計装ケーブルの接地について

質問

検出器と制御装置間の計装ケーブル(4～20mA)のシールドアースについて、原則は制御装置側で落とすという書き込みを拝見したのですが理由を教えていただけませんでしょうか？
また、制御装置から検出器の電源を供給する場合としないとでどちらに落とすのが良いか考え方などありますでしょうか？できれば文献などありましたら併せてご教示下さい。

回答No.4

bogen555

自分で勉強するときは、とりあえずこのEMC関連LINK集からたどるとエエです。
http://www.geocities.jp/emclink01/emcinfo.html
少し古くメンテされていないんで、LINK切れもあります。
宮崎技術研究所の「ノイズ対策WEB講座」は「実用ノイズ対策技術」になっています。
http://www.miyazaki-gijutsu.com/series2/index.html
EMC関係の仕事をしている人が誰でも読んでる教科書といえば「EMC概論」ですが、出版社の三松が倒産して絶版になりました。
原著は第2版ですが、和訳の第1版の半値以下だったんで僕はこちらを買いました。
http://www.amazon.co.jp/dp/0471755001
ただし教科書ですから、直面しているノイズ・トラブルに直接的な回答は得られません。
あくまでも考え方の根拠を提供するとゆう感じです。

cyclone3大先生が書かれているように；
> 特に、アナログ回路の電磁界イミュニティの良書は、今までお目にかかった事はありませんし、これからも出ないでしょう。
> 何故なら、その理論と実践を伝えることは非常に難しいのと、そんなにおいしい事は、そう簡単には他人には教えません。
> 逆に、教えられるのはあくまで一般論をアバイザーらしき方達が、自分の商売の為に本等の媒体で説明しているのが実情です。

とゆうことらしいですが、cyclone3大先生の自己紹介を読むと、今更「そんなにおいしい事は、そう簡単には他人には教えません。」とゆうようなセコイまねをしなくても悠々自適に暮らしているようですから、しばらくするとcyclone3大先生による若きエンジニアのための「アナログ回路の電磁界イミュニティの良書」が出版されるんじゃないでしょうか？
ちなみにLINK集のEMC関連図書で最後に紹介されている「ボード設計者のための分布定数回路のすべて」は、一生に一冊は本を出したいとゆう著者が自費出版したもので、僕の回りでも持っている人は多いです。
良い本は商業出版であろうが、自費出版であろうが、数千部以上売れるようですね。

回答No.3

tadys

シールドアースはケーブルの一番外側にあるので、外部のノイズがシールドに乗って来ます。
シールドアースを制御装置のアース（FG：フレームグランド）につないだ時には、ノイズがアースされる為に制御装置への影響は小さいものになります。

シールドアースを検出器側へつないだ時は、ノイズが検出器へ乗り移り、それが検出器の信号アース（シグナルグランド）を通してアースされます。
この時、信号アースの電線のインピーダンスはゼロでは無いので、検出器側に電位が発生し信号線を通して制御装置へ入力されます。
この入力は、本来の信号に対してノイズになるので計測の品質が低下します。

下記の、「EMC のための設計テクニック 」を参照してください。
http://homepage3.nifty.com/tsato/index-j.html

回答No.2

cyclone3

日常的に電波暗室で電気、電子計測機器のＥＭＣ試験を行っている、電機、電気、電子機器設計、回路設計者です。（経験３３年）

周囲環境やケーブル長さ、検出器が１ヶor複数、検出器電源種類（DC　or　AC）等で異なりますが、一般論で言うと制御装置（と言うよりも信号の受端）側でシールドアースを落とします。

これは受端が信号の基準電位として信号処理をすると、誤差（ＳＮ比）少なくなると考えられるからです。
但し、これは検出器が1点、信号処理回路がシンプルな場合の理想的な例の場合です。

シールドに関しては受端（基準電位）から出ている、金属パイプの中に信号電線が敷設されているイメージです。
基準電位を一致させ、ループや共通インピーダンスを作らない様に、ＧＮＤとＦＧを一点アースさせるのが基本です。

それ程大きくない、しっかりした締結された金属筐体（表面積が大きく周波数特性の良い金属構造体）ならば、両端シールドしても、そのパイプの両端に誘導される電磁ノイズも少ないので、両端シールドも有りです。

　特に、アナログ回路の電磁界イミュニティの良書は、今までお目にかかった事はありませんし、これからも出ないでしょう。

何故なら、その理論と実践を伝えることは非常に難しいのと、そんなにおいしい事は、そう簡単には他人には教えません。
逆に、教えられるのはあくまで一般論をアバイザーらしき方達が、自分の商売の為に本等の媒体で説明しているのが実情です。

私は出席しませんでしたが、初学者向けの比較的高価な講習会において、プロジェクターを使って自分のＥＭＣ対策技法を説明はしたが、資料の提供や印刷物は一切無し、というのもあると聞いております。

まずは、出来るだけたくさんの公開されている、一般的な理論と技法を多数の出版物、ネットから拾い出して勉強し、実践される事をお勧めします。

既出の書籍も良いと思いますし、世の中にはたくさんのＥＭＣ関連の書籍があります。
それとは別に、私のお勧めは下記ＵＲＬです。
少し難しいですので、関連書籍で基礎をマスターされてから、参考にされるのも手かな？　と思います。
国内と違って、理論と実践の両方を多岐にわたって、技術者に公開している良いサイトです。（訳されている方のセンスも良い）

国内は両者の乖離が大きく、技術者の皆さんは苦労されていると思います。（海外サイトでのＥＭＣ試験や対策経験も多数有り）

近道はありません。
長い道のりですが、じっくりと取り組まれてはと思います。
ご検討を祈ります。

参考URL：

http://homepage3.nifty.com/tsato/dtemc/

お礼

ご回答ありがとうございます。自分で勉強してみます。

回答No.1

bogen555

制御装置側で落とすのは、検出器側と制御装置側のグランド間に発生するコモンモード・ノイズによる悪影響を防止するためです。
この本にはいろんな例が載ってました。

解析 ノイズ・メカニズム
―雑音発生の原因追求と誤動作防止対策
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/32/32071.htm
絶版ですが、古書は安くなってます。
http://www.amazon.co.jp/dp/4789832074

うろ覚えですが、こんな事も書いてあったような？
原発の炉心近傍に置いた検出器からのケーブルで、配線業者が誤ってシールドを検出器側でアースしたところ、制御装置のグランドとシールド間に200V以上の電圧が発生し白熱電球が煌々と点いたそうです。
もちろん配線し直したそうです。

お礼

ご回答ありがとうございます。記載頂いた本で勉強してみます。