Anel de ferrite - o que é? Como fazer um anel de ferrite com suas próprias mãos?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

Cada um de nós já viu pequenos cilindros em cabos de alimentação ou em cabos para combinar dispositivos eletrônicos. Eles podem ser encontrados nos sistemas de computador mais comuns, tanto no escritório quanto em casa, nas extremidades dos fios que conectam a unidade do sistema ao teclado, mouse, monitor, impressora, scanner, etc. Esse elemento é chamado de " anel de ferrite" (ou filtro de ferrite). Neste artigo, veremos a finalidade para a qual os fabricantes de computadores e equipamentos de alta frequência equipam seus produtos de cabo com os elementos mencionados.

Propósito principal

O anel de ferrite pode reduzir o efeito de radiofrequência e interferência eletromagnética no sinal que é transmitido pelo fio. Cabos longos de sinal e energia de computadores e outros equipamentos de energia têm propriedades parasitárias,ou seja, eles agem como antenas. Eles irradiam de forma muito eficaz vários ruídos que são criados dentro do dispositivo para o ambiente externo, criando interferência nas estações de rádio ao receber um sinal de rádio e em outros equipamentos eletrônicos. E vice-versa, ao receber interferência do ar de dispositivos de transmissão de rádio, um computador ou outro dispositivo eletrônico pode funcionar mal. Aqui, para eliminar esse fenômeno, eles usam um anel de ferrite usado em um cabo de alimentação ou correspondente.

Propriedades físicas

A ferrita é uma ferrimagnet que não conduz eletricidade, ou seja, na verdade é um isolante magnético. As correntes parasitas não são criadas neste material e, portanto, remagnetiza muito rapidamente - no tempo com a frequência dos campos eletromagnéticos externos. Esta propriedade do material é a base para a proteção efetiva de dispositivos eletrônicos. O anel de ferrite usado no cabo é capaz de criar uma grande impedância ativa para correntes de modo comum.

Este material é formado a partir da combinação química de óxidos de ferro com óxidos de outros metais. Possui características magnéticas únicas e baixa condutividade elétrica. Devido a isso, as ferritas praticamente não têm concorrentes entre outros materiais magnéticos na tecnologia de alta frequência. Anéis de ferrite 2000nm aumentam significativamente a indutância do cabo (várias centenas ou milhares de vezes), o que garante a supressão de interferências de alta frequência. Este elemento é instalado no cordão durante sua produção ou, cortado em dois semicírculos, colocado no fio imediatamente após sua fabricação. ferriteO filtro é embalado em uma caixa de plástico. Se você abri-lo, poderá ver um pedaço de metal dentro.

Preciso de um filtro de ferrite? Ou isso é outra farsa?

Os computadores são dispositivos muito "ruidosos" (eletromagneticamente). Assim, a placa-mãe dentro da unidade de sistema é capaz de oscilar a uma frequência de um kilohertz. O teclado possui um microchip, que também opera em alta frequência. Tudo isso leva à chamada geração de ruído de rádio próximo ao sistema. Na maioria dos casos, eles são eliminados protegendo a placa de campos eletromagnéticos com uma caixa de metal. No entanto, outra fonte de ruído são os fios de cobre que conectam vários dispositivos. Na verdade, eles agem como longas antenas que captam sinais de cabos de outros equipamentos de rádio e televisão e afetam o funcionamento do "seu" dispositivo. O filtro de ferrite elimina o ruído eletromagnético e os sinais de transmissão. Esses elementos convertem vibrações eletromagnéticas de alta frequência em energia térmica. É por isso que eles são instalados nas extremidades da maioria dos cabos.

