¿Qué demonios son los bucles de tierra?

Aug 15, 2023

Estas criaturas mágicas surgen de la nada y fríen sus dispositivos electrónicos o molestan sus oídos. Comprenderlos sin duda le ahorrará dinero y molestias. El bucle de tierra en pocas palabras es lo que sucede cuando dos dispositivos separados (A y B) se conectan a tierra por separado y luego también se conectan entre sí a través de algún tipo de cable de comunicación con tierra, creando un bucle. Esto proporciona dos rutas separadas a tierra (B puede pasar a través de su propia conexión a tierra o puede pasar a través de la tierra del cable a A y luego a la tierra de A), y significa que la corriente puede comenzar a fluir de formas imprevistas. Esto es particularmente notable en las configuraciones de AV analógico, donde el resultado es un zumbido de audio o barras visibles en una imagen, pero a veces también es la causa de fallas inexplicables del equipo.

Un ejemplo es su televisión por cable. Esta es una señal analógica que ingresa a su casa y está conectada a tierra en un lugar, generalmente fuera de su casa. El cable serpentea hasta su centro de entretenimiento, donde se conecta a su receptor, que está conectado a tierra en un lugar diferente. Esto crea un bucle y, a través de la inducción electromagnética acoplada a todo tipo de señales de CA, una corriente parásita que luego se filtra a través de varios circuitos. Otra forma de verlo es como la mitad de un transformador; es un bucle único y una buena parte de ese bucle está justo al lado del cable vivo de la energía del edificio con una corriente que cambia constantemente. No es raro que haya un zumbido de 50 o 60 hercios en los equipos de audio gracias a los efectos de los bucles de tierra.

Ahora que eres un experto, resolver el problema (o evitarlo por completo) es bastante sencillo. La forma más segura es cortar el bucle, lo que significa quitar el cable o reemplazarlo con algo que no sea un cable. Puede cambiar a una comunicación inalámbrica, como Bluetooth o WiFi. Algunos protocolos cableados utilizan señales diferenciales en lugar de señalización de un solo extremo, por lo que no es necesario un punto de referencia común. Mueva los enchufes para que estén enchufados en el mismo tomacorriente, haciendo que su bucle sea lo más pequeño posible. Otra opción es usar un aislador, que puede comprar para el cable de su elección o diseñarlo en su proyecto con un optoaislador o un transformador de aislamiento. No utilice un enchufe tramposo ni quite el pin de tierra, ya que eso solo elimina una característica de seguridad y podría crear una situación peligrosa con un chasis con voltaje activo.

Cuando se trata de su osciloscopio, es probable que en algún momento quiera sondear algo que esté alimentado por la red eléctrica, y luego obtenga un tipo de bucle de tierra completamente diferente. Si lo suyo funciona con pilas, aquí no hay peligro; vuélvete loco porque no hay forma de crear un bucle de tierra. Si está enchufado a la pared pero a través de una fuente de alimentación aislada (algo con solo dos puntas y un transformador de aislamiento), aún está bien, porque todavía no hay un camino para un bucle de tierra, pero puede ver algo de ruido de energía sucia .

Pero si está conectado a la red eléctrica y tiene un pin de tierra (incluso indirectamente, como un dispositivo alimentado por USB a través de una fuente de alimentación de computadora), existe la posibilidad de crear un bucle de tierra, porque está conectando su alcance conectado a tierra a otro dispositivo conectado a tierra. a través de la sonda. El clip de tierra de la sonda está conectado directamente al pin de tierra, y los terrenos de todas las sondas están conectados entre sí, y esos pines de tierra están conectados a tierra en su dispositivo. Si eso no quedó claro, es mejor resumirlo como "todas sus conexiones a tierra ya están conectadas entre sí y referenciadas al mismo cable: el pin de conexión a tierra". Cuando conecta el clip de tierra al dispositivo bajo prueba, crea un bucle de tierra, que agregará ruido a su medición y posiblemente dañará el alcance.

Si te equivocas y conectas el clip de tierra a algo que en realidad no está conectado a tierra, entonces tendrás todo tipo de problemas ya que el dispositivo ahora está en cortocircuito a tierra a través de tu sonda, lo que se autodestruirá rápidamente. Los dispositivos de prueba que tienen un pin de tierra requieren un cuidado especial adicional para evitar conectar cosas con diferentes potenciales. Es posible romper el bucle de tierra simplemente no conectando el clip de tierra, aunque esto tiene otras consecuencias. Aquí, las mejores prácticas son usar sondas diferenciales o conectar el dispositivo bajo prueba a un transformador de aislamiento. Sin embargo, no elimine la conexión a tierra de su alcance, ya que lo tocará con frecuencia y es mejor que no se sorprenda.

Entonces, para resumir: la tierra no es solo tierra. Para medir el ruido, es mejor que cada dispositivo tenga una y solo una ruta a un solo punto de tierra. Cuando hay dos o más caminos a tierra, pueden formar un bucle que captará todo tipo de interferencias eléctricas y magnéticas ambientales. Arreglar un bucle de tierra es tan simple como abrirlo, pero para hacerlo debes tener una buena imagen mental de todos los caminos de tierra en juego. ¿Cuál es el bucle de tierra más complicado que has visto? ¿Nos estamos perdiendo alguna buena solución?