Elektromagnetische Felder sind überall. Diese unsichtbaren Kraftfelder, die aus magnetischer und elektrischer Energie bestehen, können aus vom Menschen geschaffenen oder natürlich erzeugten Quellen stammen.

Manchmal können diese elektromagnetischen Felder andere elektrische oder elektronische Geräte stören oder unterbrechen, was als elektromagnetische Interferenz oder EMI bezeichnet wird.

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Was ist EMI (Elektromagnetische Störung)?

EMI (Elektromagnetische Interferenz), auch bekannt als RFI (Radio Frequency Interference), ist eine Störung oder Interferenz, die den Betrieb eines elektrischen oder elektronischen Geräts beeinträchtigt.

Diese Störungen können dazu führen, dass elektronische Geräte schlecht funktionieren oder ganz ausfallen. In einigen Fällen kann dies schwerwiegende Folgen haben, wie z. B. Ausfälle in medizinischen Geräten, Maschinen und militärischer Ausrüstung.

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Was ist die Ursache für EMI?

Elektromagnetische Störungen werden durch elektromagnetische Felder verursacht, die durch vom Menschen geschaffene elektrische oder elektronische Geräte, natürliche Quellen und Ereignisse entstehen.

Wenn elektronische Signale mit derselben Frequenz aufeinandertreffen, stören sie sich gegenseitig und verursachen EMI.

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Beispiele für EMI

Vom Menschen verursachte EMI

Vom Menschen verursachte elektromagnetische Störungen werden durch alltägliche Gegenstände in unseren Haushalten (EMI im Wohnbereich) und auch durch Anlagen und Geräte in der Industrie (EMI in der Industrie) verursacht.

EMI für Wohnzwecke

Die Quellen für EMI in Wohngebäuden sind alle elektronischen Geräte und Apparate in Ihrer Wohnung, insbesondere solche, die mit einem drahtlosen Signal arbeiten. Diese können andere elektronische Geräte in Ihrer Wohnung stören.

Glücklicherweise verursachen diese EMI-Quellen normalerweise keine größeren Schäden. Die EMI in unserer Umgebung wird jedoch immer stärker, da wir immer mehr elektronische Geräte in unseren Häusern verwenden, und das kann mehr Störungen verursachen.

Da die Hersteller daran arbeiten, die Leistung von Geräten wie Mobiltelefonen zu verbessern, kann dies noch mehr EMI verursachen.

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Beispiele für vom Menschen verursachte EMI in Wohngebieten:

• Laptops, Computer, Handys und Tablets
• Bluetooth- und Wi-Fi-Geräte
• Leuchtstoffröhren und OLED-Glühbirnen
• Mikrowellenherde

Industrielle EMI

Industrielle oder kommerzielle EMI verursacht stärkere Störungen als EMI in Wohngebieten, da sie größere Bereiche und Geräte erreichen kann. Industrielle EMI kann Krankenhäuser, militärische Operationen, Fernseh-/Radiosender und andere in der Nähe befindliche Anlagen und Geräte beeinträchtigen.

Beispiele für industrielle, vom Menschen verursachte EMI:

• Mobilfunktürme und Satellitenkommunikationsnetze
• Elektrische Hochspannungsleitungen
• Industrielle Elektromotoren und Generatoren
• Fernseh- und Rundfunksender
• Medizinische Bildgebungssysteme, MRI, Röntgen und Strahlentherapie

Natürliches EMI

Natürliche elektromagnetische Störungen (EMI) werden durch natürliche Quellen und Ereignisse wie Sonneneruptionen, Blitze und Polarlichter verursacht. Natürliche EMI können manchmal ohne Vorwarnung auftreten und schwere Störungen bei elektronischen Geräten verursachen, die nicht entsprechend geschützt sind.

Gelegentlich können EMI von der Sonne die Satellitenübertragungen beeinträchtigen. Wenn die Sonne beispielsweise hinter dem Satelliten steht, kann das von ihr verursachte elektromagnetische Rauschen die Kommunikation des Satelliten verdecken.

Natürliche EMI wirkt sich in der Regel stärker auf ältere Geräte aus, während viele moderne Geräte den durch natürliche EMI verursachten Auswirkungen gut standhalten, wenn neue Technologien aufkommen.

