритовый цилиндр насквозь один раз, но и этого, как правило, достаточно, чтобы подавить высокочастотные помехи, порождаемые порой и зарядными устройствами гаджетов, и самими гаджетами.

Внутри фильтра под слоем пластика находится вот такой ферритовый кольцеобразный «бочонок»

Ферритовые «защелки»

Собственно, сделать ферритовый дроссель на кабеле – очень легко. Самое простое – использовать так называемую «защелку». Это специальный элемент для подавления помех в проводах уже действующей аппаратуры – он ставится на кабель, не требуя его отключения, перерезания или отпайки. Внутри «защелки» находится распиленный вдоль ферритовый «бочонок» – при установке «защелка» открывается, между её половинок пропускается провод, и корпус смыкается. Еще эффективнее устройство будет работать, если не просто пропустить через него провод, а сделать пару-тройку витков. Такой фильтр можно купить в магазинах радиокомпонентов или заказать в китайских интернет-магазинах.

Монтируется «защелка» вот так:

Ферритовые кольца

Вместо ферритовой «защелки» прекрасно подходит ферритовое кольцо, приобретенное в магазине радиокомпонентов – марка, вид и цвет его могут быть совершенно любыми, это неважно. Гораздо важнее, чтобы в него пролезал разъем на конце провода, питающего ваш гаджет. Продеваем провод в кольцо, делаем пару витков и закрепляем его от самопроизвольного распускания пластиковой стяжкой.

Вот так в свое время мне приходилось бороться с помехой, порождаемой автонавигатором, и вполне успешно (модель навигатора, вызывавшая гудение в радиоприемнике, была иной – фото со старичком от GlobalSat тут для наглядности!). Ферритовое кольцо, кстати, взято из неисправного компьютерного блока питания.

Расколотое кольцо

Еще один вариант создания ферритового фильтра на провод – совсем дешевый, но требующий некоторых усилий. Для него уже годится любое ферритовое кольцо – в первую очередь самое дешевое, с небольшим внутренним диаметром, в который не пролазит провод с разъемом на конце. Стоят такие кольца 15-20 рублей, что совсем необременительно. Пропустить провод в кольцо малого диаметра можно, не разрезая его, – мы разрежем само кольцо, а потом склеим!

Делаем надфилем на ребрах торцов кольца (снизу и сверху) легкие надпилы – как если бы мы хотели наметить контур его разреза на две половинки:

…затем прикладываем к кольцу три тонких гвоздика – один строго по диаметру, а два других по краям на противоположном торце:

…фиксируем гвоздики от падения кусочком скотча, зажимаем в тиски и сдавливаем, пока кольцо не хрустнет на две аккуратные половинки – чисто, без шума и пыли – вернее, без крошек и трещин!

В результате мы получаем две половинки кольца, в которые можно пропустить провод (лучше два-три витка) и склеить «суперклеем». Свойства фильтра будут точно такими же, как у цельного кольца!

Удачи с вашими автогаджетами, и да не пригодится вам сей «колхоз» во веки веков!

Основное назначение

Ферритовое кольцо способно снижать влияние радиочастотных и электромагнитных помех на сигнал, который передается по проводу. Длинные сигнальные и силовые кабели как компьютерного, так и другого силового оборудования обладают паразитными свойствами, то есть работают как антенны. Они весьма эффективно излучают во внешнюю среду различные шумы, которые создаются внутри прибора, тем самым создавая помехи на радиостанциях при приеме радиосигнала и на другом электронном оборудовании. И наоборот, принимая помехи из эфира от радиопередающих устройств, компьютер или иной электронный прибор может давать сбои в работе. Вот для устранения этого явления и используют ферритовое кольцо, надетое на питающий или согласующий кабель.

Применение[править | править код]

Ферритовые фильтры используются как на сигнальных проводах для ослабления внешних помех, так и на проводах питания для уменьшения создаваемых ими помех.

