Mano tinklo filtro schema susideda iš kelių pakopų. Improved Medium Voltage Transient Voltage Surge Suppressor, EMC filtras ir tinklo DC offset blokavimas. Skamba sudėtingai, bet iš tikro viskas labai paprasta.

   Angliški terminai kaip Surge ir Spike yra įvairūs įtampos šuoliai galintys ir labai dažnai atsirandantys kiekvieno mūsų elektros tinkle.
   Surge - tai laikinas įtampos padidėjimas maždaug 10%-35% viršijantis leistinas ribas, bei trunkantis nuo 15 milisekundžių iki, netgi, keleto minučių. Surge gali tęstis ir palydėjus Spike šuolį.
   Spike yra taip pat įtampos padidėjimas, bet labiau trumpesnį laiko tarpą trunkantis šuolis. Jis smarkiai didesnis nei Surge. Spike įtampa gali siekti iki ir dažnai virš 5000V, bet paprastai trunka tik kelias milisekundes. Dėl tokio trumpo laiko, toks šuolis dažniausiai nepadaro žalos įrangai, tačiau pavydžiui gali trumpinti puslaidininkių tarnavimo laiką ir Jūsų naujai įsigytas audio įrenginys suges kaip tik pasibaigus garantiniam laikotarpiui. Čia tik vienas pavyzdys. Galimi įvairūs variantai. Šiuolaikiniai prietaisai gerai susitvarko su tokiais Spike šuoliais, bet dėka senų, neįžemintų butų, triukšmingų netoliese esančių pramoninių įrengimų (arba "triukšmingos" bobutės kaimynės dažnai junginėjančios elektrinę viryklę už sienos) bet koks papildomas filtravimas tik sumažins nereikalingą "stresą" muziką atkuriantiems įrenginiams.

   Medium Voltage Transient Voltage Surge Suppression yra įtampos Surge šuolių filtras. Tiesa, dalis Spike taip pat "pagaunama" ir dėl papildomo nuoseklaus EMC filtro naudojimo, kuris veikia kaip slopintuvas tiems nedideliems šuoliams, kurių neužfiksavo varistoriai, arba labai aukštiems Spike pikams. Galima sakyti dviejų laipsnių MOV sprendimas naudojamas įtampos šuoliams slopinti. Po pirmojo varistoriaus seka nedidelio induktyvo, kelių apvijų orinė ritė (taip pat papildomas surge slopinimas) ir vėl dar vienas varistorius. Dar du mažesni varistoriai nukreipia pikus į žemės laidą leisdami jiems tekėti atgal į tinklą ir taip apsaugo save nuo perteklinio šilumos išspinduliavimo. Dviems pagrindiniams MOV (varistoriams) naudojama LED indikacija. Nustojus šviesti šviesos diodams yra aišku, kad MOV reikia pakeisti naujais. Jie greičiausiai jau sudegę arba viršijo savo termines ribas sklaidydami įtampos pikus į šilumą. Taip - jie sudegė. Sudegė tikraja to žodžio prasme. MOV yra dažna gaisrų priežastis (na bent jau JAV). Kiekvienas MOV dėvisi su kiekvienu išsklaidytu piku. Gali užsiliepsnoti atvira ugnele. Dėl to kiekvieną filtrą būtina montuoti/konstruoti atsižvelgiant ir į saugumą. Dėl to pasirinkau varistorius su šiluminiu saugikliu. Tai leis stebėti varistorių būklę.
   Kaip veikia varistorius? Tai yra nuo įtampos priklausantis rezistorius - VDR. Kuomet įtampa ant varistoriaus tampa didesne nei nustatyta, jo aukšta varža ima staigiai mažėti ir tampa ypač maža. Žemaomė varža pajungta į tinklą tampa kaip šuntas ir įtampa pakrinta. Pasiekus jam numatytą įtampą varistoriaus varža vėl atsistato į aukštą. Varžos pasikeitimas vyksta greitai, greičiau nei 1ms.

   Sekanti dalis tai EMC filtras. EMI ir EMS triukšmams slopinti. EMC - bendras terminas apimantis EMI ir EMS. EMC - Electromagnetic Compatibility. Elektromagnetinis spinduliavimas bei atsparumas jam. Papildomas EMC filtras padeda stipriau apsisaugoti nuo išorinio spinduliavimo, patiems prietaisams sumažinti triukšmų kiekį išsiunčiamą atgal į elektros tinklą. Filtras susideda iš galingo droselio (priklauso nuo planuojamos jungti apkrovos galingumo), dviejų X2 tipo kondensatorių, dviejų Y2 tipo kondensatorių (kartu su droseliu formuoja žemų dažnių filtrą common-mode triukšmams slopinti) ir dviejų rezistorių sujungtų nuosekliai skirtų iškrauti kondensatorius. Komponentai turi būti kruopščiai parenkami. Teoriškai galime lengvai pasiekti apie 50dB slopinimą (apie 300 kartų) tiek Common-mode (-3dB ties 18KHz) tiek Differential-mode triukšmams (-3dB ties 35KHz). Tinkamai ekranavus filtrą ir naudojant ekranuotus (arba kitokių technologijų - pavyzdžiui pintus) kabelius dar didesnį slopinimą.

