mAssa, mEssa a terra e Ground Loop
Inviato: mar feb 23, 2010 2:01 pm
Premetto che sono iscritto da poco a questo forum, ma pian paino mi sto leggendo molti post, anche quelli più datati...
Leggendo qua e là mi sono accorto che qualche volta si fa un po’ di confusione tra mEssa a terra, mAssa e "mAssa a terra".
In alcuni post si fa poi riferimento a disturbi audio (fruscio) nelle connessioni di segnale tra apparati (es. cd/dvd e cp).
In altri ancora si parla di come ottimizzare la distribuzione della catena audio (ampli in cabina, ampli a ridosso delle casse, cavi schermati, cavi di segnale da infilare in tubi metallici messi a terra per eliminare i disturbi...).
Credo si possa cercare di fare un pò di ordine... e ci vorrei provare!
Iniziamo facendo un pò di chiarezza sulla terminologia: per mEssa a terra si intende la situazione in cui tutti i corpi metallici e conduttori sono posti al potenziale di terra, cioè praticamente collegati al cavo giallo/verde dell'impianto elettrico, il quale a sua volta afferisce a una serie di paline metalliche piantate nel terreno secondo una serie di specifiche norme che garantiscono l'efficienza del collegamento.
Ben diverso è il concetto di mAssa: in campo elettrotecnico/elettronico con mAssa si intende il riferimento comune, generalmente posto a zero volt, di una scheda o un sistema elettronico. In pratica è il riferimento in base al quale vengono misurati tutti gli altri segnali del sistema. Esempio "stupido": io sono alto 1.75metri RISPETTO al livello del suolo su cui sono poggiato. Se però mi trovo su una montagna alta 1000metri RISPETTO al livello del mare, allora posso anche dire che io sono alto 1001.75metri rispetto al livello del mare! Le due informazioni sono congrueni: tutto sta nello specificare il RIFERIMENTO rispetto a cui si fa una misura.
Per quanto riguarda gli impianti elettrici e i sistemi elettronici esistono quindi la mEssa a terra e le mAssa, mentre non ha senso parlare di mAssa a terra, che al massimo in italiano sarebbe un (grosso) oggetto poggiato al suolo...
Nei sistemi commerciali audio (ma anche video, di automazione, ecc...) la mAssa, cioè il riferimento in base a cui il sistema interpreta poi tutti i segnali, è solitamente posto a zero, cioè (per convenzione) al potenziale di terra: questo significa che in ogni apparecchio esiste UN (e uno solo) punto preciso in cui sono collegate fisicamente tra loro il conduttore di mAssa (solitamente la calza dei cavi) e quello di mEssa a terra (solitamente il telaio metallico dell'apparecchio).
E' importante che il punto in cui mAssa e mEssa a terra sia UNO SOLO per evitare di creare anelli di massa.
Cosa sono gli anelli di massa? Se si collega la mAssa a due punti diversi del telaio si crea un circuito chiuso, in gergo spira, che presenta due problemi.
In primis in una spira può circolare una corrente (anche piccolissima) proprio perchè questa è un circuito chiuso. Questa corrente può dipendere dalla non perfetta equipontezialità tra mAssa e mEssa a terra (cioè ci possono essere anche pochi millivolt, se non volt) di differenza tra la mAssa e il potenziale di terra prima che questi vengano connessi assieme. In questo caso connettendo assieme mAssa e mEssa a terra con un cavo (cioè una resistenza) si instaura un percorso in cui fluirà per forza una corrente (una differenza di potenziale ai capi di una resistenza genera per forza un passaggio di corrente nella resistenza stessa). Questa corrente "libera" di circolare lungo la spira creatasi genera a sua volta un campo elettrico e un campo magnetico (campo elettrico e magnetico sono indissolubilmente legati tra loro) che a loro volta possono introdurre disturbi nelle apparecchiature.
In secondo luogo una spira (anelo chiuso) si comporta come un'antenna, captando e tutti i possibili disturbi elettromagnetici presenti nell'ambiente circostante (trasmissione radio, segnale GSM, disturbi elettromagnetici irradiati da altre apparecchiature come la rete elettrica a 50Hz, l'arco voltaico all'interno della lampada a scarica del proiettore e/o delle lampade al neon, i disturbi degli alimentatori switching...) inserendoli nel circuito. In questo caso un disturbo irradiato (cioè che si propaga in aria) viene accoppiato al circuito diventando un disturbo condotto (cioè che si propaga per conduzione elettrica lungo i cavi).
Abbiamo quindi capito che per limitare l'accoppiamento di disturbi indesiderati bisogna evitare la formazione di spire.
