Produzione, prove e qualità
Schermo collegato a una o a entrambe le estremità: verificare prima frequenza, equipotenzialità e percorso di terminazione
Sintesi: Un disegno del quadro con l'indicazione «schermo a terra» può ancora omettere due dettagli che influiscono sul risultato: la distanza percorsa dalla corrente di schermo prima di raggiungere l'involucro metallico e l'eventuale uguaglianza del potenziale di riferimento all'altra estremità. Confrontare soltanto «una estremità» e «entrambe le estremità» non distingue il percorso delle interferenze ad alta frequenza dalle correnti di equalizzazione a bassa frequenza.
Questa nota si rivolge agli ingegneri del controllo e delle applicazioni che esaminano modifiche ai quadri, collegamenti di strumenti o interferenze nelle comunicazioni. Aiuta a riunire in un unico schema dei percorsi le prescrizioni di terminazione dei manuali delle apparecchiature e a decidere se verificare prima la geometria della terminazione, il collegamento equipotenziale o i requisiti specifici del circuito del sensore. È una guida all'esame dei documenti di progettazione e dei disegni. Non presenta prove hardware eseguite da MTTJ e non fornisce istruzioni per modificare cablaggi sotto tensione.
Separare prima tre percorsi nel disegno
Il riferimento del segnale, il collegamento dello schermo e la terra di protezione possono essere connessi all’interno dell’apparecchiatura, ma svolgono compiti diversi. Indicare separatamente il circuito del segnale, il collegamento tra schermo e involucro e i percorsi di terra di protezione e di collegamento equipotenziale dell’apparecchiatura. Un solo simbolo di «terra», senza identificare i punti terminali, nasconde le connessioni effettive all’interno dell’interfaccia.
Lo schermo non deve sostituire un conduttore di protezione. Le istruzioni di installazione SH3 di Schneider Electric mantengono esplicitamente questo limite. Anche il manuale UC20-M di Weidmüller richiede un collegamento equipotenziale separato e vieta l’uso dello schermo del cavo a questo scopo. Collegare lo schermo a un involucro o a una barra associati al PE non consente di omettere il conduttore PE richiesto dall’apparecchiatura. Istruzioni di installazione SH3, Manuale UC20-M, pagina 47
Iniziare l’esame acquisendo i modelli esatti delle apparecchiature alle due estremità, le revisioni dei manuali, gli schemi di messa a terra delle interfacce e il disegno dei collegamenti equipotenziali dell’impianto. Se questi documenti sono in contrasto, oppure lo schermo è diventato l’unico collegamento metallico tra due dispositivi, sottoporre prima il problema al responsabile della progettazione elettrica. Non scollegare il PE per indagare sui disturbi.
Perché la continuità misurata con un multimetro può non bastare per la schermatura ad alta frequenza
Phoenix Contact tratta separatamente le componenti resistiva e induttiva di un collegamento dello schermo. Una bassa resistenza di contatto in continua descrive solo una parte del collegamento; all’aumentare della frequenza, l’induttanza del percorso assume sempre più importanza. Attorcigliare lo schermo in una coda lunga e sottile, detta pigtail, e portarla a un morsetto distante allunga questo percorso. Un collegamento corto e con un’ampia superficie di contatto all’ingresso del quadro contribuisce a fornire un percorso di ritorno prima che l’interferenza raggiunga il cablaggio interno. Indicazioni sul collegamento dello schermo: Low-impedance shield connection / Pigtail
Un esempio con un componente ideale chiarisce la differenza. Si ipotizzi un’induttanza del percorso di 100 nH. Applicando la formula della reattanza induttiva Xₗ = 2πfL si ottengono circa 0,63 Ω a 1 MHz e 6,28 Ω a 10 MHz. Il valore di 100 nH è un’ipotesi didattica arbitraria, senza relazione con la lunghezza o il valore misurato di una particolare coda di schermo. Questi numeri non permettono di prevedere l’attenuazione dell’intera schermatura e non costituiscono limiti di accettazione. Spiegano soltanto perché la stessa lettura in continua non basta a rappresentare il comportamento ad alta frequenza.
Durante l’esame del disegno, seguire quindi il collegamento dello schermo fino all’involucro. Verificare dove è montato il morsetto, come la barra si collega alla piastra di montaggio e come questa si collega all’involucro. Cercare conduttori lunghi, supporti isolanti o parti metalliche collegate soltanto alla loro estremità più lontana. La denominazione «morsetto per schermo» non dimostra che l’intero percorso sia sufficientemente corto. La stabilità del contatto dipende anche dal corretto campo di serraggio, dallo stato della superficie e dal metodo di installazione: confrontarli con la documentazione del componente scelto.