Раскрытый ферритовый цилиндр надевается на кабель, который необходимо защитить от электромагнитных помех и наводок, примерно в 3 см от наконечника кабеля. Обе ферритовые части смыкаются, после этого замки на пластмассовой оболочке защелкиваются. Для надежности можно оснастить ферритовым цилиндром и другой конец кабеля.

Фильтры применяют в монтаже охранной сигнализации, когда приёмно-контрольные приборы (ППКОП) создают наводки в шлейфах при передаче сигнала[1].

Физические свойства

Феррит является ферримагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются вихревые токи, и поэтому он весьма быстро перемагничивается – в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

Конструкция фильтра

Чаще всего электронщики и радиолюбители применяют фильтры в форме цилиндров или прямоугольников. Они выпускаются с защелками, которые позволяют снимать их с кабеля, или цельнолитыми. Применяются они для повышения фильтрации высокочастотных помех на соединительных шнурах. В месте установления цилиндра в шнуре увеличивается индуктивность в сотни раз.

Цилиндрический

Цилиндрик – это ферритовое устройство удлиненной формы, которое при изготовлении устанавливается производителем на силовые и соединительные кабели. Они снижают помехи излучения шнура на приборах, издающих шум. Кабель выступает в роли антенны и создает вокруг себя излучение в сотни МГц. Цилиндрики устанавливают с одной стороны провода от источника излучения или с 2 сторон. Установка цилиндров на провода – это не панацея от высокочастотных помех. Идеальное решение – это встроенные фильтры в электронном устройстве.

Если все же у вас провод без необходимого подавления высокочастотного магнитного излучения, тогда съемный цилиндр с никель-цинковым типом феррита необходим.

В форме кольца

Импеданс катушки, который образуют витки кабеля, пропущенного сквозь кольцо из феррита, мал для сигналов на низкочастотных линиях и велик для высокочастотных импульсов. Частотный диапазон зависит от количества витков, размеров и материала, из которого изготовлено кольцо. Помехи, которые идут по проводу через кольцо, затухают. Показатель затухания – 10–15 дБ. Для удобства монтажа приспособления изготавливают из 2 полуколец в пластиковом корпусе со встроенной защелкой. Такая конструкция позволяет установить кольцо на провод за пару минут.

В электронике кольца можно применять:

в цепях связи и питания;
в проводах передачи логических сигналов.

Для повышения импеданса нужно сделать несколько витков провода вокруг устройства.

Импеданс возрастает в квадрате – 2 витка – в 4 раза, 3 витка – в 9 раз, а 4 витка – в 16 раз.

Необходимо кабель наматывать так, чтобы кольцо нормально защелкнулось и не продавило его стенки. Нужно заранее рассчитывать витки и приобретать приспособление с необходимым размером внутреннего диаметра.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов – это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Применение [ править | править код ]

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Особо заметно сказываются помехи на длинных проводах – ведь сигнал имеет свойство затухать, а сам кабель выступает как антенна и потому внутри него могут зарождаться паразитные токи. А это губительно сказывается на качестве проходящих через кабель сигналов.

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на антенный кабель предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Описание [ править | править код ]

Ферритовый фильтр — один из самых простых и дешёвых типов интерференционных фильтров для установки на уже существующие провода. Для обычного ферритового кольца провод либо продевается через кольцо (образуя одновитковую катушку индуктивности), либо образует многовитковую тороидальную обмотку, что увеличивает индуктивность и, соответственно эффективность помехоподавления. Также используются разборные фильтры на защёлках, которые можно просто надеть на кабель.

Такие фильтры используются двумя различными способами, хотя внешне это выглядит одинаково, и часто можно увидеть использование одинаковых марок ферритов:

Фильтр, установленный на одиночный (одножильный, однофазный) провод. В этом случае, в зависимости от марки феррита и интересующего частотного диапазона заграждения, он работает как:

Индуктивность. Часть мощности ВЧ-волны отражается обратно в кабель.
Поглотитель. Часть мощности ВЧ-волны рассеивается в феррите, что более предпочтительно.
Смешанный режим.