All'interno delle apparecchiature commerciali il problema non si pone: tutti i costruttori sono attenti a connettere mAssa e potenziale di terra in un unico punto. Semmai bisogna prestare molta attenzione a questo dettaglio quando si apportano modifiche ad apparecchi esistenti o quando si "accrocchiano" dispositivi fatti in casa, magari inserendoli in un contenitore metallico perché “ci hanno detto” o “abbiamo letto” che questo schema dai disturbi esterni.
Il problema può semmai sorgere quando parti diverse e distanti di un impianto audio sono alimentate, e messe a terra in punti diversi. Questo può accadere ad esempio quando montando un impianto in un cinema o un teatro, si alimentano i finali di potenza dal palco, mentre la sorgente audio (cp o mixer) è alimentata dalla cabina di proiezione (o regia) posta a fondo sala. In questo modo si crea un GROUND LOOP (anello di massa) che altro non è che una enorme spira. Infatti collegando i cavi di segnale dal cp (o mixer) ai finali, si crea un percorso chiuso di conduttori (linea tratteggiata nella figura sottostante): telaio del mixer collegato alla mEssa a Terra, mAssa del mixer (o cp) collegata al telaio ( e quindi a terra), mAssa del mixer collegata alla mAssa dei finali attraverso la calza del cavo di segnale, mAssa dei finali collegata al telaio dei finali, telaio dei finali collegato alla mEssa a Terra, mEssa a terra dei finali ricollegata alla mEssa a terra del mixer tramite decine o centinaia di metri di cavo giallo/verde dell’impianto elettrico del cinema che “prima o poi” affluiranno tutti alla sbarra di rame che funge da collettore della mEssa a terra.
Purtroppo l'accoppiamento di disturbi indesiderati è proporzionale all'area della spira (spira grande = grande capacità di accoppiamento soprattutto alle basse frequenza, che poi sono quelle che rientrano nello spettro audio udibile).
Per ovviare a questo inconveniente sarebbe consigliabile alimentare l’intero impianto da un unica
presa, ma siccome questo non è quasi mai possibile si può ricorrere ad appositi disaccoppia tori di segnale, il cui funzionamento si basa sull’utilizzo di trasformatori di isolamento. In alternativa molti amplificatori professionali presentano l’opzione “Ground Lift”: si tratta di un interruttore che scollega la calza della cavo di segnale (cioè la mAssa) dalla terra dell’apparecchio, aprendo la spira. Il suo utilizzo è “banale”: si fanno semplicemente diverse prove spostando l’interruttore per vedere in quale posizione il rumore è ridotto al minimo.
NB: Qualcuno potrebbe pensare che la cosa migliore per spezzare un anello di massa sia rimuovere la messa a terra dalla regia o dal palco: ASSOLUTAMENTE DA NON FARE!!!!! Per ipotesi pensiamo a cosa succederebbe scollegando la mEssa a terra dai finali: questi riceverebbero la mEssa a terra solo attraverso la calza del cavo di segnale (cioè il conduttore di mAssa) proveniente dal cp, ma tale cavo non ha una sezione adatta a scaricare a terra eventuali correnti disperse (provate a confrontare la calza di un cavo “microfonico” e il filo giallo-verde della terra in un cavo per l’allacciamento alla rete elettrica…). In caso di corto circuito verso terra del finale (la fase che per esempio si scollega dal morsetto e si appoggia alla carcassa metallica dell’amplificatore) si rischia non solo di danneggiare gli apparecchi collegati ma anche di rimanere folgorati! Infatti nel brevissimo (si spera…) lasso di tempo tra il corto circuito verso terra e l’intervento dell’interruttore differenziale nel quadro elettrico, tutta la corrente fluisce dal finale in corto lungo il conduttore di mAssa (calza del cavo microfonico), raggiungerà il cp e tutto ciò che vi è collegato e finalmente si scaricherà a terra… nel caso migliore… Nel frattempo in TUTTI gli apparecchi collegati il potenziale di mAssa anziché essere a quello di terra (0Volt) si sarà portato a quello della fase in corto (230Volt) …
Aspetto commenti soprattutto da moderatori e amministratore: come potete vedere dai miei interventi non sono molto ferrato in materia “video”, ma me la cavo meglio con audio e alimentazione elettrica! Se l’articolo piace e va bene mi piacerebbe anche parlare di altre cosette tipo connessioni audio bilanciate/sbilanciate e altri “sassolini” che ho nella scarpa: quanti di voi accendono i finali, il cp, il monitor ecc uno a uno attraverso i loro interruttori e quanti invece lasciano sempre tutti gli interruttori su “on” accendendo e spegnendo l’intero rack dall’interruttore magneto-termico sul quadro?
