Como fazer aterramento em placa de Circuito PCB

97lcoutinho · 17 de setembro de 2018

Boa tarde Pessoal.

Mais uma vez eu peço ajuda de vocês para a seguinte questão:

Eu vou montar uma PCB com alguns bornes para organizar os fios em instalações de CFTV, é uma simples placa que tem borne para fonte A, B e switch para escolher entre elas e estou pensando em por um outro borne do tipo IDC 110 para colocar o cabo de rede de forma que ele não fique frouxo e tal. Como podem perceber, trata-se apenas de uma questão de organização, o borne de entrada será diretamente ligado ao borne de saída onde é conectado o cabo de rede (câmera) então a deverá ser disponibilizada na entrada uma fonte estabilizada na tensão que se pretende trabalhar. A grande questão é, eu gostaria de fazer um aterramento para essa placa! Claro que como a fonte também tem aterramento, a energia já irá chegar aterrada na PCB, mas imagine se por um motivo qualquer não houver aterramento na fonte? Gostaria então de prover esse aterramento na PCB. Será que isso é possível?

Eu andei pesquisando e fiquei mais confuso ainda. Vi algumas pessoas falando para por uma veia interligando o GND 12v da fonte ao pino de aterramento. É isso mesmo?

No caso de já existir o aterramento, posso utiliza-lo? No padrão elétrico de aterramento o neutro é aterrando e depois saem dois fios separados um assumindo o papel de terra e outro de neutro, mas os dois se conectam num ponto próximo ao relógio.

O intuito desse aterramento é proteger caso tenha alguma descarga elétrica no cabeamento, conduzindo a descarga para o aterramento e também diminuir ou eliminar interferências.

Grato pela atenção.

K.e.V. T.a.G · 20 de setembro de 2018

Aterrar o PCB, não seria aterrar o suporte dos bornes ? Se o intuito é proteger o cabeamento contra descarga, entao você irá precisar colocar 1 varistor pra cada "linha" que você quer proteger, 1 perna do varistor na linha e outra no terra. Postar uma foto dos bornes que você ira colocar (ou um link com alguma foto do borne em si) e como ela é colocada no PCB, junto com o esquema de ligação (pode ser desenho no papel e tirado foto mesmo, acho mais fácil). Sobre colocar o aterramento no 0V da fonte esquece isso, para o seu proposito (proteger contra surtos) fazer isso não vai fazer sentido algum (mas por exemplo um carro tem o 0v da bateria ligada na carcaça do carro, mas é pra outro proposito já, de facilitar a alimentação de todos os circuitos).

Em 17/09/2018 às 15:22, 97lcoutinho disse:

No caso de já existir o aterramento, posso utiliza-lo? No padrão elétrico de aterramento o neutro é aterrando e depois saem dois fios separados um assumindo o papel de terra e outro de neutro, mas os dois se conectam num ponto próximo ao relógio.

Pode sim, mas se não me engano por padrão os postes tem o neutro aterrado com barra no solo, e seria o certo ter uma outra barra de aterramento aterrada para "garantir" que o terra esteja realmente aterrado (com o tempo essas barras de aterramento sofrem muito com a oxidação), mas se não use este terra mesmo (aterrado perto do poste).

Em 17/09/2018 às 15:22, 97lcoutinho disse:

O intuito desse aterramento é proteger caso tenha alguma descarga elétrica no cabeamento, conduzindo a descarga para o aterramento e também diminuir ou eliminar interferências.

Que tipo de interferência e em qual cabo (sinal ou alimentação) ?

97lcoutinho · 20 de setembro de 2018

@K.e.V. T.a.G Muito obrigado pela sua resposta!!!

Segue em anexo uma imagem que mostra mais ou menos a minha ideia.
Vou utilizar um cabo de rede UTP, e como são vários cabos juntos, será que preciso aterrar todos? Ou aterrando apenas aqueles que passam energia já seria o suficiente? Alias, o meu foco, é na parte elétrica do esquema! No caso, quero proteger a linha +12v e GND para caso ocorre um surto na rede elétrica ( o que seria mais provável do que um raio caindo numa câmera de vigilância e retornando energia pelo cabo da mesma) e esse surto passe pela proteção e aterramento da fonte (geralmente essas fontes são da China) que o surto não chegue até a câmera e seja aterrado nessa PCB organizadora. Esse é o maior intuito!

Observe que quando se trata de energia só há duas veias, uma de GND e outra de +12v ligando todos os respectivos bornes em comum, então, acredito que no caso de utilização desse varistor, irei colocar um em cada uma dessas duas veias as conectando no aterramento, correto?

Agradeço muitíssimo sua atenção!!!