Como escolher o filtro de ferrite certo

Para instalar um anel de ferrite no cabo com suas próprias mãos, você precisa entender os tipos desses produtos. Afinal, depende do tipo de fio e de sua espessura qual filtro (de qual material) você precisa usar. Por exemplo, um anel instalado em um cabo multicore (cabo de alimentação, cabo de dados, vídeo ou interface USB) cria um chamado transformador de modo comum nesta seção, passandosinais anti-fase que transportam informações úteis e também refletem a interferência de modo comum. Neste caso, deve-se utilizar ferrite não absorvente para evitar a interrupção da transmissão da informação, mas um ferromaterial de maior frequência. Mas é preferível escolher anéis de ferrite para o cabo da antena de um material que dissipe a interferência de alta frequência, em vez de refleti-los de volta no fio. Como você pode ver, o produto errado pode prejudicar o desempenho do seu dispositivo.

Núcleos de ferrite

Os cilindros de ferrite grossos são os mais eficientes para lidar com interferências. No entanto, deve-se ter em mente que os filtros muito volumosos são muito inconvenientes de usar, e os resultados de seu trabalho na prática dificilmente diferirão muito dos ligeiramente menores. Os filtros devem ser sempre do tamanho certo: idealmente, o diâmetro interno deve corresponder ao do fio e a largura deve corresponder à largura do conector do cabo.

Além disso, não esqueça que não só os filtros de ferrite ajudam a combater o ruído. Por exemplo, para melhor condutividade, recomenda-se o uso de cabos com grande seção transversal. Ao escolher o comprimento do cabo, você não deve fazer uma grande margem de comprimento entre os dispositivos conectados. Além disso, a má qualidade da conexão entre o fio e o conector também pode servir como fonte de interferência.

Marcando anéis de ferrite

O tipo mais comum de notação de marcação de anel de ferrite é o seguinte: K D×d×N, onde:

- K é a abreviação de "anel";

- D - diâmetro externo do produto;

- d - diâmetro interno do anel de ferrite;

- H – altura do filtro.

Além das dimensões gerais do produto, o tipo de material ferromagnético é criptografado na marcação. Um exemplo de entrada pode ser assim: M20VN-1 K 4x2, 5x1, 6. A segunda metade corresponde às dimensões gerais do anel, e a permeabilidade magnética inicial é criptografada na primeira (20 Μ _{i). Além desses parâmetros, na descrição de referência, cada fabricante indica a frequência crítica, parâmetros do loop de histerese, resistividade e temperatura Curie para um determinado produto.}

De que outra forma os anéis de ferrite são usados

Além da conhecida aplicação como blindagem de alta frequência, materiais ferromagnéticos são usados para fazer transformadores. Eles são frequentemente vistos em fontes de alimentação de computadores. É bem conhecido que o transformador de anel de ferrite é muito eficaz em misturadores balanceados. No entanto, nem todos sabem que existe a possibilidade de “alongar” o equilíbrio. Esta modificação do transformador é capaz de realizar a operação de balanceamento com mais precisão. Além disso, os transformadores em anéis de ferrite são amplamente utilizados para combinar as resistências de saída e entrada das cascatas de dispositivos de transistor. Neste caso, as resistências ativas e reativas são transformadas. Graças a este último, este dispositivo pode ser usado para alterar as faixas de ajuste de capacitância. Os transformadores pull-down funcionam bem abaixo de 10 MHz.

Conclusão

Para aqueles quese você estiver interessado em como enrolar um anel de ferrite, deve-se ter em mente que a impedância em série introduzida por um núcleo de ferrite de alta frequência pode ser facilmente aumentada fazendo várias voltas de um condutor nele. Como a teoria da engenharia elétrica sugere, a impedância de tal sistema aumentará com o quadrado do número de voltas. Mas isso é na teoria, mas na prática o quadro é um pouco diferente devido à não linearidade dos materiais ferromagnéticos e perdas neles.

Um par de voltas no núcleo aumenta a impedância não quatro vezes como deveria, mas um pouco menos. Como resultado, para que várias voltas caibam em um filtro de cabo, um anel de tamanho obviamente maior deve ser escolhido. Se isso não for aceitável, e o fio deve permanecer do mesmo comprimento, é melhor usar vários filtros.