Aterramento, ruído e segurança

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1 Page 1 of 5 Aterramento, ruído e segurança Informação técnica para usuários de produtos de áudio profissional da Yamaha O aterramento inadequado pode criar risco mortal. Mesmo que não venha a causar perigo, os loops de terra são a causa mais comum de ruído ( hum ) da rede elétrica nos sistemas de áudio. Portanto, é útil aprender sobre aterramento, e usar esse conhecimento. O que é um loop de terra? Um loop de terra ( ground loop ) ocorre quando existe mais de um caminho de aterramento entre duas partes do equipamento. O caminho duplo forma o equivalente ao loop de uma antena, que muito eficientemente capta as correntes de interferência. A resistência dos terminais transformam essa corrente em flutuações de voltagem, e por causa disso a referência de terra no sistema deixa de ser estável, e o ruído aparece no sinal. Os loops de terra podem ser eliminados? Mesmo engenheiros de áudio experientes podem ter dificuldade em isolar os loops de terra. Às vezes, em equipamentos de áudio mal projetados (mesmo equipamentos caros), os loops de terra ocorrem dentro do chassis do equipamento, mesmo este possuindo entradas e saídas balanceadas. Nesse caso, pouco se pode fazer para eliminar o hum a menos que a fiação interna de aterramento seja refeita. Os equipamentos da Yamaha são projetados com muito cuidado em relação ao aterramento interno. Você deve evitar equipamentos de áudio profissional com conexões não balanceadas (a menos que todos os equipamentos estejam muito próximos, conectados à mesma linha da rede elétrica, e não sujeitos a campos fortes de indução da rede elétrica). Na verdade, se todas as conexões forem balanceadas e o equipamento tiver sido projetado e construído adequadamente, os loops de terra externos não induzirão ruído. Pelo fato dos equipamentos Yamaha serem menos suscetíveis a problemas com loops de terra, em geral é mais fácil e mais rápido colocá-los em operação. A Fig.1 ilustra uma situação típica de loop de terra. Dois equipamentos interconectados estão ligados a tomadas de energia em lugares separados, e o terceiro pino está aterrado em cada uma delas. O caminho do aterramento das tomadas e o caminho do aterramento pela blindagem do cabo formam um loop que pode captar interferência. Se o equipamento não tiver sido bem construído, essa corrente (que age como sinal) circulando pelo aterramento atravessa caminhos que não deveriam conter qualquer sinal. Essa corrente, por sua vez, modula o potencial da fiação de sinal e produz então ruídos e hum que não podem ser separadas facilmente do sinal propriamente dito, no equipamento afetado. O ruído, portanto, é amplificado junto com o sinal.

2 Page 2 of 5 O que fazer para evitar os loops de terra? Existem quatro abordagens para se tratar o aterramento em sistemas de áudio: ponto único, multi-ponto, flutuante, e blindagem telescópica. Cada uma tem vantagens específicas em diferentes tipos de sistemas. A Fig.2 ilustra o aterramento por ponto único. O aterramento do chassis de cada equipamento individual é conectado ao terra da tomada; o sinal de aterramento é ligado entre os equipamentos e conectado ao terra num ponto central. Essa configuração é muito eficaz para eliminar ruídos da rede elétrica e de chaveamento, mas é mais fácil usar em instalações permanentes. O aterramento por ponto único é muito usado em instalações de estúdio, e é também eficaz em fiações de racks individuais de equipamentos. No entanto, é quase impossível implementá-lo em sistemas de sonorização complexos e portáteis. A Yamaha não recomenda esse esquema em seus equipamentos de sonorização. O aterramento multi-ponto (Fig.3) é o encontrado em equipamentos com conexões não balanceadas nos quais o aterramento é ligado ao chassis. É um esquema muito simples na prática, mas não muito confiável, particularmente se a configuração do sistema é alterada freqüentemente. Os sistemas com aterramento multi-ponto que empregam circuitos balanceados com equipamentos projetados adequadamente em geral não apresentam problemas de ruído. Este esquema é adequado para a maioria dos equipamentos Yamaha. A Fig.4 mostra princípio do terra flutuante. Observe que o sinal de aterramento está completamente isolado do terra propriamente dito. este esquema é útil quando o terra contém ruído excessivo. No entanto, ele depende do estágio de entrada do equipamento rejeitar a interferência induzida nas blindagens dos cabos, e dessa forma é preciso que o circuito de entrada seja o melhor possível.

