Anello in ferrite - che cos'è? Come realizzare un anello di ferrite con le tue mani?

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 13:57

Ognuno di noi ha visto piccoli cilindri sui cavi di alimentazione o sui cavi per dispositivi elettronici abbinati. Si trovano sui più comuni sistemi informatici, sia in ufficio che a casa, alle estremità dei fili che collegano l'unità di sistema a tastiera, mouse, monitor, stampante, scanner, ecc. Questo elemento è chiamato " anello di ferrite" (o filtro di ferrite). In questo articolo, esamineremo lo scopo per cui i produttori di computer e apparecchiature ad alta frequenza equipaggiano i loro prodotti via cavo con gli elementi citati.

Scopo principale

L'anello di ferrite può ridurre l'effetto delle radiofrequenze e delle interferenze elettromagnetiche sul segnale trasmesso attraverso il filo. I cavi lunghi di segnale e di alimentazione sia del computer che di altre apparecchiature elettriche hanno proprietà parassitarie,cioè, agiscono come antenne. Irradiano in modo molto efficace vari rumori creati all'interno del dispositivo nell'ambiente esterno, creando così interferenze sulle stazioni radio durante la ricezione di un segnale radio e su altre apparecchiature elettroniche. E viceversa, quando si ricevono interferenze dall'aria da dispositivi di trasmissione radio, un computer o un altro dispositivo elettronico potrebbe non funzionare correttamente. Qui, per eliminare questo fenomeno, usano un anello di ferrite indossato su un cavo di alimentazione o corrispondente.

Proprietà fisiche

La ferrite è un ferrimagnete che non conduce elettricità, cioè è un isolante magnetico. In questo materiale non si creano correnti parassite e quindi si rimagnetizza molto rapidamente, a tempo con la frequenza dei campi elettromagnetici esterni. Questa proprietà materiale è la base per una protezione efficace dei dispositivi elettronici. L'anello di ferrite indossato sul cavo è in grado di creare una grande impedenza attiva per le correnti di modo comune.

Questo materiale è formato dalla combinazione chimica di ossidi di ferro con ossidi di altri metalli. Ha caratteristiche magnetiche uniche e bassa conduttività elettrica. Per questo motivo, le ferriti non hanno praticamente concorrenti tra gli altri materiali magnetici nella tecnologia ad alta frequenza. Gli anelli di ferrite 2000 nm aumentano significativamente l'induttanza del cavo (diverse centinaia o migliaia di volte), garantendo la soppressione delle interferenze ad alta frequenza. Questo elemento viene installato sul cavo durante la sua produzione o, tagliato in due semicerchi, messo sul filo subito dopo la sua fabbricazione. ferriteIl filtro è confezionato in una custodia di plastica. Se lo tagli, puoi vedere un pezzo di metallo all'interno.

Ho bisogno di un filtro in ferrite? O è un' altra bufala?

I computer sono dispositivi molto "rumorosi" (elettromagneticamente). Quindi, la scheda madre all'interno dell'unità di sistema è in grado di oscillare a una frequenza di un kilohertz. La tastiera ha un microchip, che funziona anche ad alta frequenza. Tutto ciò porta alla cosiddetta generazione di rumore radio in prossimità del sistema. Nella maggior parte dei casi, vengono eliminati schermando la scheda dai campi elettromagnetici con una custodia metallica. Tuttavia, un' altra fonte di rumore sono i fili di rame che collegano vari dispositivi. Si comportano infatti come lunghe antenne che raccolgono segnali dai cavi di altri apparecchi radiotelevisivi e influiscono sul funzionamento del "loro" dispositivo. Il filtro in ferrite elimina il rumore elettromagnetico e i segnali di trasmissione. Questi elementi convertono le vibrazioni elettromagnetiche ad alta frequenza in energia termica. Ecco perché sono installati alle estremità della maggior parte dei cavi.

