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イイね!
2009年10月09日

アーシングとフェライトコア

アーシングとフェライトコア mistbahnは元ノイジシャンである。

「ノイジシャン」="noisician"。
ノイズを演奏するミュージシャンもしくはアンチ・ミュージシャンのことである。

以下、作品例。

PC用プリンタのノイズのみを素材として作成したトラック「fomentation」

主旋律以外は洗濯機のノイズのみを素材として作成したトラック「pleroma」



・・・そんな元ノイジシャンな私だが、最近はノイズと格闘することが多い。

排気音だとか、メカニカルノイズだとか、ロードノイズだとかの「騒音」という名のノイズは大歓迎なのでアンダーコート(メルシート)を剥がしたり、トーボード・インシュレータを撤去したりしているわけだが、仕事では、計測器に混入する電気的なノイズと格闘することがしばしば、である。

そんな背景から、以前にもブログに書いたが、アーシングに対しては否定派ではない。

クルマは数多のセンサにより成り立っているからだ。
エアフロセンサからの微弱信号(たぶんノイズにはとても弱い)を元に燃料噴射量から点火時期、バルブタイミングまで決定している。
インマニ圧センサだってノイズに強いとは言い難い。
(回転検出と、温度関係は割とノイズには強いケド・・・・)


ノイズ除去は、グラウンドを一本落とすだけで実現する場合も多々あるので、アース線をあちこちに引き回すという行為が全く無駄だとは思わない。

しかし、グラウンドを浮かすことで解決するノイズの問題も非常に多いので、きちんと計測しながらのアーシングじゃないと、きっと裏目に出ることもかなり多いんだろう。
オルタネータや点火プラグなどのノイズ源へのアーシングが有効とされるソースを良く見かけるが、ヘタするとコモンモードノイズが増大するだけで、ノイズから守りたい機器がノイズまみれとなる可能性もある。
アーシングという行為は肯定するけど、中途半端にするならやめといた方が良いと思う。


ハイブリッド車にはインバータというこの上ないノイズ源があるため、アーシングが非常に重要となるが、そこは流石にメーカが苦労しながら最適解を導きだしているハズなので、迂闊なことをするとそれこそ裏目に出るんじゃないかと思う。


さて、写真はフェライトコア。
トロイダルコアなんて呼び方もある。
分割構造でケーブルを挟むことのできるのはクランプコアなどの名前で売られてる。
USBケーブルの両端や、ノートPCの電源ケーブルなんかについているアレだ。
写真は、仕事で、ノイズ対策のためにたくさん仕入れてきたものの一部。

フェライトコアにケーブルを巻きつけると、高周波のノイズを熱に変換してくれるフィルタとしての役割を果たしてくれる。
ケーブルをコアに巻く回数で効果のある周波数や減衰量を変えて使う。


一部で、アーシングのアース線にフェライトコアをかますのが流行っているが、果たしてどうなんだろうか?

フェライトコアは基本的に、ノイズ源となるサーボのケーブルだとか、デジタル信号線だとかにかますことで、それらが発する高調波ノイズを除去するのが一般的な使い方。
HKS EVC(=ステッピングモータ)の信号線なんかにかますと非常に効果的かも。
ECUの入出力にも有効かも。

でも、アース線へのコア追加はどうなんだろうか???
ノイズ源からアースに流れこんだコモンモードノイズの低減には役立つんだろうけど、コア追加によるアース線のインピーダンス上昇の弊害はないのだろうか???

各信号線へのコア追加は、重量増のデメリットはあっても、電気的にはメリットはあれど、デメリットは少ないと思うけど(オーディオケーブルなんかだとノイズと一緒に大事な音も失われてしまいそうだが)、アーシングへのフェライトコアは正直良くわからない。
(試してみたワケじゃないので、そんなに自信もって発言できない。そもそも電気屋ですらないので・・・・。詳しい方教えてください)



●自動車技術関連関連目次はこちら
ブログ一覧 | 技術論 | 日記
Posted at 2009/10/09 20:13:01

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この記事へのコメント

2009/10/09 21:20:27
確かBP/BLターボは排気側にも可変バルタイ機能があり、排気側ソレノイドバルブ周辺にアーシングが存在しますね。
GGAやBH9には排気側ソレノイドバルブもアーシング存在しません。

華子
コメントへの返答
2009/10/09 21:25:15
AVCS排気側は最近までノウハウが少なくて、ECUセッティングに苦労したもんです。
GRBがかなり参考になりましたが。

純正のアース線はボディアース、エンジンアースともにかなり細いですね。
元からあるものを太くする分には、重量増のデメリットはあれど、電気的なデメリットはないものと考えてます。
2009/10/09 21:48:28
お久しゅうございます。
暴れん坊、悪徳商会です。
いやいや、海賊には襲われるは、ホテル強盗に会うは
留置場にブチこまれるわで散々な毎日です。www
Σ(*゚Д`;)ア…ア…アッハァァァァァァァァ?!!