K.e.V. T.a.G · 21 de setembro de 2018

Bom, na verdade agora que você fez um desenho e explicou um pouquinho melhor, o varistor seria um para colocar antes da fonte, uma entre o um pino da tomada e o terra e outro entre o outro pino e o terra, os dois seriam pra 150 V (MOV-14D241K), e entre o +12v e 0v da saida da fonte um outro varistor pra 12v (MOV-14D270K). Na verdade o certo seria aterrar todos esses cabos de rede, mas agora usando um diodo TVS (um pra cada fio de sinal), o diodo TVS já teria que eu saber a tensão máxima que vai passar no fio, e dai ver algum modelo de diodo TVS que seja acima dessa tensão. O motivo de ter proteção nos fios do sinal na verdade é por causa da indução que um raio caindo perto vai causar (se o diodo der conta, porque um raio caindo perto assim induz umas tensões altas demais em qualquer tipo de condutor que estiver perto). Sobre aterrar a saída da fonte (12v e 0v) no terra do poste não precisa não, porque nessas fontes mesmo que xing ling elas são isoladas internamente (com trafo e optoacoplador). Mas pra proteger de raio caindo perto é complicado, se cair na rede acho que queima a fonte sem queimar as câmeras, mas se cair perto desses bornes pode ser que mesmo essas proteções que citei não deem conta do recado (dependendo muito da duração do raio). Desenhei um rascunho pra ficar melhor de entender.

97lcoutinho · 21 de setembro de 2018

3 horas atrás, K.e.V. T.a.G disse:

Bom, na verdade agora que você fez um desenho e explicou um pouquinho melhor, o varistor seria um para colocar antes da fonte, uma entre o um pino da tomada e o terra e outro entre o outro pino e o terra, os dois seriam pra 150 V (MOV-14D241K), e entre o +12v e 0v da saida da fonte um outro varistor pra 12v (MOV-14D270K). Na verdade o certo seria aterrar todos esses cabos de rede, mas agora usando um diodo TVS (um pra cada fio de sinal), o diodo TVS já teria que eu saber a tensão máxima que vai passar no fio, e dai ver algum modelo de diodo TVS que seja acima dessa tensão. O motivo de ter proteção nos fios do sinal na verdade é por causa da indução que um raio caindo perto vai causar (se o diodo der conta, porque um raio caindo perto assim induz umas tensões altas demais em qualquer tipo de condutor que estiver perto). Sobre aterrar a saída da fonte (12v e 0v) no terra do poste não precisa não, porque nessas fontes mesmo que xing ling elas são isoladas internamente (com trafo e optoacoplador). Mas pra proteger de raio caindo perto é complicado, se cair na rede acho que queima a fonte sem queimar as câmeras, mas se cair perto desses bornes pode ser que mesmo essas proteções que citei não deem conta do recado (dependendo muito da duração do raio). Desenhei um rascunho pra ficar melhor de entender.

Excelente explicação! Obrigado pela atenção!!!

Bom, de fato, se houver algum raio nas proximidades do cabeamento será difícil de dissipar a tensão induzida com essas proteções.

Com relação a rede elétrica, acho que essa sim será a minha maior preocupação!

Mas quanto a isso planejo colocar um DPS nos dois polos AC e com aterramento próprio! Creio que será suficiente, além claro de aterrar a carcaça do DVR.

Vou acabar colocando apenas dois varistores nessa minha placa! Uma ligando o +12v no aterramento e outra ligando o GND no aterramento também! Sei que isso seria uma redundância, mas como não impactará em nada, creio que é bem vinda essa redundância.

Grato pela atenção.

K.e.V. T.a.G · 21 de setembro de 2018

17 horas atrás, 97lcoutinho disse:

Mas quanto a isso planejo colocar um DPS nos dois polos AC e com aterramento próprio! Creio que será suficiente, além claro de aterrar a carcaça do DVR.

Vou acabar colocando apenas dois varistores nessa minha placa! Uma ligando o +12v no aterramento e outra ligando o GND no aterramento também! Sei que isso seria uma redundância, mas como não impactará em nada, creio que é bem vinda essa redundância.

Sim, 1 DPS no fase e 1 no neutro com um aterramento novo ( dependendo de quanto tempo atrás o aterramento do poste foi feito, ele já pode estar com mais resistência do que a norma considera como bom) seria uma coisa muito boa para sua aplicação.

17 horas atrás, 97lcoutinho disse:

Vou acabar colocando apenas dois varistores nessa minha placa! Uma ligando o +12v no aterramento e outra ligando o GND no aterramento também! Sei que isso seria uma redundância, mas como não impactará em nada, creio que é bem vinda essa redundância.

Na verdade, eu não sei te dizer (aliás me falta um pouco de conhecimento pratico e teórico disso) se fazer isso vai adiantar alguma coisa, porque assim, a fonte converte 127V alternado em 12V (contínuo), mas como eu falei antes, 99% dessas fontes mesmo que xing ling são internamentes isoladas (com trafo), e dai não sei se o varistor vai funcionar "corretamente", vou pegar o varistor que eu te citei para 150V (MOV-14D241K) pra te dar exemplo : ele vai ficar conectado nos pinos da tomada e entre seus terminais vai ter 127V (alias, o terra do poste e neutro é o mesmo), mas ai o varistor só age quando a tensão fica proxima ou passa 150V, que ai ele fica com uma resistencia baixa (e em tensões abaixo disso ele tem uma resistencia muito alta), dai o que vai acontecer é que se acontecer algum pico na rede e a tensão subir demais, o varistor ira tentar "jogar" o excesso de tensão para o terra, o que funciona muito bem para picos de tensão rápidos. Dai o problema (que eu n sei se vai funcionar como deveria), é que o "terra" da fonte, é diferente do "terra" do poste, e como internamente a fonte isola a rede (isola os 127v dos 12v), dai o varistor ligado no 12v com o "terra do poste" não vai ter uma referencia, tipo com 12v da fonte é porque ele tem referencia com o 0v da fonte, e o "terra do poste" é uma outra referencia (vish n sei explicar bem). Por isso no desenho que eu fiz eu coloquei o varistor para 12v (na verdade 22v) entre o 12v e 0v da fonte.