Come scegliere il filtro di ferrite giusto

Per installare un anello di ferrite sul cavo con le tue mani, devi comprendere i tipi di questi prodotti. Dopotutto, dipende dal tipo di filo e dal suo spessore quale filtro (da quale materiale) devi usare. Ad esempio, un anello installato su un cavo multipolare (cavo di alimentazione, cavo dati, interfaccia video o USB) crea in questa sezione un cosiddetto trasformatore di modo comune, passandosegnali antifase che trasportano informazioni utili e riflette anche l'interferenza di modo comune. In questo caso, per evitare l'interruzione della trasmissione delle informazioni, dovrebbe essere utilizzata una ferrite non assorbente, ma un ferromateriale a frequenza più elevata. Ma è preferibile scegliere anelli di ferrite per il cavo dell'antenna di un materiale che dissipi le interferenze ad alta frequenza, piuttosto che rifletterle nel filo. Come puoi vedere, il prodotto sbagliato può peggiorare le prestazioni del tuo dispositivo.

Numeri di ferrite

I cilindri in ferrite ad alto spessore sono i più efficienti nel gestire le interferenze. Tuttavia, va tenuto presente che i filtri troppo ingombranti sono molto scomodi da usare e i risultati del loro lavoro in pratica difficilmente differiranno molto da quelli leggermente più piccoli. I filtri dovrebbero essere sempre della giusta dimensione: idealmente il diametro interno dovrebbe corrispondere al filo e la larghezza dovrebbe corrispondere alla larghezza del connettore del cavo.

Inoltre, non dimenticare che non solo i filtri in ferrite aiutano a combattere il rumore. Ad esempio, per una migliore conduttività, si consiglia di utilizzare cavi di grande sezione. Quando si sceglie la lunghezza del cavo, non si dovrebbe creare un ampio margine di lunghezza tra i dispositivi collegati. Inoltre, la scarsa qualità della connessione tra il cavo e il connettore può fungere anche da fonte di interferenza.

Segnare gli anelli di ferrite

Il tipo più comune di notazione per la marcatura dell'anello di ferrite è il seguente: K D×d×N, dove:

- K è l'abbreviazione di "ring";

- D - diametro esterno del prodotto;

- d - diametro interno dell'anello di ferrite;

- H – altezza filtro.

Nella marcatura, oltre alle dimensioni complessive del prodotto, viene criptato il tipo di materiale ferromagnetico. Un esempio di voce può essere simile a questo: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. La seconda metà corrisponde alle dimensioni complessive dell'anello e la permeabilità magnetica iniziale è crittografata nella prima (20 Μ _{i). Oltre a questi parametri, nella descrizione di riferimento, ciascun produttore indica la frequenza critica, i parametri del circuito di isteresi, la resistività e la temperatura di Curie per un particolare prodotto.}

In che altro modo vengono utilizzati gli anelli di ferrite

Oltre alla ben nota applicazione come schermatura ad alta frequenza, per realizzare trasformatori vengono utilizzati materiali ferromagnetici. Sono spesso visti negli alimentatori dei computer. È noto che il trasformatore ad anello in ferrite è molto efficace nei miscelatori bilanciati. Tuttavia, non tutti sanno che esiste la possibilità di "allungare" il bilanciamento. Questa modifica del trasformatore è in grado di eseguire l'operazione di bilanciamento in modo più accurato. Inoltre, i trasformatori su anelli di ferrite sono ampiamente utilizzati per abbinare le resistenze di uscita e di ingresso delle cascate di dispositivi a transistor. In questo caso si trasformano le resistenze attive e reattive. Grazie a quest'ultimo, questo dispositivo può essere utilizzato per modificare le gamme di sintonia della capacità. I trasformatori pull-down funzionano ben al di sotto dei 10 MHz.

Conclusione

A coloro chese sei interessato a come avvolgere un anello di ferrite da solo, va tenuto presente che l'impedenza di serie introdotta da un nucleo di ferrite ad alta frequenza può essere facilmente aumentata facendo diversi giri di un conduttore su di esso. Come suggerisce la teoria dell'ingegneria elettrica, l'impedenza di un tale sistema aumenterà con il quadrato del numero di giri. Ma questo è in teoria, ma in pratica il quadro è alquanto diverso a causa della non linearità dei materiali ferromagnetici e delle perdite in essi contenuti.

Un paio di giri sul nucleo aumenta l'impedenza non quattro volte come dovrebbe essere, ma leggermente meno. Di conseguenza, affinché più giri si adattino a un filtro per cavi, è necessario scegliere un anello di dimensioni ovviamente maggiori. Se questo non è accettabile e il filo deve rimanere della stessa lunghezza, è meglio utilizzare più filtri.