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    試験1

ノイズに強い伝送、ユニバーサルラインを使用して従来データ伝送はできないと

言われた過酷なノイズ環境であえて各種の伝送試験をしたものをまとめました。

 

  

 

概要

ノイズに強い伝送、ユニバーサルラインをAC100VVやAC200Vと同一のケーブルで接点

信号やアナログ信号を伝送した例は100m程度まででそれ以上の施工例はないためさら

なる伝送性能を確認するため0.65Φ-4Cのケーブルを1Km用意して安定伝送に関連する

各種の伝送試験を行った。

 

   ノイズ試験に使用したケーブル

    メーカー       日本電線

    種別         インターホンケーブル※ 0.65Φ-4C

    抵抗値(片道1Km)    51オーム (実測値)

    静電容量(線間1km)   0.061μF (実測値)

    静電容量(対間1km)   0.101μF (実測値)

※試験したインターホンケーブルは弱電用で通常12Vとか24Vで使用するものではあるが破壊耐圧
はかなりあるのであえて被服が薄くて静電容量が大きく、線間影響力の大きいものを使用した。

 

伝送試験機器内容

1Kmの伝送路の両端にRS232C-I/F付の伝送監視盤MW24とパソコンを置きほぼ中央に1点

入力ユニットを24台設置して入力の状態をそれぞれパソコンと監視盤で動作を確認した。

 

 

■1■ 異電圧混在伝送試験1

4芯のケーブルの2芯を伝送に、他の2芯にAC100Vの商用電源を印加して伝送試験を行った。




同一ケーブル経由でモータをON/OFFしても特に信号の乱れは無くまたモータ負荷の替わりにA

で瞬間短絡 をさせて過度特性を確認してもすべての機器が問題なく長時間正常に動作した

 

■2■ 異電圧混在伝送試験2

上記と同様の試験を220Vの電圧を印加して行った。


R-S間、S-T間、R-T間の3相電圧の印加を行ったが 100Vと同様にモータ

がON/OFFしても特に信号の乱れは 無くすべての機器が正常に動作した

 

■3■ 異電圧混在伝送試験3

220Vのの電圧印加試験をノイズの多いインバータを使用して行った。




同一ケーブル内のインバータのノイズは下図のようにかなり大きく、そのため1Kmの伝送は正常な動作ができな

かった。同一ケーブルで送る距離を縮めて動力線との静電結合を減らすと正常な伝送ができた。200mでは正常に

伝送でき、300mの場合はごくまれにエラーが出た。 伝送路には下図のような大きなノイズ が重畳されていた。

 
               同一ケーブルでインバータノイズの影響を受けた伝送波形 (黄線)

 

 

■4■ コモン線伝送試験1

伝送ラインを1本使用し、他の1本は他用途に使用している既設配線の1本をコモン線として兼用して伝送

する場合の状態を試験した。試験を厳しくするために推奨はできないがあえてノイズの多いAC100ラインを

コモンとした伝送試験をした。


モータがOFFの場合は1Kmの片線をAC100V線を利用して伝送しても正常に伝送できた。モータがONの場合は

配線が細いのでA点-B点間で約30Vの交流の電圧降下がありその電圧が伝送ラインに重畳されて正常に伝

送できなかった。A点より100mの位置にヒータ負荷を接続した場合は正常に伝送できた。下図はその時の

B点 での伝送波形で500Hzの伝送信号が60Hzの電圧降下分で上下しているのが見られる。

 

             コモン線に100Vの交流電流が昆流した時の伝送波形 
 

■5■ コモン線伝送試験2

コモン線伝送試験1と同じことを3相のAC220VラインでR,S,T相の各相で行った。


AC100Vの試験と同様に電圧印加の線を使用しての伝送は正常に伝送できたがある一定

の交流電流負荷が増えると(電圧降下5V以上の電流)正常な伝送はできなくなった。

このコモン線試験1、2はデータ取用ですのでユニバーサルラインとACラインの兼用は実際には使用しないで下さい。

 

■6■ コモン線伝送試験3

現実的な直流回路のコモン線伝送試験をコモンドロップを減らすため100mの伝送距離で線の種類を変えて行った。 


          上記の状態で正常に通信できる範囲は直流負荷の電流と線径により変った。

                0.65Φ  AE線  約0.9Aまで
                1.25Sq VCTF  約3Aまで
                2Sq   VCTF  約5Aまで

