Elektromagnetne smetnje
Jednostavno rečeno, elektromagnetne smetnje (EMI) su efekat elektromagnetnih polja (npr. radio frekvencije) na osetljivu elektronsku opremu i sisteme. Širi se na iznenađujuće široko područje i može uzrokovati ozbiljnu štetu vašem sistemu. Na sreću, postoje dva moguća rješenja za ovaj problem: filtriranje i zaštita.
EMI filtriranje i zaštita su dvije različite tehnike koje se koriste za rješavanje problema EMI u elektronskim uređajima ili sistemima. Kod elektronskih sistema, postoji zabrinutost zbog zračenja i konduktivne osetljivosti, kao i zračenja i konduktovanih emisija, koje su EMI šum iz sistema.
Ali u čemu je razlika?
Filtriranje
Kratka istorija EMI, EMC i potreba zaštite
1930-ih, kada su radio aparati brzo postali kućna potrepština širom svijeta, korisnici su počeli primjećivati čudne efekte frekvencija na drugu elektronsku i električnu opremu. Ovaj fenomen, poznat kao "elektromagnetne smetnje", jasno je pokazao potrebu za načinom zaštite opreme od pogrešnih radio signala.
Rješenje ovih problema došlo je 1933. godine, kada je Međunarodni specijalni komitet za radio smetnje (CISPR) Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) u Parizu izdao najranije preporuke za minimiziranje EMI. Ograničenja emisije nastaju kada su sistemi međusobno povezani kako bi se osiguralo da buka koja se stvara u jednom sistemu ne ometa performanse drugog.
Potreba za sveobuhvatnijim metodama i opremom za EMI filtriranje i zaštitu od EMI-a za primjenu u odbrani prepoznata je još 1967. godine, kada je nosač aviona USS Forrestal, raspoređen u Tonkinškom zalivu kao podrška američkim snagama u Vijetnamu, pretrpio katastrofalan požar kada je elektronski anomalija je pokrenula raketu Zuni. To je rezultiralo sa 134 mrtvih i skoro 200 povrijeđenih. Kasnije je utvrđeno da je osnovni uzrok nesreće pogrešno postavljen konektor oklopljenog kabla i više elektromagnetnih polja na pilotskoj kabini, zbog čega se raketa zapalila i zapalila rezervoar goriva obližnjeg aviona.
Kasnije, kako su mobilni telefoni i drugi prenosivi elektronski uređaji postali sve uobičajeniji 1990-ih, nekoliko avio-kompanija je shvatilo da signali ovih i drugih uređaja mogu ometati avioniku, ometajući tako siguran let ili navigacijske sposobnosti aviona. Vojni čelnici su otkrili da elektromagnetne smetnje, bilo prirodne ili umjetne, mogu ozbiljno ometati tehnologiju Globalnog pozicionog sistema (GNSS), čineći bespilotne letjelice nesposobnim da pouzdano lete. GNSS smetnje i EMI uzrokovani vojnim aktivnostima značajno su pitanje u sigurnosti letova civilnog zrakoplovstva koje traje do danas.
Nakon radio smetnji, prepoznati su mnogi drugi oblici EMI, uključujući mikrotalasne, infracrvene, gama i rendgenske zrake, od kojih se svaki može eliminisati nizom metoda i opreme. Preporuke CISPR-a čine osnovu savremenog međunarodnog standarda za Prevencija EMI i definiranje načina na koji elektronska oprema može koegzistirati bez smetnji koje utiču na performanse. To se zove elektromagnetna kompatibilnost.
Elektromagnetna kompatibilnost (EMC) definira prihvatljivu operativnu sposobnost električne i elektronske opreme kada je izložena vanjskim elektromagnetnim izvorima i kada se ograničava neželjena elektromagnetna energija koja se stvara iznutra.
EMC se sastoji od tri aspekta: ograničavanja zračenja elektromagnetnih smetnji koje proizvodi oprema, osjetljivosti opreme na vanjske izvore elektromagnetnih smetnji i imuniteta opreme kada radi u datom okruženju.
Različite vrste elektromagnetnih smetnji
EMI se općenito može kategorizirati u četiri tipa na osnovu izvora ili propusnog opsega originalnog signala. Uskopojasni EMI se generiše putem mobilnog telefona, radija ili TV prijenosa, dok širokopojasni EMI ima širi radio spektar i generira se nenamjernim zračenjem iz izvora signala kao što su dalekovodi za prenos električne energije. Ovisno o izvoru zračenja, EMI se može kategorizirati kao namjeran, nenamjeran, međusistemski ili unutarsistemski:
Nenamjerni ili "nefunkcionalni" EMI nastaje nenamjernom opremom kao što je oprema za zavarivanje, DC motori, kompjuteri i električni vodovi.
