Warum benötigen Netzwerke ein gemeinsames Erdungskabel?

Ich habe über serielle Kommunikation in Computern und eingebetteten Systemen gelesen und die folgende Aussage gefunden:

Computer, die über Kabel verbunden sind, müssen eine gemeinsame Erdungsreferenz haben, die normalerweise über ein Erdungskabel im Kabel bereitgestellt wird. ( Quelle )

Was ist der Grund dafür? Ich dachte, dass das Erdungskabel nur zum Schutz vor elektrischen Leckagen dient. Was wäre die Notwendigkeit eines gemeinsamen Erdungskabels in Kommunikationsnetzen?

Die Spannung ist relativ. Ein Spannungspegel ist nur dann sinnvoll, wenn Sie einen anderen Spannungspegel zum Vergleich haben. Wenn Sie nur das Signalkabel betrachten würden, würden Sie nicht klüger werden, Sie würden keine Spannung messen. Sie benötigen eine Referenz zum Messen, damit Sie sagen können, dass das Signal so und so viele Volt ist, bezogen auf Masse .

Dies bezieht sich auf Masse , wenn wir über Spannungspegel sprechen, sofern nicht anders angegeben. Symmetrische Signale sind häufig symmetrisch zur Masse, so dass die Spannung auf einem Draht auf +1 V auf dem anderen Draht auf -1 V steigt. Schön symmetrisch. Der Empfänger schaut jedoch nicht auf ein Kabel und sieht die +1 V; Es wird die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Drähten untersucht, und dann ist Masse nicht relevant. Solche Signale werden meistens über Twisted-Pair-Kabel übertragen, wobei ein Draht das positive Signal und der andere das negative Signal ist. Es gibt kein Erdungskabel.

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Kortuk will ein schönes Bild sehen. Nochmal. (Seufzer)

Et voilà, une jolie Bild. Schau nicht auf En-Ya, hier geht es um meine Wanduhr. Wie hoch hängt es? Die meisten Leute werden "ungefähr 2 Meter" sagen. Das liegt daran, dass wir normalerweise das Wort als Referenzniveau nehmen, unseren "Boden". Aber meine Wohnung befindet sich im zweiten Stock, und wenn ich das Straßenniveau als Referenz nehme, befindet sich die Uhr 8 m über dem Straßenniveau. Ein Geograph kann 35 m über dem Meeresspiegel vorschlagen. "Höhe" hat also ohne Referenz keine Bedeutung, und mit Spannung ist es dasselbe.

dmckee ist korrekt (sollte es wirklich als Antwort hinzufügen), weil jedes elektrische Signal einen Rückweg benötigt, den die Erdungsverbindung bietet. Ein anderer Name für Spannung ist "Potentialdifferenz", was die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten bedeutet. Sie können also nicht einfach sagen, dass ein Punkt "Fünf Volt" ist, Sie müssen sagen, dass es "Fünf Volt in Bezug auf x" ist (in der Praxis sagen wir das erstere, aber es wird angenommen, dass wir wissen, wo der relative Punkt ist - z. B. ein Grund Knoten)

Stellen Sie sich eine Glühbirne vor - es gibt zwei Anschlüsse. Eine Batterie - zwei Klemmen. Könnten wir die Glühbirne anzünden, indem wir nur einen ihrer Anschlüsse an einen der Batterieanschlüsse anschließen? Nein, wir müssen die Schaltung vervollständigen .
Eine andere Sichtweise ist eine Pumpe (Batterie) und Rohre (Drähte) sowie ein (geschlossenes) Wasserrad (Last). Damit die Pumpe das Rad drehen kann, müssen ein Ausgangsrohr und ein Rücklaufrohr vorhanden sein.

Hier ist ein Diagramm zur Verdeutlichung:

Beachten Sie, dass das oben Gesagte die Notwendigkeit von 2 Drähten erklärt - es muss nicht unbedingt eine "gemeinsame Masse" vorhanden sein (dh in Systemen, die mit Transformator / optisch isoliert sind), wie Wouter richtig erklärt. Der Sender und der Empfänger haben jedoch immer noch eine vollständige Schaltung (z. B. die Primärwicklung des Transformators, die magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt ist - aus diesem Grund kann die Sekundärwicklung eine andere "Erdungs" -Referenz haben), sodass die Dinge für sie "gleich aussehen".

Im Allgemeinen ist dies richtig - die Spannung muss einen Referenzpunkt haben. Stellen Sie sich Spannung als Entfernung vor: Das Konzept der Entfernung macht keinen Sinn, es sei denn, Sie sind sich einig, woher.

Die Behauptung ist jedoch nicht unbedingt richtig. Ein Draht muss keinen Strom führen, es könnte sich um einen Glasfaserdraht handeln ...

Ein weiteres Gegenbeispiel ist die symmetrische transformatorgekoppelte Kommunikation, die von den meisten modernen Ethernet-Verbindungen verwendet wird, sowie einige hochzuverlässige Systeme wie MIL-1553. Für eine solche Kommunikation müssen die beiden Kommunikationssysteme keine gemeinsame Basis haben.

Das Kommunikationsnetz überträgt Daten in Bezug auf die Spannungsdifferenz. Um eine Spannung zu messen, sollte ein Referenzpunkt vorhanden sein. Beide Computer oder beide Geräte mit seriellen Verbindungen sollten die gleiche Bedeutung der Daten verstehen (lesen - gleicher Bezugspunkt für die Spannung), daher ist die Bereitstellung derselben gemeinsamen Masse unerlässlich. Dies hilft auch zu verhindern, dass Rauschen den Datenaustausch beschädigt.