Замечал ли ты когда-нибудь небольшой цилиндр на питающем кабеле своего ноутбука? Если нет, присмотрись внимательнее к зарядке любого портативного компьютера. На шнуре возле самого разъема, который вставляется в ноутбук, есть небольшой пластиковый бочонок.
Нет,я конечно знал, что там не какое то сложнейшее устройство и не просто кусок пластмассы, но все никак не доходили руки узнать все точно и подробнее.
Сегодня получился вот такой вот день. А вы точно в курсе? Проверьте на всякий случай себя...
Оказывается, этот малозаметный цилиндр выполняет очень важную функцию! Он играет роль высокочастотного фильтра и нейтрализует помехи, которые могут поступать от питающего кабеля. Это устройство называется ферритовым кольцом, или ферритовым фильтром.
Удивительно, но внутри этого бочонка нет никаких микросхем или других электронных устройств. Если его вскрыть и посмотреть на внутренности, то ничего интересного там не увидишь. Просто шнур проходит сквозь небольшой полый цилиндр из твердого материала. В некоторых случаях шнур охватывает его петлей.
Этот цилиндр выполнен из феррита - химического соединения оксида железа с окислами других металлов, который по сути является магнитным изолятором. В этом веществе не возникают вихревые токи, поэтому ферриты очень быстро перемагничиваются в такт с частотой электромагнитного поля.
Не секрет, что любой неэкранированный кабель питания является источником электромагнитных помех, которые могут искажать информационные сигналы внутри компьютера. А ферритовое кольцо играет роль фильтра и препятствует распространению этих помех.
Ранее для этой цели применялось экранирование всего кабеля медной оплеткой, но ферритовые кольца значительно дешевле, поэтому именно они получили широкое распространение в современной электротехнике.
Кстати, ферритовые кольца не только препятствуют образованию нежелательных электромагнитных полей, но и защищают сигнал внутри кабеля от внешних помех. Поэтому такие цилиндры, кроме питающих кабелей, можно также встретить и на шнурах подключения мониторов, камер или фотоаппаратов.
Как увеличить эффективность шумоподавления кабельного феррита
1. Увеличить длину охватываемой ферритовым сердечником части кабеля.
2. Увеличить поперечное сечение ферритового сердечника.
3. Внутренний диаметр кабельного феррита должен быть наиболее близок (в идеале – равен) к внешнему диаметру кабеля.
4. Если позволяют конструктивные особенности пары кабель – феррит, можно сделать несколько витков (как правило, один – два) кабеля вокруг ферритового сердечника. Обобщая вышесказанное, можно сказать, что наилучший ферритовый сердечник – самый длинный и толстый из тех, что могут быть размещены на конкретном кабеле. При этом внутренний диаметр кабельного феррита должен по возможности совпадать с внешним диаметром кабеля.
Да, точно, мне же иногда попадались к оборудованию отдельно приложенные такие бочоночки:
Как пользоваться кабельным ферритом?
Иногда в продаже можно встретить разъёмные кабельные ферриты в пластиковой оболочке (термоусадочной трубке) с двумя защёлками. Как ими пользоваться? Раскрытый ферритовый цилиндр надевается на кабель, который необходимо защитить от электромагнитных помех и наводок, примерно в 3 см от наконечника кабеля. Делается петля вокруг оболочки цилиндра. После этого оболочка защелкивается. Для надёжности можно оснастить ферритовым цилиндром и другой конец кабеля.
Тогда, почему на всех кабелях нет ферритовых колец? Потому, что ферритовые кольца это не единственный способ оградить провод от воздействия помех. Не менее эффективно и экранирование провода. Либо же кабель просто дешевый и не качественный.
источники
Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название "ферритовое кольцо" (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.
Физические свойства
Феррит является ферримагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются и поэтому он весьма быстро перемагничивается - в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.
Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.
А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?
Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов - это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.
Как правильно выбрать ферритовый фильтр
Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.
Ферритовые цилиндры
Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.
Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.
Маркировка ферритовых колец
Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:
К - это сокращение от слова «кольцо»;
Д - внешний диаметр изделия;
Д - внутренний диаметр ферритового кольца;
Н - высота фильтра.
Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μ i). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.
Как еще используют ферритовые кольца
Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.
