UTILIZAÇÃO DA TRANSFORMADA DA INCERTEZA NA
DETERMINAÇÃO DO GRAU DE INTERFERÊNCIA ENTRE SINAIS DE
DIFERENTES NATUREZAS EM SISTEMAS DE CABEAMENTO PARA
TRANSMISSÃO DE DADOS
João Batista José Pereira – [email protected]
IFG/Câmpus Goiânia
Programa de Apoio à Produção em Pesquisa/ProAPP, Edital 08/2013
Resumo
O objetivo deste estudo foi verificar o grau de interferência entre condutores
metálicos instalados em ambientes agressivos e buscar soluções eficientes
para a aplicação destes. Esta interferência será avaliada se utilizando da
Transformada da Incerteza. Ela faz parte do estudo de Compatibilidade
Eletromagnética que verifica se cabos e dispositivos são compatíveis
elétrica e magneticamente com o meio onde se encontram. O grau de
interferência entre cabos depende de fatores tais como sua construção e
ambiente inserido. Os cabos são as partes mais longas de um sistema e
captam e/ou irradiam ruído. Entre os mecanismos de acoplamento de ruído
em cabos se tem o acoplamento capacitivo, o acoplamento indutivo e o
acoplamento irradiado. O cenário de estudo é composto por dois condutores
paralelos, onde um é vítima e o outro interferente. Calcula-se então a
tensão induzida no condutor vítima e avalia esta em relação à distância
entre os condutores e a corrente no condutor interferente.Verifica-se então
se a tensão induzida, neste caso, tensão de ruído, está na faixa de valor de
Susceptibilidade à Irradiação suportada pelo circuito em que o condutor é
vítima.
Palavras-Chave
Compatibilidade, Cabeamento, Incerteza.
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Objetivos
Os objetivos deste estudo foram verificar o grau de interferência e buscar uma
solução eficiente que melhore a aplicação de cabeamento metálico trançado em
ambientes agressivos.
Fundamentação teórica
Denomina-se
EMC
(ElectroMagnetic
Compatibility
-
Compatibilidade
Eletromagnética) a habilidade de um dispositivo ou sistema elétrico/eletrônico de
funcionar satisfatoriamente dentro de um ambiente eletromagnético sem introduzir
níveis
intoleráveis
de
EMI
(ElectroMagnetic
Interference
-
Interferência
Eletromagnética) e sem ser suscetível aos níveis considerados aceitáveis de EMI.
Ela significa que um dispositivo é compatível elétrica e magneticamente com o meio
externo e interno [PEREIRA 2008]. A EMC é subdividida em Emissões
Eletromagnéticas e Susceptibilidade Eletromagnética, onde a primeira se subdivide
em Emissões Conduzidas e Emissões Irradiadas e a segunda em Susceptibilidade à
Condução e Susceptibilidade à Irradiação. O grau de interferência em cabos
depende de alguns fatores, como: projeto; construção e características, de sua
interação com outros elementos do sistema (conectores, equipamentos terminais,
outros cabos, blindagem, etc.); além de certos parâmetros do sistema e
propriedades do ambiente [CALTENCO 2009]. Há uma variedade de fatores
limitativos de desempenho de transmissão de sinais digitais associados aos cabos,
que devem ser considerados no projeto e utilização destes, entre eles a atenuação;
EMI conduzidas e radiadas; ruídos diferencial, longitudinal e impulsivo; e, diafonia
[OTT, 1988].
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Metodologia
As técnicas aplicadas neste projeto foram pesquisas bibliográficas buscando
avaliar os níveis teóricos de interferência a partir de um modelo de canal composto
por um condutor interferente e um condutor vítima.
Resultados e discussão
Os cabos são importantes porque são as partes mais longas de um sistema e,
portanto, atuam como antenas eficientes que captam e/ou irradiam o ruído. Entre os
mecanismos de acoplamento de ruído em cabos tem-se o acoplamento capacitivo
ou elétrico, o acoplamento indutivo ou magnético e o acoplamento eletromagnético
ou radiado. O cenário proposto é composto por dois pares de condutores dispostos
em paralelos com comprimentos de d = 80 ± 20 m e distância entre estes de r =
0,003 ± 0,002 m. O condutor interferente transportando uma corrente de pico de
12,78 A a 60Hz e o vítima, sinal 0,75 ± 0,07 V.
A tensão induzida em um par de condutores de circuito fechado de área A
devido a um campo magnético de densidade de fluxo B é dada pela equação abaixo:
A Figura 1 mostra a função densidade da tensão induzida calculada para o
cenário proposto, onde vê que para o cenário proposto a probabilidade da tensão
induzida estar entre 0,012 e 0,096 V é de 100%, abaixo de 0,019 V é de 44% e
acima de 0,058 V é de 34%. Como o sinal da rede vítima possui imunidade à tensão
de ruído de até 0,068 V, a probabilidade de que o sinal da rede vítima sofra
modificações significativas é de 23%.
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Figura 1: Função densidade da tensão induzida calculada para o cenário proposto.
Considerações finais
Conclui-se que o método de distanciamento dos cabos para combater a EMI é
válido e que para o cenário proposto cabos com comprimentos acima de 80 m são
susceptíveis à tensão induzida pelo cabo interferente. A solução para este caso
seria aumentar a distância entre os cabos interferentes e vítimas.
Referências
CALTENCO, J. H., Eduardo Cisneros D., R. Linares y M., J. López-Bonilla, and R.
Peña-Rivero. Electromagnetic Couplings in Unshielded Twisted Pairs. Apeiron,
Vol. 16, No. 3, July 2009.
PEREIRA, J.B.J. Modelagem de Incertezas em Sistemas de Aterramento
Elétricos, Tese de Doutorado, ENE/FT/UNB, 2008.
OTT, Henry W. Noise Reduction Techniques in Electronic System. 2nd Ed. John
Wiley & Sons Inc. New York – USA. 1988.
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