          伝送ができなくなる原因はコモン線として使用するA点-B点間の電圧降下が約5V(ほぼ設計の敷居値)

          以上になると信号レベルの判定ができないためと考えられる


 

■7■ 構造体流用伝送試験

伝送ラインの1本を構造体の鉄骨を利用した伝送路で伝送試験を行った。

 

配線抵抗往路5オーム 復路(鉄骨)40オーム


長時間の動作もエラーなく正常に伝送できるのを確認できた。B点での伝送波形を見るとかなり

リアクタンス性の伝送路となっていてH,Lのエッジが振動しているのが見られた。これは往復の

伝送路が包み込む空間面積が広いためと考えられる。




 

        ノイズ試験のまとめ

     1、異電圧混在伝送

     同一の多芯ケーブルの中に100V,200Vが混在しても従来の伝送と同じで1Kmの併設でも特に問題
     なく伝送できます。但しインバータの2次側の配線と混在して伝送する場合は100m以下とする
     ほうが良いと考えられます。試験をしたインバータは約20年前のノイズの多いものではありま
     すがノイズの出方はメーカ、機種により強弱があるので導入にあたっては事前試験が必要です
     。また伝送路の主局側に数μFのコンデンサを入れるとこのノイズを低減することが可能です。

     2、コモン線伝送

     伝送ラインの1本を他の回路の1本と共有して使用するのは何ら問題ありません。但しその共
     有ラインが既設の用途で大きな電流を流していたり抵抗値が大きかったりして、伝送で使用す
     る2点間が5V以上の電圧を有している場合は使用できません。実際には余裕を持って3V以下
     の電圧降下のあるコモン線を使用すべきと思われます。既設回路に負荷変動がある場合はその
     影響が伝送ラインに現れますので事前によく調査して下さい。

     3.構造体流用伝送

     建物の鉄骨や機械のフレームを伝送路の1本として使用する場合は上記コモン伝送と同様に電
     圧の有している2点間を使用する場合は注意が必要です。構造体等は各種の電流が不定期に流
     れることもあるのでその電圧検証も長期的な計測が必要な場合があります。特に電気溶接の電
     流が流れるような構造体は誤動作の原因になります。また往路と復路の伝送路の具合によって
     は大きなリアクタンス分がある場合もあるので構造体流用伝送の場合も事前に試験をする必要
     があります。

 

 

  試験2

雷に強い伝送、ユニバーサルラインの耐電圧性を高電圧の

スパークを印加して伝送試験をしたものをまとめました。

 

 

    試験機器構成

      伝送機器
     
        ・RS232C通信基板    CIF03

        ・伝送主基板      ULP03

        ・8点入力基板      SR8IN

        ・8点出力基板      SR8RY

        ・8点アナログ基板    UL8AD

        ・1点入力ユニット    AD1

 


      高電圧発生装置


             使用機器           スタンガン(MUSCLEMAN MM-050)

             発生電圧           325000V(メーカ公称)

             実印加電圧         不明 スパーク距離 約 20mm

                             (乾燥空気の絶縁破壊電圧 3kV/mm)


    試験内容


        上記の伝送基板とユニットを接続して高電圧を印加(別紙のようなスパー

        ク放電)を行い、伝送機器の破損と伝送信号の状態を観測した。RS232C通信

        基板については接続先のパソコンへの影響を避けるためRS232Cケーブルを

        外し電圧試験後接続して通信データ、伝送データを確認した。
 

    試験結果


        ・CIF03   試験後異常なし

        ・ULP03   試験中試験後異常なし

        ・SR8IN   試験中試験後異常なし

        ・SR8RY   スパーク中まれにON信号の瞬時欠落が見られた。試験後異常なし

        ・AD1    試験中試験後異常なし

        ・UL8AD   アナログA/D変換部損傷、伝送部異常なし
 


     参考

各ユニットに採用している耐サージ電圧特性を持たせる基本回路

バリスタの破壊導通については伝送電源側にメーカー推奨値以下のヒューズを挿入して保護しています。

 

 

他のノイズ試験やノイズ関連HP       開発当初のノイズ試験    高ノイズ環境下の施工例

 

 

(0110)