Paolo
Leggendo qua e là mi sono accorto che qualche volta si fa un po’ di confusione tra mEssa a terra, mAssa e "mAssa a terra".
In alcuni post si fa poi riferimento a disturbi audio (fruscio) nelle connessioni di segnale tra apparati (es. cd/dvd e cp).
In altri ancora si parla di come ottimizzare la distribuzione della catena audio (ampli in cabina, ampli a ridosso delle casse, cavi schermati, cavi di segnale da infilare in tubi metallici messi a terra per eliminare i disturbi...).
Credo si possa cercare di fare un pò di ordine... e ci vorrei provare!
Iniziamo facendo un pò di chiarezza sulla terminologia: per mEssa a terra si intende la situazione in cui tutti i corpi metallici e conduttori sono posti al potenziale di terra, cioè praticamente collegati al cavo giallo/verde dell'impianto elettrico, il quale a sua volta afferisce a una serie di paline metalliche piantate nel terreno secondo una serie di specifiche norme che garantiscono l'efficienza del collegamento.
Ben diverso è il concetto di mAssa: in campo elettrotecnico/elettronico con mAssa si intende il riferimento comune, generalmente posto a zero volt, di una scheda o un sistema elettronico. In pratica è il riferimento in base al quale vengono misurati tutti gli altri segnali del sistema. Esempio "stupido": io sono alto 1.75metri RISPETTO al livello del suolo su cui sono poggiato. Se però mi trovo su una montagna alta 1000metri RISPETTO al livello del mare, allora posso anche dire che io sono alto 1001.75metri rispetto al livello del mare! Le due informazioni sono congrueni: tutto sta nello specificare il RIFERIMENTO rispetto a cui si fa una misura.
Per quanto riguarda gli impianti elettrici e i sistemi elettronici esistono quindi la mEssa a terra e le mAssa, mentre non ha senso parlare di mAssa a terra, che al massimo in italiano sarebbe un (grosso) oggetto poggiato al suolo...
Nei sistemi commerciali audio (ma anche video, di automazione, ecc...) la mAssa, cioè il riferimento in base a cui il sistema interpreta poi tutti i segnali, è solitamente posto a zero, cioè (per convenzione) al potenziale di terra: questo significa che in ogni apparecchio esiste UN (e uno solo) punto preciso in cui sono collegate fisicamente tra loro il conduttore di mAssa (solitamente la calza dei cavi) e quello di mEssa a terra (solitamente il telaio metallico dell'apparecchio).
E' importante che il punto in cui mAssa e mEssa a terra sia UNO SOLO per evitare di creare anelli di massa.
Cosa sono gli anelli di massa? Se si collega la mAssa a due punti diversi del telaio si crea un circuito chiuso, in gergo spira, che presenta due problemi.
In primis in una spira può circolare una corrente (anche piccolissima) proprio perchè questa è un circuito chiuso. Questa corrente può dipendere dalla non perfetta equipontezialità tra mAssa e mEssa a terra (cioè ci possono essere anche pochi millivolt, se non volt) di differenza tra la mAssa e il potenziale di terra prima che questi vengano connessi assieme. In questo caso connettendo assieme mAssa e mEssa a terra con un cavo (cioè una resistenza) si instaura un percorso in cui fluirà per forza una corrente (una differenza di potenziale ai capi di una resistenza genera per forza un passaggio di corrente nella resistenza stessa). Questa corrente "libera" di circolare lungo la spira creatasi genera a sua volta un campo elettrico e un campo magnetico (campo elettrico e magnetico sono indissolubilmente legati tra loro) che a loro volta possono introdurre disturbi nelle apparecchiature.
In secondo luogo una spira (anelo chiuso) si comporta come un'antenna, captando e tutti i possibili disturbi elettromagnetici presenti nell'ambiente circostante (trasmissione radio, segnale GSM, disturbi elettromagnetici irradiati da altre apparecchiature come la rete elettrica a 50Hz, l'arco voltaico all'interno della lampada a scarica del proiettore e/o delle lampade al neon, i disturbi degli alimentatori switching...) inserendoli nel circuito. In questo caso un disturbo irradiato (cioè che si propaga in aria) viene accoppiato al circuito diventando un disturbo condotto (cioè che si propaga per conduzione elettrica lungo i cavi).
Abbiamo quindi capito che per limitare l'accoppiamento di disturbi indesiderati bisogna evitare la formazione di spire.