Confrontare tre terminazioni alle stesse condizioni
Il confronto seguente aiuta a scegliere il percorso di progetto da verificare. Non sostituisce le istruzioni di installazione specifiche dell’apparecchiatura. In particolare, i cavi di uscita motore, i bus di campo e i sensori analogici di precisione non possono essere trattati come lo stesso tipo di circuito solo perché utilizzano tutti cavi schermati.
Scorrete le tabelle orizzontalmente per leggere tutte le colonne.
| Percorso di terminazione | Condizioni in cui considerarlo | Scopo principale | Aspetti ancora da verificare |
|---|---|---|---|
| Collegamento diretto a un’estremità, senza collegamento diretto dello schermo all’altra | Consentito dall’apparecchiatura; per esempio, alcuni circuiti con accoppiamento di campo elettrico a bassa frequenza, segnali di basso livello o sensori passivi | Evita un percorso chiuso dello schermo in continua/a bassa frequenza tra i due punti di riferimento, fornendo al contempo la relativa schermatura dal campo elettrico | Se l’interferenza contiene anche componenti ad alta frequenza, la lunghezza elettrica del cavo a quella frequenza e l’eventuale presenza di un altro collegamento dello schermo all’interno dell’interfaccia |
| Collegamenti diretti, corti e larghi a entrambe le estremità | Richiesti dalle istruzioni di installazione dell’apparecchiatura/del bus; potenziali di riferimento e collegamenti equipotenziali alle due estremità già affrontati | Fornisce collegamenti dello schermo ad alta frequenza alle due estremità e mantiene il percorso cavo–connettore–involucro | Se una differenza di potenziale fa scorrere una corrente di equalizzazione nello schermo e se connettori o involucri intermedi interrompono lo schermo |
| Collegamento diretto a un’estremità e collegamento capacitivo progettato all’altra | Configurazione ibrida consentita dall’apparecchiatura, quando occorre gestire sia il percorso ad alta frequenza sia le correnti circolanti a bassa frequenza | Il condensatore presenta impedenze diverse alle basse e alle alte frequenze, indirizzando i due tipi di corrente lungo percorsi diversi | Scelta del condensatore e della rete di protezione, parassiti di installazione e requisiti del sistema; questo collegamento non svolge la funzione di un conduttore PE o equipotenziale |
La terminazione a una sola estremità ha un preciso contesto circuitale. La sezione 9 di Hardware Design Techniques di ADI utilizza esempi di captazione di campo elettrico a bassa frequenza e di sensori passivi per spiegare i collegamenti in un unico punto, per poi trattare cavi elettricamente lunghi, alte frequenze e terminazioni ibride. La sezione «Sensors and Cable Shielding» sottolinea la configurazione del sensore e la natura dell’interferenza. Un singolo esempio non deve diventare una regola secondo cui ogni cavo analogico va collegato a una sola estremità. ADI, pagine 76–77 e 80–88
La documentazione per il controllo industriale può partire da presupposti diversi. La sezione sulla schermatura dei cavi di Siemens ET 200eco PN V20 prevede collegamenti a entrambe le estremità e richiede un collegamento equipotenziale separato in presenza di una differenza di potenziale. Quando il collegamento equipotenziale non è realizzabile, tratta la messa a terra capacitiva a un’estremità, precisando che questa configurazione affronta soltanto le interferenze ad alta frequenza e che i valori nello schema devono variare in funzione del sistema. L’indicazione conserva quindi il proprio contesto di controllo industriale; non è una regola universale per ogni circuito di strumentazione. Siemens V20: Cable shielding
Una configurazione capacitiva non si realizza semplicemente scegliendo un valore da uno dei due manuali e aggiungendo il componente. Alle alte frequenze, un condensatore reale presenta anche parassiti dei terminali e dell’installazione. Il progetto dell’apparecchiatura e del sistema deve stabilire le condizioni di terminazione ammesse, i valori nominali e i requisiti di protezione. La tabella seleziona le alternative; il passo successivo resta applicarle all’interfaccia specifica.
Due esempi di esame del disegno con passi successivi diversi
Esempio 1: apparecchiature nello stesso quadro, con manuali che richiedono già il collegamento dello schermo a entrambe le estremità. Si ipotizzi che il progetto del collegamento equipotenziale sia completo, ma che lo schermo, dopo l’ingresso nel quadro, prosegua come una lunga coda fino a un morsetto distante. Verificare prima il serraggio all’ingresso, il guscio del connettore e il percorso dalla barra al quadro affronta direttamente la differenza costruttiva già individuata. Tagliare un’estremità soltanto perché è comparsa un’interferenza modifica anche la configurazione di schermatura prescritta, senza spiegare perché il percorso sia troppo lungo. Completare prima un disegno di terminazione conforme alle istruzioni dell’apparecchiatura e poi organizzare la verifica rende più facile interpretare i risultati.
