Kai inžinieriai kalba apie EMI ekranavimo patalpą, paaiškinimas dažnai prasideda nuo paprastos idėjos: bandymo vietą apjuoskite laidžia medžiaga ir elektromagnetiniai trukdžiai bus užblokuoti.
Principas teisingas, bet tai ne visa istorija.
Tikrajame ekranavimo projekte sudėtinga dalis yra nepadėti metalo aplink kambarį. Sudėtinga dalis yra išlaikyti ekranavimo ribą elektrai nenutrūkstamą, tuo pačiu leidžiant žmonėms, elektrai, kabeliams, ventiliacijai ir įrangai praeiti pro ją.
Štai kodėl du kambariai, pagaminti iš iš pažiūros panašių medžiagų, gali veikti skirtingai.
Norint suprasti, kaip EMI ekranavimo patalpa blokuoja elektromagnetinius trukdžius, padeda pažvelgti į tai, kas atsitinka, kai elektromagnetinė banga pasiekia ekranavimo gaubtą, o tada pažvelgti į vietas, kur tas gaubtas yra pertraukiamas.
Kas atsitinka, kai elektromagnetiniai trukdžiai pasiekia ekranavimo medžiagą?
Laidus ekranuojantis gaubtas sąveikauja su elektromagnetine energija keliais būdais.
Kai elektromagnetinė banga pasiekia laidų paviršių, dalis jos energijos atsispindi nuo paviršiaus. Kita dalis patenka į medžiagą ir, eidama per ją, susilpnėja. Priklausomai nuo medžiagos, dažnio ir elektromagnetinio lauko, sugertis taip pat prisideda prie bendro slopinimo.
Bendras rezultatas yra elektromagnetinės energijos, kuri praeina per ekranavimo konstrukciją, sumažėjimas.
Tai yra pagrindinis fizinis elektromagnetinio ekranavimo principas.
Tačiau ekranavimo medžiaga yra tik viena sistemos dalis. Tikroje EMI ekranavimo patalpoje elektromagnetinė energija nebūtinai turi praeiti tiesiai per sienos vidurį, kad kiltų problemų.
Gali rasti kitą kelią.
Blogai sujungta jungtis, tinkamo kontakto nepalaikančios durys, nefiltruotas kabelio pralaidumas ar netinkamai suprojektuota ventiliacijos anga gali tapti kur kas lengvesniu trukdžių keliu.
Štai kodėl inžinieriai paprastai žiūri į visą ekranavimo gaubtą, o ne vertina veikimą tik iš sienos medžiagos.
Atspindėjimas ir sugertis prisideda prie ekranavimo
Du mechanizmai, dažniausiai aptariami elektromagnetinio ekranavimo srityje, yra atspindys ir sugertis.
Atspindėjimas atsiranda dėl to, kad elektromagnetinis laukas susiduria su laidžiu paviršiumi ir dalis jo energijos atsispindi nuo gaubto.
Absorbcija įvyksta, kai elektromagnetinė energija patenka į ekranavimo medžiagą ir praranda energiją, kai ji keliauja per medžiagą.
Keli atspindžiai medžiagoje arba sąsajose taip pat gali prisidėti prie slopinimo.
Santykinė šių mechanizmų svarba priklauso nuo tokių veiksnių kaip dažnis, medžiagos laidumas, medžiagos storis, magnetinės savybės ir elektromagnetinio lauko charakteristikos.
Tai yra viena iš priežasčių, kodėl nėra universalios „geriausios ekranavimo medžiagos“ kiekvienam pritaikymui.
Vienam dažnių diapazonui suprojektuota ekranavimo patalpa gali reikalauti kitokio inžinerinio požiūrio nei kitam įrenginiui. Todėl reikiamas ekranavimo efektyvumas turėtų būti nustatytas remiantis faktiniais bandymo reikalavimais.
Kodėl svarbi nuolatinė ekranavimo riba
Įsivaizduokite metalinį korpusą su viena maža anga.
Pagrindinė siena gali užtikrinti didelį slopinimą, tačiau anga pertraukia ekranavimo ribą. Jei anga yra pakankamai didelė, palyginti su svarstomu bangos ilgiu, elektromagnetinė energija gali prasiskverbti pro ją daug lengviau.
Štai kodėl tęstinumas yra vienas iš svarbiausių EMI ekranavimo patalpų statybos principų.
Plokštėms reikia patikimų elektros jungčių. Sąnariai turi palaikyti laidumą. Grindų ir lubų sąsajos turi būti tinkamai sujungtos su sienomis.
Tikslas yra sukurti nuolatinę laidžią gaubtą aplink bandymo aplinką.
Praktiniuose montavimo darbuose tai reiškia, kad iš pažiūros nedidelės detalės gali turėti didelės įtakos galutiniam rezultatui. Nedidelis tarpas tarp komponentų gali būti svarbesnis nei pridėti papildomos medžiagos prie kitaip gerai suprojektuotos sienos.