もともとあるアース線を太くする分には大変効果的(※)です。
(※注: ノーマル車は。弄ってる車は基本スペック違い過ぎてわかりません。w)
特に、バッテリー ~ ボディ間なんて100sqにするといいですね。
ほかは、38sqくらいで・・・。

pointです。
バッテリー ~ エンジン(オルタの止めボルト)間のアースを38sqにします。
そのとき、エンジン側はステーにアース止まってますがコレ撤去です。
直接、オルタの止めボルトに入れちゃいます。

あとは、左舷側にあるDIのアース集合も↑に接合。
純正DIは、アース容量不足してるっす・・・。ヽ(;´Д`)ノ
弄り倒してるmist号にも効果あるといいんですが・・・。(^^;

アース線にフェライト巻いてもかわりませんよ(^^;
気のせいです。

それより、オシロで見る限りではエアフロセンサの方が効果的なような・・・。
あ、ちなみに電スロにフェラやっちゃ駄目です。
他のモーター系も同様に基本的にはやっちゃ駄目です。
誤作動起す確立upです。
(確立的には、ほぼ零に近いですが)
たしか、どっかで信号鈍っちゃってエライことになります。(笑

ECUもやるなら電源ラインくらいで辞めとくのが得策かと。

この辺りのことは、やり尽くしました
(*´д`;)…
コメントへの返答
2009/10/09 22:48:34
お久しぶりです。
っちゅうか、コメント長っ!!!

私も海賊には会ってみたいもんです。
悪魔の実の能力者かな??

zoralさんには一度御教授頂いているので、私のB4のボディアースは38sqですよ。
エンジンアースは、当時やろうと思ってたんですが、結局、あれこれ外してアクセスするのが面倒で放置です。


フェライトコア、エアフロセンサに有効なのは同見解ですが、モータはダメっすか・・・・。
仕事で扱っているサーボモータやインバータにはモロに有効なんですけどねえ(インバータ用のフィルタコアは「直流リアクトル」とか「零相リアクトル」とかの商品名です)。
エンコーダ系に何か悪影響があるのかなあ????
2009/10/10 01:25:52
「洗濯機のノイズのみを素材として作成したトラック」のくだりで、ついこれを思い出してしまいました(失礼)。エントリ内でリンクされているcoolな音楽とは似ても似つかなくてごめんなさい。
http://www.nicovideo.jp/watch/sm5387551

…それはさておき工学系じゃないわたくしですが、概ね同様の見解です。劣化したものを引き直したりするのはアリだと思いますが、元々なかった部分への追加はリスキーでしょう。全ての信号波形をチェックしながら最適解を導き出そうというならともかく、ごくごく稀なまぐれ当たりを期待するに等しい気がします。

フェライトコアの追加も同様と思います。…もっとも何回も巻かずに素で噛ましているだけの事例も少なくなかったりするようですし、潜在的なデメリットがプラセボ効果を超えないのかも知れませんが。
コメントへの返答
2009/10/10 08:53:35
ニコ動、バカウケしました(笑)
面白すぎwwwww


一本一本、繋いだり浮かせたりしながら、ノイズの計測を行えば効果はあるかと思いますが、市販の何本もあるアース線を繋ぐのはリスキーですよねえ。

フェライトコアは、クランプコアに関しては巻かずに噛ますだけの使い方もあるので(線が太い場合など)、一概には言えませんが、どうせやるならアースよりも信号線で試した方が効果的に思えます。
2009/10/10 01:28:28
駄目だ・・・

基本、文系の人間にはチンプンカンプンだす。・゚・(pゝД;`q)・゚・
コメントへの返答
2009/10/10 08:54:47
中途半端な情報(私のブログ含む)にうっかり騙されるよりはチンプンカンプンな方が良いと思います(^_^)
2009/10/10 18:20:23
アーシング昔は馬鹿にしていたのですが、以前の車で実際に試してみて、アイドリング時の振動が減って驚いた経験があります。効果の原因はご指摘通り各種センサーにのるノイズが低減することにあると推定しています。ディジタル系とは異なり、1V程度の微弱なアナログ信号A/D変換する部位が、ノイズに対して脆弱なのでしょう。最近の車はメーカー純正で結構多くのアース線が接続されていて驚きます。トヨタ車の例ですが、エンジンルームも結構アース線が沢山あるのに、下回りもミッションケースあたりで、編組線を使ってアースされていました。
ご存じの通り、太いケーブルや編組線を使うのは表面積の大きいケーブルの高周波インピーダンスが低いためで、わざわざアース線に高周波インピーダンスを上げるフェライトコアを入れるのは意味がありません。
コメントへの返答
2009/10/11 08:48:17
仕事で苦労するのもやはりセンサ関連の微弱なアナログ信号へのノイズ混入です。
ノイズ源はインバータ、サーボ、AC100Vだったりしますが、クルマの場合はAC100Vの問題は考えなくて良いですよね。
パワーウインドウや電動シートなど、最近のクルマは膨大な数のモータが使われているので、これはノイズ源ですよね~。