All'interno delle apparecchiature commerciali il problema non si pone: tutti i costruttori sono attenti a connettere mAssa e potenziale di terra in un unico punto. Semmai bisogna prestare molta attenzione a questo dettaglio quando si apportano modifiche ad apparecchi esistenti o quando si "accrocchiano" dispositivi fatti in casa, magari inserendoli in un contenitore metallico perché “ci hanno detto” o “abbiamo letto” che questo schema dai disturbi esterni.
Il problema può semmai sorgere quando parti diverse e distanti di un impianto audio sono alimentate, e messe a terra in punti diversi. Questo può accadere ad esempio quando montando un impianto in un cinema o un teatro, si alimentano i finali di potenza dal palco, mentre la sorgente audio (cp o mixer) è alimentata dalla cabina di proiezione (o regia) posta a fondo sala. In questo modo si crea un GROUND LOOP (anello di massa) che altro non è che una enorme spira. Infatti collegando i cavi di segnale dal cp (o mixer) ai finali, si crea un percorso chiuso di conduttori (linea tratteggiata nella figura sottostante): telaio del mixer collegato alla mEssa a Terra, mAssa del mixer (o cp) collegata al telaio ( e quindi a terra), mAssa del mixer collegata alla mAssa dei finali attraverso la calza del cavo di segnale, mAssa dei finali collegata al telaio dei finali, telaio dei finali collegato alla mEssa a Terra, mEssa a terra dei finali ricollegata alla mEssa a terra del mixer tramite decine o centinaia di metri di cavo giallo/verde dell’impianto elettrico del cinema che “prima o poi” affluiranno tutti alla sbarra di rame che funge da collettore della mEssa a terra.
Purtroppo l'accoppiamento di disturbi indesiderati è proporzionale all'area della spira (spira grande = grande capacità di accoppiamento soprattutto alle basse frequenza, che poi sono quelle che rientrano nello spettro audio udibile).
Per ovviare a questo inconveniente sarebbe consigliabile alimentare l’intero impianto da un unica
presa, ma siccome questo non è quasi mai possibile si può ricorrere ad appositi disaccoppia tori di segnale, il cui funzionamento si basa sull’utilizzo di trasformatori di isolamento. In alternativa molti amplificatori professionali presentano l’opzione “Ground Lift”: si tratta di un interruttore che scollega la calza della cavo di segnale (cioè la mAssa) dalla terra dell’apparecchio, aprendo la spira. Il suo utilizzo è “banale”: si fanno semplicemente diverse prove spostando l’interruttore per vedere in quale posizione il rumore è ridotto al minimo.
NB: Qualcuno potrebbe pensare che la cosa migliore per spezzare un anello di massa sia rimuovere la messa a terra dalla regia o dal palco: ASSOLUTAMENTE DA NON FARE!!!!! Per ipotesi pensiamo a cosa succederebbe scollegando la mEssa a terra dai finali: questi riceverebbero la mEssa a terra solo attraverso la calza del cavo di segnale (cioè il conduttore di mAssa) proveniente dal cp, ma tale cavo non ha una sezione adatta a scaricare a terra eventuali correnti disperse (provate a confrontare la calza di un cavo “microfonico” e il filo giallo-verde della terra in un cavo per l’allacciamento alla rete elettrica…). In caso di corto circuito verso terra del finale (la fase che per esempio si scollega dal morsetto e si appoggia alla carcassa metallica dell’amplificatore) si rischia non solo di danneggiare gli apparecchi collegati ma anche di rimanere folgorati! Infatti nel brevissimo (si spera…) lasso di tempo tra il corto circuito verso terra e l’intervento dell’interruttore differenziale nel quadro elettrico, tutta la corrente fluisce dal finale in corto lungo il conduttore di mAssa (calza del cavo microfonico), raggiungerà il cp e tutto ciò che vi è collegato e finalmente si scaricherà a terra… nel caso migliore… Nel frattempo in TUTTI gli apparecchi collegati il potenziale di mAssa anziché essere a quello di terra (0Volt) si sarà portato a quello della fase in corto (230Volt) …
Aspetto commenti soprattutto da moderatori e amministratore: come potete vedere dai miei interventi non sono molto ferrato in materia “video”, ma me la cavo meglio con audio e alimentazione elettrica! Se l’articolo piace e va bene mi piacerebbe anche parlare di altre cosette tipo connessioni audio bilanciate/sbilanciate e altri “sassolini” che ho nella scarpa: quanti di voi accendono i finali, il cp, il monitor ecc uno a uno attraverso i loro interruttori e quanti invece lasciano sempre tutti gli interruttori su “on” accendendo e spegnendo l’intero rack dall’interruttore magneto-termico sul quadro?
Paolo