Esempio 2: un sensore analogico remoto e il suo ricevitore si trovano in aree di alimentazione diverse. Si ipotizzi che la documentazione del circuito consenta la schermatura a una sola estremità e che nell’impianto si verifichino oscillazioni a bassa frequenza. Verificare prima il riferimento del segnale, se il sensore è flottante, il tipo di ingresso del ricevitore e i potenziali di riferimento alle due estremità. Non copiare i collegamenti diretti a entrambe le estremità dell’esempio precedente. Se emerge anche un problema ad alta frequenza, valutare una terminazione ibrida, l’isolamento o modifiche al percorso dei cavi entro le configurazioni ammesse dall’apparecchiatura. Senza riscontri sulla banda di frequenza dell’interferenza e sui percorsi circuitali, oscillazioni coincidenti con l’avvio di un azionamento a frequenza variabile non dimostrano che lo schermo sia l’unica causa.
Entrambi gli esempi sono scenari ipotetici di esame dei disegni e non corrispondono a guasti reali presso un cliente. Mostrano passi successivi diversi: il primo corregge un percorso di terminazione noto; il secondo chiarisce prima le condizioni circuitali e di potenziale.
Consegnare un disegno di terminazione verificabile da un altro ingegnere
Aggiungere un semplice schema accanto al disegno di cablaggio esistente; non occorre creare un altro sistema di registrazione. Come minimo, un altro ingegnere deve poter seguire nello schema:
- il guscio dell’interfaccia e il punto di collegamento dello schermo all’estremità A;
- l’ingresso nel quadro;
- ogni connettore o scatola di derivazione intermedia;
- il punto di collegamento dello schermo all’estremità B;
- i percorsi equipotenziali e PE, identificati separatamente.
Mostrare anche i collegamenti diretti o capacitivi già presenti all’interno delle apparecchiature. Altrimenti, ciò che nel disegno appare come una terminazione «a una sola estremità» potrebbe già essere collegato a entrambe le estremità nel sistema reale.
Per il punto da modificare, allegare la sezione pertinente del manuale dell’apparecchiatura, i sintomi dell’interferenza e le condizioni di osservazione, fotografie o dimensioni del collegamento attuale e la modifica costruttiva proposta. L’esame è completo quando i requisiti delle due estremità possono essere soddisfatti contemporaneamente, i ruoli dello schermo, del riferimento del segnale e della terra di protezione sono chiari, lo schermo non sostituisce il collegamento equipotenziale e la verifica successiva può distinguere gli effetti prima e dopo la modifica.
Il piano di verifica deve mantenere costanti lo stato dell’apparecchiatura, il carico, il percorso dei cavi e la finestra di osservazione. Specificare in anticipo se si osserveranno errori di comunicazione, variazioni nelle letture degli strumenti o i risultati di una prova EMC definita. Modificare una condizione interpretabile alla volta e conservare i risultati effettivi. Una riduzione dei sintomi può giustificare ulteriori indagini sulla configurazione, ma un singolo funzionamento regolare non basta a dichiarare superata la verifica di conformità EMC dell’apparecchiatura completa. Personale adeguatamente qualificato deve eseguire gli interventi sul posto, il sezionamento e le misure secondo le istruzioni dell’apparecchiatura.
Ricontrollare il disegno se cambiano apparecchiature, lunghezza dei cavi, connettori, posizione del quadro o area di alimentazione. Se il problema indica infine riflessioni sul bus o stati del ricevitore, proseguire con Diagnostica RS-485 al banco: terminazioni, derivazioni e polarizzazione a riposo per evitare di continuare a intervenire sui collegamenti dello schermo per risolvere un problema circuitale di altra natura.
Sintesi in inglese
This note helps controls and application engineers review cable-shield termination before a cabinet change. It compares single-end, direct both-end and hybrid capacitive connections under their actual circuit conditions, explains why DC continuity does not establish high-frequency impedance, and separates shielding from protective earth and equipotential bonding. Two hypothetical cases show how those conditions change the next design check. The numerical inductance example is illustrative; no MTTJ hardware testing or EMC compliance result is claimed.
Fonti verificate: 19 ottobre 2026. Questo articolo è stato ricercato e redatto con l’assistenza dell’AI. Il nome del file nel collegamento Weidmüller citato conserva «2024»; il manuale effettivamente restituito durante questa verifica era la versione 2922760000/03/02.2026. Il documento ADI è un manuale storico di progettazione utilizzato per spiegare i principi.