97lcoutinho · 22 de setembro de 2018

6 horas atrás, K.e.V. T.a.G disse:

Dai o problema (que eu n sei se vai funcionar como deveria), é que o "terra" da fonte, é diferente do "terra" do poste, e como internamente a fonte isola a rede (isola os 127v dos 12v), dai o varistor ligado no 12v com o "terra do poste" não vai ter uma referencia, tipo com 12v da fonte é porque ele tem referencia com o 0v da fonte, e o "terra do poste" é uma outra referencia (vish n sei explicar bem). Por isso no desenho que eu fiz eu coloquei o varistor para 12v (na verdade 22v) entre o 12v e 0v da fonte.

Ahhhh, acho que entendi!! Vê se é isso:

Em 21/09/2018 às 01:22, 97lcoutinho disse:

o varistor seria um para colocar antes da fonte, uma entre o um pino da tomada e o terra e outro entre o outro pino e o terra, os dois seriam pra 150 V (MOV-14D241K)

Nesse caso eu não preciso colocar, já que vou utilizar DPS. Correto?

Em 21/09/2018 às 01:22, 97lcoutinho disse:

e entre o +12v e 0v da saida da fonte um outro varistor pra 12v (MOV-14D270K)

Esse componente servirá para caso ocorra algum problema na parte DC 12v, tipo uma sobrecarga de energia (por parte até mesmo da própria fonte e tal).

Em 21/09/2018 às 01:22, 97lcoutinho disse:

Na verdade o certo seria aterrar todos esses cabos de rede, mas agora usando um diodo TVS (um pra cada fio de sinal)

Já esse componente (que poderei utilizar entre as linhas DC 12v e 0v, além das linhas de vídeo) visa proteger o sistema caso haja uma descarga elétrica vindo da fiação da câmera em direção a placa, ex: raio.

Só mais uma pergunta...

Como você mesmo falou, o terra do poste é diferente do terra da fonte porque ela isola o terra internamente e com isso o referencial de 0v é diferente. A pergunta é: se houver a queima da fonte de alimentação, a linha GND que sai da fonte e vai para a PCB não mais existirá, correto? Porque a fonte está com defeito e não mais fornece as linhas 12v e 0v, então, o varistor não tem mais referencial de 0v!! Certo?

Mais uma vez eu lhe agradeço muito pela atenção!!

K.e.V. T.a.G · 22 de setembro de 2018

6 horas atrás, 97lcoutinho disse:

Já esse componente (que poderei utilizar entre as linhas DC 12v e 0v, além das linhas de vídeo) visa proteger o sistema caso haja uma descarga elétrica vindo da fiação da câmera em direção a placa, ex: raio.

O diodo TVS, diferente do varistor tem uma polaridade certa pra colocar (os unidirecionais),e é semelhante ao varistor (referente ao objetivo, que é proteger algum circuito), mas é mais usado em CIs (pra proteger de descarga eletrostatica também), em linhas de dados (USB, RS485, RS232), e varistores são usado mais neste caso de proteção na rede e devem ter outras aplicações mas eu n me lembro agora.

6 horas atrás, 97lcoutinho disse:

Como você mesmo falou, o terra do poste é diferente do terra da fonte porque ela isola o terra internamente e com isso o referencial de 0v é diferente. A pergunta é: se houver a queima da fonte de alimentação, a linha GND que sai da fonte e vai para a PCB não mais existirá, correto? Porque a fonte está com defeito e não mais fornece as linhas 12v e 0v, então, o varistor não tem mais referencial de 0v!! Certo?

Acho que sim (nunca tive uma curiosidade ou interesse nessa questão exatamente), mas nem se preocupa, porque no momento que a fonte queima ela n vai fornecer mais nada de alimentação e dai n vai precisar proteger mais nada.

6 horas atrás, 97lcoutinho disse:

Nesse caso eu não preciso colocar, já que vou utilizar DPS. Correto?

Certo, mas se quiser pode continuar com os varistores que eu desenhei e colocar um entre o fase e neutro (que na verdade esqueci de desenhar), porque o DPS vai te proteger no caso de raios, mas no caso de aumento de tesão da rede (motor de alta potencia comutando, manobras da subestação, e outras coisas que podem acontecer dependendo da onde você mora) o DPS n vai agir, mas o varistor vai.