やっぱりフェライトコアによるアース線の高インピーダンスは裏目ですか。
アース線へ流れる前の高周波ノイズは逆に逃げ場を失ってしまうことになりかねないですよね。
2009/10/11 12:48:34
はい。フェライトは意味無しだと思います。またアースをバッテリのGNDに繋ぐのも意味が無くボディに落とすべきだと思います。車の場合ノイズ源は車内が主で、しかもアース自体がそう強くありませんから難しいですね。
例えばサーボの駆動ノイズはモータ自体が発するノイズというよりも、モーターを駆動する電流と等しい電流がアンプに帰っていく必要があり、動力ケーブルだけではなく、様々な機器のアースを伝って戻っていくことがノイズとなるような場合もあります。機器のアースを強化することが必ずしも有効とはいえない場合もあるのはご存じと通りです

話は飛びますが、精度を上げるためには速めのADコンバータをスペックいっぱいの変換周期で動作させておくことで、必要なサンプリング周期毎に得られる数多くのデータにディジタルフィルタを施すことで、効率良くノイズを除去する手法も有効ですが、車にはあまり使われていそうな気がしません。
コメントへの返答
2009/10/11 22:07:18
バッテリーのGNDは意味ないですか??結局はボディアースがバッテリーのGNDに繋がっているので、ボディに落としてもバッテリーのGND側に落としても同じ・・・という意味なら理解できますが。

ノイズ源は信号線(送り)と戻り線とをツイストケーブルにしたりすると他への影響が減りますね。

クルマでデジタルフィルタリングが積極的に活用されないのはセンサ信号が収録目的ではなく、より高速な制御に用いられるからかと推測します。
2009/10/14 04:00:25
少し表現が稚拙だったかもしれません。高周波インピーダンスは表面積が大きい物はごく小さいので、車の鋼板部分のインピーダンスはとても小さく、わざわざバッテリまでケーブルで引っ張っていくよりも、適当なところでボディに落とした方が良い結果を得られることが多いだろう、との意味です。ADコンバータの件は、標準的なもので10数μs程度の変換速度ですから、多分これでも7000rpmで回るエンジンの制御であれば、ディジタルフィルタをかけるには十分だと思います。エンジン制御を専門外なので、当てずっぽの推定です。
制御系の車内LANの通信速度やECUに使っているプロセッサの演算能力もずいぶん遅いものを使っているものだと感じていましたが、実際にはエンジンってそんなに高速処理は不要な世界のようですね。
コメントへの返答
2009/10/14 08:21:11
なるほど!
確かによほどかイケてるアース線じゃなければボディの方がインピーダンス低そうですね!!
ボディ-マイナス間のアース線だけは太くて柔らかいものに換えてあるmist号は正解っぽいですね♪

ADCの件は、点火時期やバルブタイミングはクランク角で制御されるので、その分解能で決まるんでしょうね。
1回転あたりのストローク数を無視して単純計算すると、7000[rpm]÷60×360[°]=700
ああ、でもクランク角センサはパルスなのかな?やっぱり。

CANはHi-SpeedとLow-Speedとありますが、速度を要求されないところは125kbps~500kbpsと遅いですね。
Hi-Speedの方でも1Mbpsです。
FlexRayは10Mbpsがありますね。
2009/10/21 23:38:02
(;´Д`)アース話とズレますけど…

(*´Д`)ノイズ好きとお見受けいたしますた

(*´Д`)カッコイイイトラックれすねw
同じノイズでも暴力温泉な中原氏とかよかメロディアスでw
サンプリング満開のダムダムTVなんかは好きですがねw
コメントへの返答
2009/10/21 23:53:25
お褒め頂きありがとうございますw
最近は全く作ってないんですけどね。
アップライトベースで、娘のピアノに合わせてトトロやポニョを弾いてます(笑)

中原氏、懐かしいですね。
途中からは「物書き」としての中原氏の名前しか見てない気が・・・。
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