Motivos: una historia
Pensé que cuando comencé a responderte, habría un poquito menos que decir, pero tu pregunta me ha llevado a través de mi vida de estándares cada vez más altos en la aviación. Aquí hay una breve historia (perdón por el juego de palabras) de aterrizaje de aviones.
Terrenos – Poder.
La conexión a tierra en los sistemas de aeronaves comenzó con la idea de ahorrar peso al no ejecutar un par de cables de alimentación (alimentación y retorno) sino al regresar al chasis del avión. Después de todo, está hecho de aluminio, que es un excelente conductor. Esta idea ahorró mucho peso. Como ejemplo, un cable de alimentación saldría a la punta del ala para una luz de navegación, pero la luz volvería a tierra.
Terrenos – Señales .
luego, a medida que se instalaron más sistemas en los aviones, tuvieron que evitar que interfirieran entre sí. Por lo tanto, las cajas de aviónica se diseñaron con 2 tipos de suelo. continuaron usando la célula como retorno de potencia, pero tendieron pares de cables para “señales”. Estas tierras de señal no estaban conectadas a la célula, sino que estaban interconectadas con cuidado para no captar o irradiar interferencia a otros cables. Esta idea la tomaron a medias de la compañía telefónica. se le conoce como “tierra de un solo punto”
Terrenos – Práctica telefónica
La compañía telefónica resolvió el problema de la interferencia mutua hace cien años. no solo ejecutan todo en pares, sino que usan cables que tienen una impedancia de 600 ohmios y terminan ambos extremos de sus circuitos con una carga de 600 ohmios. todos recordarán que nunca escuchan otras conversaciones telefónicas cuando usan el teléfono, y nadie te escucha. Esta solución simple es realmente exitosa.
Grounds – Práctica de aviación.
pero la aviación no prestó atención a la terminación de la línea ni a la fabricación del cable. solo captaron la idea de un par de cables: señal alta y señal baja. esto ayudó, por supuesto, pero no funcionó lo suficientemente bien.
El principio de la Ley de Lenz es que un par de cables no irradiará ni recibirá campos externos porque la inducción magnética en el par cancela las señales no deseadas debido a las polaridades opuestas del par de señales.
Terrenos – Escudos
entonces se agregó un escudo alrededor de los pares de cables. esto estaba completamente mal, por supuesto. (la industria telefónica no usa escudos, porque siguen la teoría de la línea de transmisión estándar). Hay unos cientos de libras de cables blindados en los aviones.
- ahora si protege un cable, hay requisitos contradictorios.
- el escudo debe estar conectado a tierra solo en un extremo, no en ambos. entonces las señales inducidas en el escudo (acoplamiento capacitivo) pasarán a tierra de manera segura.
- sin embargo, si ambos extremos están conectados a tierra, las corrientes parásitas de otros sistemas también fluirán a través de los cables. estos se conocen como “bucles de tierra” donde su sistema blindado estará acoplado capacitivamente a estas otras señales.
Terrenos – Digital
entonces los circuitos digitales entraron en la imagen. Afortunadamente, la industria digital desarrolló chips para esto, siguiendo la teoría de línea tradicional. Por lo tanto, mientras que una caja de aviónica utilizará circuitos de un solo extremo internamente, y utilizará el principio de tierra de señal y alimentación por separado, utilizan chips de controlador de línea y receptor que envían señales digitales a través de pares de cables. Para garantizar la propiedad de cancelación de ruido del par, los estándares de instalación requieren que el cable de alta y baja longitud tenga la misma longitud dentro de una tolerancia de 1 pulgada.
Terrenos – HERF
Esta debilidad de los sistemas de cableado de las aeronaves quedó expuesta por otro problema. Las estaciones de radio de alta potencia acoplaron señales significativas en los aviones que volaban por encima de los transmisores. esto se llama HERF – radiofrecuencia de alta energía. se aplicaron los mismos principios, por lo que los estándares se endurecieron. ahora se convirtió en parte del diseño, fabricación, modificación y mantenimiento de aeronaves para ser HERF tolerantes.
Terrenos – Materiales compuestos
Los materiales compuestos se utilizan cada vez más en lugar del aluminio. Por supuesto, son aislantes, por lo que la “puesta a tierra” se convirtió en un nuevo tipo de problema. Se aplica una amplia variedad de soluciones, desde la incrustación de rejillas de alambre hasta el uso de pintura conductiva.
Terrenos – Antenas
Una célula es una plataforma terrible para antenas de radio. en general, uno quiere que los campos de radio sean continuos y simétricos para un par de longitudes de onda. Hay tantas ideas inteligentes como sistemas. Pero los problemas siguen siendo los mismos. uno conecta los transceptores a las antenas con líneas de transmisión, generalmente cable coaxial. pero el comportamiento de tierra de RF en frecuencias de radio es bastante diferente al comportamiento de tierra de potencia.
Terrenos – Rayo
Durante medio siglo, los aviones han podido volar con mal tiempo ahora. Las aeronaves provocan rayos mientras vuelan a través de los fuertes campos eléctricos dentro y cerca de las celdas de tormenta. Esto coloca alrededor de 600 amperios a través de partes de la estructura del avión. Esto requiere una integridad de tierra eléctrica severa para la posibilidad de un rayo tanto para la integridad mecánica como eléctrica de la aeronave. Por lo tanto, hay correas de unión a través de cada rodamiento de bolas de control, cada parte móvil, cada subconjunto significativo en el sistema de combustible, etc. Estos puntos de tierra están sujetos a inspección periódica y después de un golpe real.
Terrenos – Fly by Wire
Los aviones de nueva generación se llaman Fly by Wire y utilizan señales eléctricas para controlar el avión, y no cables mecánicos. Por lo tanto, la FAA desarrolló nuevas reglas de fabricación y mantenimiento para esta clase. los sistemas de la aeronave tuvieron que sobrevivir al rayo. Básicamente, a medida que el pulso de rayo de 600 amperios se mueve a través del avión, se producen grandes inducciones eléctricas y magnéticas en otro cableado. (El principio de inducción de Faraday).
ahora se requería que todos los tendidos de cableado estuvieran protegidos, y el blindaje tenía que estar conectado a las carcasas de los conectores, y los receptáculos de cable a tierra en cada montaje estructural. para que la tierra blindada completa lleve las corrientes inducidas al marco sin acoplarlas a los cables internos. Y se hicieron requisitos de inspección para probar este nuevo requisito de conexión a tierra. Este nuevo estándar de tierra requiere una prueba tan baja como 10 miliamperios.
Motivos – El fin
Así que finalmente nos hemos puesto al día con la práctica telefónica.