   Po įtampos šuolių ir EMC filtro stovi DC offset'o blokavimo schema. Pasitaiko, kad tinklo transformatorius burzgia. Tai gali būti dėl jo prasto pagaminimo arba dėl pastovios įtampos dedamosios (DC offset) mūsų elektros tinkle. Ji gali atsirasti pavyzdžiui dėl nevienodo fazių apkrovimo. Vadinasi transformatorius gali kartais burgzti, o kartais ir ne. DC offset siekia netgi iki 1,5V. Čia jau nemažas offset. Visa tai blokuoja mano tinklo filtre esanti nedidelė schema. Šioje vietoje jau reikia šiek tiek paskaičiuoti parenkant kondensatorių talpumą ir diodus. Du kondensatoriai sujungti nuosekliai, kas formuoja bipolį su dvigubai mažesne talpa. Čia kondensatoriai veikia kaip DC blokatorius, bet ne diodai. Diodai formuoja įtampos kritimą kondensatoriams. Dėl to galime naudoti kondensatorius su nedidele įtampa. Diodai taip pat riboja ir kondensatorių pikines sroves. Kai srovė padidėja, taip pat padidėja ir įtampos kritimas ant kondensatorių. Diodai taps laidūs jeigu įtampa viršys dviejų diodų sujungtų nuosekliai Vf. Trumpam laikui diodai gali "apturėti" apie 50A sroves. Jeigu konstruojamas filtras nedidelio galingumo, na kokių 200-300W, tuomet DC blokatorius nereikalingas, nes nedidelės galios transformatoriai ne tokie jautrūs kaip didesnės galios. Pats nenaudoju galingų transformatorių, bet prie filtro pridėti DC offset blokavimo schemutę kainavo labai nedaug. Niekada negali žinoti ką teks prijungti ar ateity konstruoti.

   Štai ir visas filtras. Prieš filtrą bus naudojami saugikliai ant abiejų, fazės ir nulio laidų. Taip pat 4 vienetai "Shuko" lizdai su kondensatoriumi prie kiekvieno lizdo fazės ir nulio kontaktų tiesiogiai. Net ir vienas kondensatorius veikia kaip atskiras filtras! Toks atskiras filtras tarnaus kiekvienam pajungtam įrengimui atskirai ir neleis silpniems triukšmams keliauti iš vieno lizdo į kitą. Galima naudoti ir po kompiuterinio maitblokio filtrą jį šiek tiek modifikavus. Papildomai pajungiamas 0,47mF kondensatorius ir lygiagrečiai jam varža - 470K. Kartais taip jau būna netgi ir padaryta. Visam filtrui privalomas ekranavimas. Čia gali būti sunkiausia užduotis. Geriausias ekranavimas - lieto metalo. Be jokių sudūrimo siūlių, bet tai mažai įmanoma DIY sąlygomis, tad teks tenkintis kiekvieno konstruotojo išmanumu ir galimybėmis.