3 Page 3 of 5 A Fig.5 ilustra o princípio da blindagem telescópica. Este esquema é muito eficaz para eliminar loops de terra. Quando o ruído entra numa blindagem conectada apenas à terra, aquele ruído não pode entrar no caminho do sinal. Para implementar esse esquema é preciso ter linhas balanceadas e transformadores, uma vez que o aterramento não é compartilhado entre os equipamentos. Uma desvantagem é que os cabos podem não ser iguais, pois alguns podem ter a blindagem conectada em ambas as extremidades, e outros não, dependendo do equipamento, o que torna mais complicado a escolha dos cabos na montagem e desmontagem de sistemas portáteis. Aqui vai um resumo das regras básicas para ajudar na escolha de um esquema de aterramento: Identifique sub-sistemas ou ambientes de equipamentos que possam estar contidos numa blindagem eletrostática que se conecta ao terra. Conecte ao terra o aterramento de cada sub-sistema separado, num único ponto. Garanta o máximo isolamento nas conexões entre os sub-sistemas, usando conexões balanceadas com acoplamento a transformador. O aterramento não é essencial para evitar ruído - mas a segurança é outro assunto! Um equipamento não precisa estar aterrado para evitar a entrada de ruído no sistema. A principal razão para se aterrar os equipamentos de áudio é a segurança; o aterramento adequado pode evitar choques mortais. A segunda razão para aterrar um sistema que possua equipamentos alimentados por tensão AC é que, sob determinadas condições, um aterramento adequado pode reduzir a captação de ruído externo. Ainda que o aterramento adequado nem sempre possa reduzir a captação de ruído externo, um aterramento inadequado podem piorar a captação de ruído externo. O fio de aterramento do cabo de força conecta o chassis do equipamento ao fio da tomada que está conectado ao terra da instalação elétrica do prédio. Este aterramento, exigido por normas em qualquer lugar, pode contribuir para a existência de loops de terra (veja Fig.6).

4 Page 4 of 5 Evite a tentação de cortar o 3o pino Com apenas um caminho para o aterramento, não pode haver loop de terra. Poderia haver um loop de terra com um cabo de áudio unindo um mixer a um amplificador de potência? Sim! Uma conexão de aterramento através dos cabos de força e os chassis dos dois equipamentos completa o segundo caminho. Uma forma de cortar esse loop de terra é desconectar o terra da rede em um dos equipamentos, tipicamente no amplificador de potência, usando um adaptador de dois para três pinos. Deixando o terceiro pino do adaptador não conectado faz interromper o loop de terra, mas também remove o aterramento de proteção da rede elétrica. O sistema agora confia apenas no cabo de áudio para fornecer o aterramento, uma prática que pode ser arriscada. Lembre-se, esse tipo de loop de terra não causa necessariamente ruído, a menos que o equipamento possui conexões não balanceadas ou um aterramento interno inadequado. Em certas situações pode-se desconectar a blindagem do cabo de áudio em uma das extremidades (usualmente na saída), e assim eliminar o possível caminho da corrente do loop de terra. Numa linha balanceada, a blindagem não carrega sinal de áudio; ela protege contra ruídos estáticos e interferências de freqüências de radio, e continua a fazê-lo mesmo se desconectada numa das extremidades. Entretanto, não corte a blindagem de um cabo de microfone que carrega phantom power, pois isso cortará a alimentação do microfone. Interromper o aterramento numa das extremidades de um cabo não é uma solução prática para os problemas de loop de terra em sistemas portáteis porque isso requer cabos especiais. Alguns equipamentos profissionais possuem chaves de interrupção de aterramento ( ground lift ) mas entradas balanceadas. Os mixers e consoles da Yamaha não vêm mais com chave de ground lift pelas seguintes razões: possibilidade de uso errôneo aterramento interno é adequado e dispensa essa chave A interrupção do aterramento pode ser letal! A interrupção do aterramento pode parecer essencial quando vários cabos de áudio não balanceados ligam dois equipamentos, mas pelo menos uma das blindagens deve permanecer conectada em ambas as extremidades para manter o lado inferior da conexão de áudio. A chance de uma perda total da continuidade do aterramento faz dessa prática arriscada, para não dizer perigosa. Se você quiser evitar a

5 Page 5 of 5 interrupção do aterramento, tente amarrar os cabos bem juntos, o que reduz o efeito antena do loop de terra. Maximize a segurança e evite os ruídos de loops de terra Não interrompa o aterramento de segurança em qualquer equipamento, a menos que isso reduza significativamente o nível de ruído. Estabeleça um esquema que não requeira a interrupção do aterramento. NUNCA elimine o aterramento de segurança da rede elétrica num mixer ou outro tipo de equipamento que esteja conectado diretamente a microfones. Os microfones são prioridade no aterramento de segurança porque as pessoas que os seguram podem tocar em alguma parte aterrada no palco, inclusive o próprio piso molhado do palco... e então... Onde for possível, ligue todos os equipamentos num mesmo circuito da rede elétrica. Isso inclui a mesa de mixagem, processadores de efeitos, e instrumentos elétricos, tais como amplificadores de guitarra, teclados, etc. Isso não só reduz o potencial de ruído se ocorrer um loop de terra, mas também reduz o perigo de um choque elétrico. No sistema de distribuição de energia, sempre conecte iluminação, ar condicionado, motores, etc, a uma fase (ou circuito) diferente da que está sendo usada para os equipamentos de áudio.