Apsauginės jungtys yra svarbesnės, nei atrodo
Didelės ekranavimo patalpos paprastai surenkamos iš kelių sekcijų arba plokščių.
Kai šios sekcijos susikerta, jungtis turi išlaikyti ekranavimo konstrukcijos elektrinį tęstinumą.
Tai skamba paprastai, tačiau dėl montavimo sąlygų tai gali būti sudėtingesnė. Paviršiaus užterštumas, mechaninė deformacija, prastas kontaktinis slėgis, netinkami sujungimo būdai arba montavimo tolerancijos gali turėti įtakos jungtims.
Suvirintoms ekranavimo patalpoms svarbu suvirinimo kokybė ir suvirintos konstrukcijos tęstinumas.
Modulinėms ekranavimo patalpoms ypač svarbus tampa ryšys tarp atskirų ekranavimo plokščių.
Statybos būdas gali būti skirtingas, tačiau inžinerinis tikslas yra tas pats: išlaikyti ištisinę ekranavimo ribą.
Kaip apsauginės durys sustabdo EMI?
Ekranuojančios durys yra vienas ryškiausių pertrūkių ekranavimo kambaryje.
Skirtingai nuo fiksuotos sienos, durys turi judėti.
Kai jis atidarytas, akivaizdu, kad yra didelė anga. Tačiau kai durys yra uždarytos, jos turi tapti ekranavimo ribos dalimi.
Tam reikalingas patikimas elektrinis kontaktas tarp durų ir aplinkinio rėmo.
Kontaktinis išdėstymas taip pat turi atlaikyti pakartotinį naudojimą. Durys, kurios gerai veikia naujos, bet po pakartotinio atidarymo ir uždarymo palaipsniui praranda kontaktą, nėra geras ilgalaikis{1}}ekranavimo sprendimas.
Didelėse patalpose gali būti naudojamos stumdomos ekranuojančios durys, o kai kuriems pritaikymams reikalingos sandarios ekranuojančios stumdomos durys, nes elektromagnetinis ekranavimas ir aplinkos sandarinimas turi būti vertinami kartu.
Kuo didesnės durys, tuo daugiau dėmesio reikia skirti konstrukcijai, išlygiavimui, kontaktiniams paviršiams, veikimo mechanizmui ir montavimo tikslumui.
Kodėl kabelių angos gali tapti ekranavimo problema
Ekranavimo patalpa paprastai negali veikti be elektros ir signalinių jungčių.
Galia turi pasiekti įrangą. Matavimo signalus gali tekti prijungti prie prietaisų, esančių už patalpos ribų. Ryšių ir valdymo sistemoms taip pat gali prireikti išorinių jungčių.
Šie kabeliai sukuria potencialius prasiskverbimo kelius per ekranavimo ribą.
Paprasčiausiai prakišę kabelį per skylę metalinėje sienelėje, galite rimtai pažeisti gaubtą, nes anga suteikia kelią elektromagnetinei energijai.
Štai kodėl ekranavimo patalpose naudojamos tam skirtos filtruotos maitinimo sąsajos, signalų sąsajos arba kitos valdomos kabelių{0}}įvedimo priemonės.
Teisingas sprendimas priklauso nuo kabelio tipo ir testavimo sistemos.
Pavyzdžiui, elektros linijai ir jautriam matavimo signalui nebūtinai keliami vienodi reikalavimai. Todėl kabelių-įvadų sistema turi būti suprojektuota kaip ekranavimo patalpos dalis, o ne pridėta po pastatymo.
Kaip veikia vėdinimas nesudarius didelės angos?
Vėdinimas sukelia panašią problemą.
Bandymų patalpoje reikalinga oro cirkuliacija, tačiau įprasta anga leistų elektromagnetinei energijai praeiti.
Ekranuojančios vėdinimo sistemos išsprendžia šią problemą, naudodamos konstrukcijas, pagrįstas bangolaidžio principais. Oras gali judėti ventiliacijos keliu, o konstrukcijos geometrija riboja elektromagnetinės energijos sklidimą numatytu dažnių diapazonu.
Todėl ventiliacijos konstrukcija apima du skirtingus reikalavimus:
Kambaryje reikalingas pakankamas oro srautas, tačiau ekranavimo riba vis tiek turi išlikti veiksminga.
Šis balansas ypač svarbus patalpose, kuriose yra šilumą{0}}generuojanti bandymo įranga arba įrenginiai, naudojami ilgalaikiam{1}}bandymui.
Įžeminimas yra svarbus, bet tai nėra tas pats, kas ekranavimas
Įžeminimas dažnai minimas kartu su EMI ekranavimu, tačiau šių dviejų funkcijų nereikėtų painioti.
Laidus korpusas užtikrina elektromagnetinį ekranavimą. Įžeminimas suteikia elektros atskaitos tašką ir valdomą kelią elektros srovėms atitinkamomis sistemos sąlygomis.
