حلقه زمین (Ground loop)

در یک سیستم الکتریکی حلقه زمین (Ground loop) زمانی که دو نقطه از مدار که به زمین مرجع وصل شده اند و دارای اختلاف پتانسیل باشند، رخ می‌دهد. این امر باعث ایجاد جریان ناخواسته در مدار می‌گردد. برای مثال در مدارات سیگنال دارای زمین مرجع، اگر اختلاف پتانسیل بین دو نقطه زمین وجود داشته باشد جریانی در مدار برقرار می‌شود.

به عبارت دیگر حلقه زمین، یک حلقه فیدبک القایی ناخواسته است که در اثر اتصال دو یا چند مدار که دارای زمین الکتریکی مشترک هستند ایجاد می‌شود.به تعریف دیگر حلقه زمین یا Ground loop، اکثرا در تاسیساتی که دارای تجهیزات جانبی، دستگاه‌هایی که به منابع تغذیه مختلف وصل شده اند و از خطوط دیتا، ویدیو یا خطوط صوتی برای ارتباطات استفاده می‌کنند، ایجاد می‌شود.

اگراختلاف ولتاژی بین ولتاژ‌های زمین مرجع وجود داشته باشد، جریانی از زمین مرجع دارای ولتاژ بالاتر به سمت ولتاژ پایین‌تر و در یک مسیر دایره ای، که از خط دیتا استفاده می‌کنند، جاری می‌شود.
گاهی در نتیجه ضعف کیفیت اتصال چنین نقطه‌هایی اختلاف ولتاژ ناچیزی با هم (با صفر)، پیدا می‌کنند و از طریق القای الکترومغناطیسی به جریان‌های ناخواسته تبدیل می‌شوند.

روش‌های سیم کشی که مدار را در برابر حلقه‌های زمین حفاظت می‌کنند، باید طوری باشد که تمامی مدارات حساس سیگنال از یک نقطه زمین شوند. اتصالات مختلف می‌تواند مانع از تداخلات الکترومغناطیسی زمین گردد.
در حالت ایده آل، تمام نقاط زمین شده سیستم‌های الکتریکی باید دارای ولتاژ یکسان باشند. هرچند ممکن است نقاط مختلف سیستم‌های زمین مشترک به دلایل زیر دارای ولتاژ مختلف باشند:

– اختلاف در مقاومت خاک
– فاصله جداسازی هادی‌های زمین
– جریان و ولتاژ ناشی از ولتاژ‌های گذرای حاصل از صاعقه و یا جریان زیاد بار‌ها
– ساختمان‌ها یا تجهیزات دارای سیم کشی زمین معیوب
جریان ناشی از ولتاژ القایی زمین ممکن است منجر به ناپایداری زمین مرجع برای سیستم شود.
نویز ناخواسته قدرت سیگنال را کاهش داده و ممکن است منجر به از دست رفتن دیتا شود. علاوه بر این، حلقه زمین می‌تواند باعث ایجاد شوک الکتریکی خطرناک به ویژه در قسمت‌های فلزی که در دسترس افراد هستند، شود.

اثرات حلقه زمین
– عملکرد بد تجهیزات، توقف متوالی و خرابی کامپیوتری
– تصاویر ناهموار با نوار‌های تاریک، خطوط موجی و …
– خرابی دستگاه در طول طوفان صاعقه
– خرابی یک قطعه از سیستم یا تجهیزات که ممکن است به علت حلقه زمین، باعث آسیب دیدن قطعات دیگر شود.

روش‌های حذف حلقه زمین
روش‌های مختلف اتصال و طراحی‌های مدار می‌تواند باعث کاهش و یا جلوگیری از ایجاد حلقه‌های زمین گردد.

۱) اتصال تمامی دستگاه‌های متصل شده به پریز برق یکسان، و اطمینان از اینکه پلاگ زمین شده به مدار یکسان متصل شده اند، در صورتیکه پلاگ‌های زمین نشده از سوکت‌های دیگر استفاده می‌کنند.
۲) راه اندازی تجهیزات از طریق مدارات دارای زمین مشترک
۳) طراحی مدار مناسب