Заключение
Тем, кто интересуется, как намотать ферритовое кольцо самостоятельно, следует учитывать, что последовательный импеданс, который вносится высокочастотным ферритовым сердечником, запросто можно увеличить, если сделать на нем несколько витков проводника. Как подсказывает теория электротехники, импеданс подобной системы будет увеличиваться пропорционально квадрату числа витков. Но это в теории, а на практике картина несколько отличается вследствие нелинейности ферромагнитных материалов и потерь в них.
Пара витков на сердечнике увеличивает импеданс не в четыре раза, как должно быть, а немного меньше. В результате для того чтобы несколько витков смогли поместиться в кабельном фильтре, следует выбирать кольцо заведомо большего типоразмера. Если же это неприемлемо, и провод должен оставаться той же длины, лучше применять несколько фильтров.
На обычных компьютерных системах, которые вы можете встретить у себя дома или в офисе, на концах проводов, соединяющих системный блок с мышью, клавиатурой, монитором и т.п. находятся небольшие цилиндры. Их так же можно часто увидеть на кабелях, ведущих от ноутбука или принтера к блоку питания. Этот элемент называется ферритовый фильтр (или ферритовое кольцо, ферритовый цилиндр). Его цель – уменьшить влияние электромагнитных и радиочастотных помех на сигнал, передаваемый по кабелю.
Ферритовый фильтр – это, всего-навсего, сплошной кусок феррита: химического соединения оксида железа с оксидами других металлов, обладающего уникальными магнитными свойствами и низкой электропроводностью, благодаря чему ферриты не имеют конкурентов среди других магнитных материалов в технике высоких частот. Использование ферритового кольца значительно (в несколько сотен или даже в тысячу раз) увеличивает индуктивность провода, что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Ферритовое кольцо устанавливается на кабель при его производстве или, разрезанное на две части, может быть надето на кабель уже после изготовления. Феррит упакован в пластиковый корпус – если вы его разрежете, то увидите кусок металла внутри.
Компьютеры – это очень «шумные» устройства. Материнская плата в корпусе компьютера осциллирует на частоте около одного килогерца. В клавиатуре установлен отдельный процессор, который так же осциллирует на высоких частотах. Все это приводит к генерации радиошумов вокруг системы. В большинстве случаев эти шумы могут быть устранены при помощи металлического корпуса, являющегося экраном для электромагнитных полей.
Другим источником шумов являются провода, соединяющие устройства. Они действуют, как хорошие, длинные антенны, улавливающие сигналы от других кабелей, радио- и теле- передатчиков, а так же влияющие на работу радио и ТВ устройств. Феррит устраняет сигналы эфирного вещания. Цилиндры из феррита преборазуют высокочастотные электромагнитные колебания в тепло. Поэтому они и установлены на концах большинства проводов.
В зависимости от типа кабеля и его толщины следует устанавливать кольца из различных типов феррита. К примеру, фильтр, установленный на многожильный кабель (такой как шнур передачи данных, кабель питания, или интерфейс: USB, видео, и др), создает на данном участке синфазный трансформатор, который, пропуская противофазные сигналы (несущие полезную информацию), отражает (не пропускает) синфазные помехи. В этом случае не следует использовать поглощающий феррит во избежание нарушения передачи данных, и желательно применение более высокочастотных ферроматериалов. Если же кабель одножильный, предпочтительнее искать фильтр из материала, который будет рассеивать высокочастотные сигналы, нежели отражать их обратно в кабель.
Более эффективно помогают бороться с помехами более толстые ферритовые цилиндры. Но надо обратить внимание на то, что слишком большие фильтры не удобны в использовании и результат их работы уже не будет на практике отличаться от чуть меньших фильтров. Поэтому следует использовать фильтры оптимальных размеров: ширина отверстия кольца должна в идеале совпадать с толщиной провода, а ширина самого кольца должна быть примерно равна ширине разъемов данного кабеля.
Не стоит забывать, что не только ферритовые кольца помогают бороться с шумами. Для лучшей проводимости используйте кабели большей толщины! Выбирайте длину провода исходя из расстояния между подключаемыми устройствами, не стоит покупать более длинный кабель. О максимальной длине различных кабелей, при которой они передают информацию без потерь, мы говорили