-Namjerni EMI (IEMI) je EMI koji emituje posebno dizajnirana oprema, često kao dio sistema elektronskog ratovanja kao što su elektronske protumjere i oružje s elektromagnetnim impulsom (EMP).
-Međusistemski EMI je interferencija generisana između dve komponente sistema ili uređaja, dok se međusistemska EMI javlja između dva ili više nezavisnih sistema.
Različite vrste EMI
Šta je EMI filtriranje?
EMI filtriranje je važno razmatranje u dizajnu i proizvodnji elektronske opreme kako bi se osigurao pouzdan rad i usklađenost sa propisima o elektromagnetnoj kompatibilnosti (EMC).
EMI filtriranje je proces smanjenja ili eliminacije smetnji uzrokovanih elektromagnetnim signalima u elektronskom uređaju ili sistemu. To je tehnika koja se koristi za filtriranje neželjenih elektromagnetnih signala (šuma) koji mogu ometati rad elektronske opreme ili uzrokovati elektromagnetne smetnje.
EMI filteri se obično postavljaju na ulaz ili izlaz uređaja i mogu se montirati na ploču ili na PCB. Sastoje se od kombinacije pasivnih komponenti kao što su kondenzatori, induktori i otpornici dizajnirani da priguše ili potiskuju EMI u određenom frekvencijskom opsegu. Obično se koriste u elektronskoj opremi kao što su izvori napajanja, audio oprema, računarski sistemi i druga elektronska oprema sa visokom pouzdanošću i EMC zahtevima.
EMI filteri su obično niskopropusni filteri koji dozvoljavaju niskofrekventnim signalima da prođu dok blokiraju visokofrekventne signale ili "šum". Kondenzatori blokiraju određene frekvencije dok drugima dopuštaju prolaz. Kondenzatori se prazne u ravninu uzemljenja, čime se smanjuju visokofrekventni signali. Induktori rade drugačije; apsorbuju visokofrekventnu energiju i pretvaraju je u toplotu, potiskujući tako visokofrekventnu buku. Prilagođeni filteri se mogu "podesiti" da zadovolje specifične zahtjeve frekvencije "podešavanjem" kombinacije kondenzatora i induktora.
EMI filteri se mogu podijeliti u dva tipa: filteri diferencijalnog moda i filteri zajedničkog moda. Filteri diferencijalnog moda umanjuju smetnje koje se javljaju između dvije signalne linije, dok filteri zajedničkog moda ublažavaju smetnje koje se javljaju između signalne linije i zemlje.
Šta je EMI zaštita?
EMI zaštita je proces smanjenja elektromagnetnog zračenja koje emituju elektronski uređaji ili sistemi i sprečavanja spoljnih elektromagnetnih signala da ometaju rad ovih uređaja. EMI zaštita je neophodna jer elektromagnetno zračenje može ometati rad drugih elektronskih uređaja i uzrokovati kvarove ili greške .EMI zaštita uključuje upotrebu provodljivih materijala, kao što su bakar ili aluminijum, da blokiraju ili priguše elektromagnetne signale koji ulaze ili izlaze iz uređaja.
EMI zaštita se može postići postavljanjem provodne zaštite (koja se naziva Faradayev kavez) oko uređaja ili oblaganjem uređaja provodljivim materijalom. Konduktivna zaštita ili premaz stvara barijeru koja sprečava elektromagnetne signale da uđu ili izađu iz opreme, čime se smanjuje rizik od elektromagnetnih smetnji. EMI zaštita se može primeniti na elektronske komponente, ploče, kablove ili čak čitave elektronske uređaje ili sisteme.
Filtriranje naspram zaštite
Izbor između filtriranja i zaštite zavisi od niza faktora, kao što su osetljivost uređaja i količina EMI koja će biti generisana. Provodljivost, veličina i cijena također igraju ulogu u odabiru najboljeg EMI rješenja.
Shielding ima sveobuhvatan pristup upravljanju EMI, dok filteri ciljaju na određena područja EMI. Zaštita reflektuje dolaznu energiju dok još uvijek stvara određenu apsorpciju. Ova energija se pretvara u toplinu i stoga zahtijeva neku vrstu upravljanja toplinom. Osim toga, kvalitet materijala koji se koristi za izolaciju utiče ne samo na izlaznu snagu, već i na težinu sistema, odnosno deblji oklop je efikasniji, ali i teži. Dok zaštita reflektuje i potiskuje EMI, filteri eliminišu EMI adresirajući ranjive tačke u sistemu koje stvaraju najviše smetnji. Kao rezultat, filteri se mogu prilagoditi tako da zadovolje specifične potrebe.