Фильтр, установленный на многожильный кабель, такой как кабель передачи данных, шнур питания, или интерфейс: USB, видео, и др. В таком случае феррит создаёт на данном участке кабеля 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.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Пошаговое применение

Съемный цилиндр необходимо раскрыть и установить в него шнур, который нужно защитить от помех электромагнитного излучения. Приспособление из феррита устанавливается на 3 см выше наконечника провода.

Устройство закрыть и пластиковые замки на корпусе защелкнутся. Для большей надежности можно установить второй фильтр на другом конце соединительного шнура.

Если шнур вставляется в центр кольца – это одновитковая катушка, а если несколько витков вокруг кольца – это тороидальная обмотка. Данная методика эффективнее одновитковой катушки.

Чтобы подобрать ферритовое устройство, необходимо знать состав ферроматериала и его показатели, габариты данного устройства и параметры высокочастотного излучения прибора.

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:

— К – это сокращение от слова «кольцо»;

— Д – внешний диаметр изделия;

— д – внутренний диаметр ферритового кольца;

— Н – высота фильтра.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μi). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры петли гистерезиса, удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, ферромагнитные материалы используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в блоках питания компьютерной техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и реактивное сопротивления. Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Так вот зачем это утолщение на проводе!

Замечал ли ты когда-нибудь небольшой цилиндр на питающем кабеле своего ноутбука? Если нет, присмотрись внимательнее к зарядке любого портативного компьютера. На шнуре возле самого разъема, который вставляется в ноутбук, есть небольшой пластиковый бочонок.

Нет,я конечно знал, что там не какое то сложнейшее устройство и не просто кусок пластмассы, но все никак не доходили руки узнать все точно и подробнее.

Оказывается, этот малозаметный цилиндр выполняет очень важную функцию! Он играет роль высокочастотного фильтра и нейтрализует помехи, которые могут поступать от питающего кабеля. Это устройство называется ферритовым кольцом, или ферритовым фильтром.

Удивительно, но внутри этого бочонка нет никаких микросхем или других электронных устройств. Если его вскрыть и посмотреть на внутренности, то ничего интересного там не увидишь. Просто шнур проходит сквозь небольшой полый цилиндр из твердого материала. В некоторых случаях шнур охватывает его петлей.

Этот цилиндр выполнен из феррита — химического соединения оксида железа с окислами других металлов, который по сути является магнитным изолятором. В этом веществе не возникают вихревые токи, поэтому ферриты очень быстро перемагничиваются в такт с частотой электромагнитного поля.

Не секрет, что любой неэкранированный кабель питания является источником электромагнитных помех, которые могут искажать информационные сигналы внутри компьютера. А ферритовое кольцо играет роль фильтра и препятствует распространению этих помех.

Ранее для этой цели применялось экранирование всего кабеля медной оплеткой, но ферритовые кольца значительно дешевле, поэтому именно они получили широкое распространение в современной электротехнике.

Кстати, ферритовые кольца не только препятствуют образованию нежелательных электромагнитных полей, но и защищают сигнал внутри кабеля от внешних помех. Поэтому такие цилиндры, кроме питающих кабелей, можно также встретить и на шнурах подключения мониторов, камер или фотоаппаратов.

Преимущества и недостатки

Феррит состоит из соединения оксидов металлов. В соединения входят – железо, никель, цинк и другие оксиды металлов, которые обладают низкой электрической проводимостью, а также магнитными свойствами. У ферритов нет конкурентов среди материалов с магнитными показателями, которые поглощают высокочастотные помехи.

Ферритовое устройство на однофазном шнуре:

возвращает часть волны обратно в проводку;
поглощает волны, рассеивая их в феррите.

На многожильном кабеле в процессе фильтрации проходит противофазный импульс (полезный информационный импульс) и отражаются помехи. Устанавливают приспособления на кабели питания, видео, аудио, USB.

Чтобы избежать некорректной передачи данных, нужно использовать высокочастотные ферроматериалы и не устанавливать поглощающий волны тип устройства.