Įžeminimo problemos ne visada galima išspręsti tiesiog pridedant daugiau ekranavimo medžiagos, o gerai{0}}įžeminta patalpa automatiškai nėra gerai{1}}ekranuota patalpa.
Todėl įžeminimo išdėstymas turėtų būti svarstomas kartu su ekranavimo konstrukcija, galios filtravimu ir įrenginio elektrine konstrukcija.
Norint atlikti jautrius EMS bandymus, šios sistemos turi veikti kartu, o ne būti kuriamos atskirai.
Dažnis keičia ekranavimo problemą
Vienas iš svarbiausių techninių aspektų yra tai, kad ekranavimo našumas priklauso nuo dažnio{0}}.
Struktūra, užtikrinanti gerą slopinimą viename dažnių diapazone, kitame dažnių diapazone gali elgtis kitaip.
Štai kodėl EMI ekranavimo patalpos neturėtų būti tiesiog nurodomos kaip „didelis ekranavimas“, nenurodant atitinkamo dažnių diapazono ir reikalingo ekranavimo efektyvumo.
Projektuojant jungtis, duris, kabelių sąsajas ir vėdinimo konstrukcijas taip pat reikia atsižvelgti į dažnumą.
Todėl prieš projektuojant ekranavimo patalpą reikia nustatyti EMS laboratorijoje numatytus bandymo metodus ir veikimo dažnių diapazoną.
Kodėl visas kambarys svarbesnis už sieną
Praktiškai silpniausia ekranavimo gaubto dalis gali nulemti visos sistemos veikimą.
Apsvarstykite kambarį su labai laidžiomis sienų plokštėmis, bet prastai suprojektuotomis durimis. Arba patalpą su puikia sienų konstrukcija, bet nekontroliuojamais kabelių įsiskverbimais.
Sienų medžiaga gali veikti tiksliai taip, kaip tikėtasi, o užbaigta patalpa nepasiekia reikiamo ekranavimo efektyvumo.
Štai kodėl patyrę ekranavimo inžinieriai atkreipia dėmesį į sąsajas.
Durys, jungtys, filtrai, kabelių įvadai, vėdinimo sistema ir kitos angos nėra antraeilės detalės. Jie yra elektromagnetinės ribos dalis.
Tas pats principas galioja ir renkantis tarp modulinės ekranavimo patalpos ir suvirintos ekranavimo patalpos. Konstravimo metodas yra svarbus, tačiau galutinis našumas priklauso nuo to, kaip suprojektuotas ir sumontuotas visas korpusas.
Kaip patikrinamas galutinis ekranavimo efektyvumas?
Teorinis projektas turi būti patvirtintas matavimu.
Sumontavus ekranavimo efektyvumo bandymus galima įvertinti užbaigto gaubto suteiktą slopinimą nurodytame dažnių diapazone.
Jei išmatuotas našumas neatitinka projekto reikalavimų, inžinieriai turi nustatyti nuotėkio kelią, o ne automatiškai keisti sienos medžiagą.
Tipiškos sritys, kurias reikia ištirti, yra durys, jungtys, kabelių angos, filtrai, vėdinimo konstrukcijos ir kitos sąsajos.
Tai yra viena iš priežasčių, kodėl montavimo kokybė yra labai svarbi ekranavimo projektuose. Galutiniame bandyme vertinama baigta patalpa, o ne atskira ekranavimo medžiaga.
Praktinis EMI ekranavimo principas
Paprasčiausias būdas suprasti EMI ekranavimo kambarį yra toks:
Patalpa veikia sumažindama elektromagnetinę energiją per laidžią gaubtą, tačiau jo faktinis ekranavimo efektyvumas priklauso nuo to, ar tas gaubtas išlieka nuolatinis.
Pagrindą sudaro atspindžio ir sugerties fizika. Inžinerinės detalės lemia, ar šis principas veiksmingai veikia baigtame objekte.
EMC bandymams tai reiškia, kad ekranavimo medžiagos pasirinkimas yra tik pradžia. Patalpa turi būti suprojektuota pagal reikiamą dažnių diapazoną, ekranavimo efektyvumą, įrangos išdėstymą, durų konfigūraciją, kabelių reikalavimus, vėdinimą ir elektros integraciją.
Štai kodėl ekranavimo projektai turėtų būti vertinami kaip užbaigtos sistemos.
Gerai{0}}suprojektuota EMI ekranavimo patalpa ne tik uždeda metalinį barjerą tarp bandymo įrangos ir išorinės aplinkos. Jis valdo visą ribą, kad nepageidaujama elektromagnetinė energija turėtų kuo mažiau nekontroliuojamų kelių.
Laboratorijoms ir pramoniniams bandymų objektams šis skirtumas yra tai, kas paverčia elektromagnetinį ekranavimą iš medžiagos pasirinkimo į inžinerinį sprendimą.