   Ekranavimas - aukšto dažnio elektromagnetinio spinduliavimo sugėrimas arba atspindėjimas nuo ekrano. Ekranavimui paprastai naudojami metalai. Elektrinis metalo laidumas nėra svarbus terminas geram ekranavimui. Metalai naudojami kaip atspindinti medžiaga dėl juose esančių laisvųjų elektronų. Kad nenaudoti storo metalo sienelių (svoris) metalai specialiai apdirbami. Dažnai papildomas apdirbimas nėra atsparus pažeidimams - braižymams arba trinčiai. Kitas būdas - sugėrimo būdas. Naudojami aukšto magnetinio pralaidumo metalai, oksido plėvelės. Tokie paprastai kainuoja, nėra lengvai gaunami.
   Auksas, sidabras, varis bei aliuminis puikiai tinka atspindinčiam ekranavimo tipui dėl jų aukšto laidumo. Superlydiniai bei mu-metalai tinka sugėrimui dėl jų aukšto magnetinio pralaidumo. Didėjant dažniui atspindėjimo nuostoliai mažėja, o sugėrimo nuostoliai priešingai - didėja. Taigi iš esmės DIY prieinamiausia yra varis arba aliuminis. Jei vario elektrinis laidumas - 1, tai aliuminio - 0,61. Magnetinis pralaidumas - vienodas. Varis vistiek pakankamai brangus metalas. Galimybės jo gauti neturiu. Reikia pirkti pilna kaina. O priėjimas prie aliuminio yra - ties juo ir apsistosiu. Konstruojant ekranavimo dėžutę stenkitės sumažinti siūlių skaičių, arba jas paslėpti laiptuojant sujungimus. Taip gaunami Slot (kišenėlės) tipo rezonatoriai, Jie slopinimo atžvilgiu veikia geriau negu tik priglaustos metalo sienelės. Kitas būdas tai matrioška. Arba indelis indelyje. Ekranuotą filtrą patalpinkite metalinėje dėžėje, kuri ir turėdama nemažai siūlių ir sudūrimų veiks kaip papildomas ekranas.  Vidų, arba siūles galima išklijuoti varine limpančia izoliacija. Aš ketinu naudoti lieto aliuminio dėžutę. Tokias gamina pavyzdžiui Hammond. Jokių siūlių išskyrus dangtelis daugiau nėra. Dangtelį pakeis aliuminė plokštė su ant jos sumontuotu saugikliu ir DIN bėgeliu su kontaktinėmis kaladėlėmis laidams prisukti.

   Kiekvienas prietaisas turi turėti po filtrą viduje. Pabrėžiu - kiekvienas. Jeigu vienas prietaisas filtrą turi, o kitas ne - išorinis filtras būtinas. Jeigu prietaisuose filtrų nėra ir naudojamas išorinis filtras reikalingi ir ekranuoti maitinimo laidai. Kiekvienas neekranuotas gaudys triukšmus kaip antena. Išorinio filtro naudingumas elektromagnetiniam ekranavimui kris. Bet tik iš EMC pusės žiūrint.
   Berašant straipsnelį sulaukiau ir kelių DIY entuziastų elektronių laiškų. Kol pilnai baigsiu manau bus ir daugiau parašysiančių. Vienas pagrindinis klausimas - ar toks filtras apsaugo nuo žaibo. Atsakymas paprastas - NE. Nuo žaibo neapsaugo niekas. Jeigu žaibas smogs labai arti tai ne tik aparatūra suges bet ir rankose laikomas sausainis iškris. Naudojami tarpblokiniai sujungimai, įžeminimai, arba jų nebuvimas , tinklo kabeliai, ir žaibolaidžiai (geras dalykas tokį turėti) yra žaibo keliai. Naudojant tiklo filtrą reikia tikėtis, kad jis bus pirmasis kuris sudegs ar nusprogs, bet ne Jūsų aparatūra. Kažkas tikrai turi sugesti pagavus "žaibo kirtį" (kaip išsireiškė peliukas iš animacinio filmuko "Ratatouille"). Kad nenusibostų skaityti pliko teksto, pabraižiau kas gali atsitikti pagavus žaibo sukeltą įtampos spyglį (Spike) ir naudojant padrikus tinklo filtrus prietaisuose.

   Tai dažnas trijų MOV jungimas filtruose, kurie įtampos šuolius nukreipia į  žemės laidą. Esant aukštos įtampos šuoliui labai dideli įtampos skirtumai susikuria žemės laido išvedžiojimuose. Kuomet signaliniai ar tarpblokiniai laidai jungia skirtingose rozetėse ar tinklo šakose prijungtus įrenginius, jų interfeisai gali tiesiog sugesti tarp žemių atsiradus tokiai aukštai įtampai. Dėl to realiai daugybė tinklo filtrų, ar taip vadinamų kondicionierių (Mains Conditioner) yra efektingi jau vien dėl prietaisų pajungimo į tą patį šakotuvą. Tokia aprašyta situacija ne tik kad neapsaugo, bet dar ir padidina riziką gedimui.

   Štai keletas filtro gamybos eigos nuotraukų, bei kaip atrodo jau sulituotas filtras. 

   Taigi liko paskutinė - trečioji dalis. Joje aprašysiu kaip parinkti komponentus tinklo filtrui bei išbandysiu savąjį. Taip pat šiek tiek apie problemas neturintiems įžeminimo namuose ir ketinantiems naudoti tokį filtrą. Iki šiol tekstas buvo rašomas turint omeny, kad tinklo filtras naudojamas tinkamai įžeminus. Deja, toks malonumas ne pas visus.  

2013.10.14