Ферритовый фильтр — для чего он нужен

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.д.

Что такое ферритовый фильтр и для чего он нужен

Ферритовый фильтр – это компонент, работающий на подавление помех высокой частоты в электрической цепи. Это один из дешевых методов интерференционных фильтраций на существующих готовых кабелях. Применяются разъемные цилиндрики или формируются стационарные кольца – кабель продевается сквозь кольцо, образуя одновитковую катушку или многовитковую обмотку. Чем больше витков, тем выше помехоподавление и индуктивность.

Если на проводе для подключения монитора к компьютеру отсутствуют фильтры, на экране появляется муар. Если ферритовое устройство отсутствует на USB-кабелях, тогда подключение модема для интернет-соединения будет проблематичным.

Отсутствие цилиндров на интерфейсном проводе становится причиной некорректного соединения компьютера с фотокамерой или фотоаппаратом, плейером и внешним накопителем. Устройства, которые подсоединяются к электросети (220В) с использованием фильтров, менее восприимчивы к помехам. К таким устройствам относятся принтеры, внешние жесткие диски и МФУ.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.

ПОДБОР ФЕРРИТОВОГО КОЛЬЦА

С ферритовыми кольцами дел раньше почти не имел, какие могут быть дела с безликими компонентами. Нет на них маркировки, не встречал. Основной источник их появления «разбор». Впрочем, один раз купил, когда собирал тестер транзисторов, был нужен по схеме. Покупал — в магазине подали такое же безликое изделие как и лежащие дома, покупка не впечатлила. Доверие конечно вещь необходимое и заверения продавца были приняты, но собранное на этом кольце устройство не заработало. Больше не покупаю. На сегодняшний день точно знаю, что колечко от лампочки «энергосберегайки» точно работоспособно в низковольтных преобразователях. А как быть с прочими — мотать на удачу? Пару раз пробовал, не выгорело, так что теперь по мне уж лучше выбросить. Однако необходимость заставила кое-чему научиться, пусть данный метод определения дает параметры магнитной проницаемости только для «прикидки» возможного применения интересующего ферритового кольца, тем не менее, это уже информация.

На предмет теста выбрано шесть ферритовых колец с намерением отобрать те из них, которые можно попробовать применить в низковольтных повышающих преобразователях напряжения. Необходимо следующее: каждое ферритовое колечко измерить штангенциркулем, наружный и внутренний диаметр, его высоту (толщину) в мм, затем равномерно намотать на него 10 — 20 витков провода диаметром 0,3 — 0,4 мм и измерить индуктивность в микрогенри (мкГн).

№1 покрыто пластиковой оболочкой (и о чудо! имеет маркировку «G.N.T. 1203»), габариты (D x d x h ) 14,6 х 6,7 х 5,5мм
№2 в зелёной оболочке, 13 х 7,5 х 6,7 мм
№3 в жёлтой оболочке, 13 х 7,5 х 5,3 мм
№4 маленькое в зелёной оболочке, 10 х 5,5 х 5,5 мм
№5 от лампочки «энергосберегайки», 10 х 5 х 5 мм
№6 феррит без оболочки, 9,2 х 5 х 5,2 мм

На каждое из колец было намотано по 10 витков медного провода в изоляции с диаметром жилы 0,4 мм. Мотать можно таким приспособлением. Индуктивность кольца №1 составила 2,81 мкГн, в №2 и №3 индуктивности обнаружено не было и они «сошли с дистанции».

Индуктивность кольца №4 оказалась 0,48 мкГн, №5 – 0,47 мкГн, №6 – 0,30 мкГн

Полученные данные, габаритные размеры и значение индуктивности, были вставлены в калькулятор расчёта магнитной проницаемости ферритовых материалов (дробные числа вводить через точку). Необходимо также указать тип магнитопровода (поставить точку в «окне»), в данном случае это «Тор» и количество фактически намотанных витков провода (W). Нажимаем рассчитать и получаем результат – эффективную магнитную проницаемость.

У №1 она равна 34.43792, у №4 – 7.515167

Магнитная проницаемость ферритового кольца под №5 – 7.050014, №6 – 4.876385

Итогом вышеуказанных действий ранее безликие ферритовые кольца, что делать с которыми было совершенно не ясно, получили личную информацию и стали практически годными для дальнейшего использования, ибо соотнося имеющиеся теперь данные с данными проверенных в работе ферритовых колец (то есть образцовыми, коим в данном конкретном случае выступило колечко от лампочки «энергосберегайки») можно подобрать необходимое. Например из подвергнутых испытанию кольцо №4 имеет данные подобные «образцовому» под №5, его смело можно пробовать в повышающем низковольтном преобразователе напряжения (уже начинаю сборку 2,4 — 9 В). Должно заработать и №6. Про №1 ничего пока сказать не могу – подобного «образца» нет.

Используя данную формулу можно обойтись и без специального программного калькулятора, вполне достаточно будет и обыкновенного. Пробовал.

Формула расчёта магнитной проницаемости

Магнитная проницаемость — физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией B и напряжённостью магнитного поля H в веществе. Материал подготовил — Babay iz Barnaula.

Форум по обсуждению материала ПОДБОР ФЕРРИТОВОГО КОЛЬЦА
ДРАЙВЕР ПРОЖЕКТОРА ДЛЯ ФОТОСЪЁМКИ
Самодельный светодиодный драйвер для фотосъёмки с возможностью переключения цветовой температуры.

ПАЙКА ПЛАНАРНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ЧИПОВ
Пайка SMD компонентов 1206, 0805, MELF, SO8, SO14, SO28, TQFP32 в домашних условиях обычным паяльником. ПРИСТАВКИ К МУЛЬТИМЕТРУ
Сборник из 10 конструкций и схем приставок к цифровым мультиметрам, расширяющих функционал измерительных приборов. УСИЛИТЕЛЬ С МОДУЛЕМ BLUETOOTH НА 12В
Обзор готового модуля усилитель звуковой частоты на TDA7377 с модулем Bluetooth для беспроводной передачи аудиосигнала.

Для чего нужен ферритовый фильтр или кольцо на кабеле

Вы наверное замечали и не раз, что на проводах от ноутбука, монитора и иной электронной техники встречаются непонятные утолщения в виде цилиндра. Это сделано не просто так или для красоты. Дело в том, что пластиковый цилиндр — это специальный ферритовый фильтр. В народе его часто называют, как фильтр для подавления высокочастотных помех или проще — «шумовой» фильтр. Зачем и для чего он нужен?

Дело в том, что любое устройство, подключенное к электрической сети, является источником электромагнитных волн, которые являются, в свою очередь, высокочастотными помехами, влияющими на работу других устройств, находящихся поблизости. Длинные внешние силовые и интерфейсные кабели работают как своего рода антенны, которых довольно-таки сильно излучают во внешнюю среду помехи, которые создаются аппаратурой при работе. Это может сильно влиять на работу беспроводных сетей WiFi, радиоаппаратуры и точных приборов.Чтобы этого не происходило, кабель надо экранировать. Но тогда значительно подскочит его цена! На помощь пришли ферритовое кольцо и фильтры из этого материала.

Как работает ферритовый фильтр

Феррит — это специальный материал, состоящий из соединения оксида железа и ряда других металлов, который не проводит ток и эффективно поглощает электромагнитные волны. Ферритовое кольцо является отличным магнитным изолятором и за счёт этого обеспечивает фильтрацию высокочастотных помех и электромагнитных шумов. Он принимает на себя электромагнитные волны на выходе из электронной аппаратуры, прежде чем они усилятся в кабеле, как в антенне.

Ферритовый фильтр представляет собой сердечник из этого материала в виде цилиндра, который надевается на кабель либо сразу на производстве, либо позднее. При самостоятельной установке его необходимо расположить максимально близко к источнику помех. Только это позволить предотвратить передачу помех через другие элементы конструкции аппарата, где их отфильтровать гораздо труднее.

Источник