Beispiele für natürliche EMI:

• Gewitter, atmosphärische elektrische Stürme und Blitze
• Die Sonneneruptionen und die kosmische Strahlung
• Sonnenwinde wie die als Nordlichter bekannten Polarlichter
• Statische Elektrizität

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Arten von elektromagnetischen Störungen

EMI kann nach verschiedenen Merkmalen kategorisiert werden, darunter Übertragung, Dauer, Bandbreite und Quelle.

Übertragung

EMI durch Übertragung kann in zwei Haupttypen eingeteilt werden:

• Geleitete EMI
• Gestrahlte EMI

Geleitete EMI

Bei leitungsgebundenen elektromagnetischen Störungen stehen die Quellen der EMI in physischem Kontakt zueinander. Zum Beispiel entlang von Stromleitungen oder einem großen Motor. Ein Beispiel dafür haben Sie vielleicht schon gesehen, wenn mehrere Geräte in Ihrem Haus denselben Stromkreis nutzen und das Einschalten eines Geräts eine Fehlfunktion eines anderen verursacht.

Gestrahlte EMI

Abgestrahlte elektromagnetische Störungen sind die am häufigsten auftretende Form der EMI. Diese Art stammt von Quellen, die keinen direkten Kontakt miteinander haben. Die Übertragung erfolgt drahtlos und kann sich durch Luft, Raum, Kunststoff und Isolatoren ausbreiten, ohne dass eine elektrische Verbindung erforderlich ist.

Dauer

Eine weitere Möglichkeit, elektromagnetische Störungen zu kategorisieren, ist die Dauer oder die Dauer der Störung.

Das EMI kann nach Dauer in folgende Kategorien eingeteilt werden:

• Kontinuierlich
• Sporadisch

Kontinuierliche EMI

Wenn die EMI-Quelle ein länger anhaltendes Signal verursacht, spricht man von einer kontinuierlichen Störung. Sie finden diese EMI bei einem ständig laufenden Motor oder einem elektronischen Schaltkreis. Oft handelt es sich dabei um Niederspannung, wie z. B. Beleuchtung und Stromquellen in Ihrem Haus.

Sporadische EMI

Sporadische Störungen werden auch als Impulsstörungen bezeichnet, weil die Quelle nur vorübergehende Unterbrechungen verursacht. Dies ist z. B. bei einem Gewitter, einer Sonneneruption oder einer elektrostatischen Entladung der Fall.

Bandbreite

Wir können die EMI-Typen sogar noch weiter in Unterkategorien nach ihrer Bandbreite unterteilen. Es gibt schmalbandige und breitbandige elektromagnetische Interferenzen.

Schmalband-EMI

Schmalbandigkeit wird oft durch einen Radiosender oder eine Art Oszillator verursacht. Es wirkt sich nur auf ein einziges oder ein schmales Band von Frequenzen aus. Obwohl diese Art der Beeinflussung in der Regel keine großen Auswirkungen auf elektronische Geräte hat, sollte sie in akzeptablen Grenzen gehalten werden.

Breitband-EMI

Breitband betrifft große Teile des Funkspektrums und viele verschiedene Frequenzen. Es wird oft durch fehlerhaft arbeitende Geräte verursacht. Einige Quellen von Breitband-EMI können Thermostate, Spannungsregler, Zündsysteme, Radar- und Kommunikationssender, Impulsgeber und Personalcomputer sein.

Quelle

Wie bereits erläutert, kann EMI nach der Art der Quelle klassifiziert werden - natürliche und vom Menschen verursachte EMI.

EMI kann nach Quellen in folgende Kategorien eingeteilt werden:

• Von Menschenhand geschaffene Ausrüstungen und Geräte
• Natürliche Quellen und Ereignisse

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Wie wird die EMI übertragen?

Es gibt verschiedene Methoden, mit denen EMI übertragen werden. Der EMI-Kopplungsmechanismus beschreibt den Weg, den die EMI auf ihrem Weg von der Quelle zum Empfänger nimmt. Um das von der EMI verursachte Problem zu beheben, ist es wichtig zu verstehen, wie die EMI zum Empfänger gelangt.

EMI-Übertragungsmethoden:

• Leitung
• Strahlung
• Kapazitiv
• Induktiv/Magnetisch

EMI durch Konduktion

Leiter (Drähte und Kabel) verbinden die EMI-Quelle mit dem Empfänger. Dies ist sehr häufig bei Stromleitungen der Fall.

EMI durch Strahlung

EMI wird ohne eine physische Verbindung zwischen der EMI-Quelle und dem Empfänger ausgesendet oder abgestrahlt - dies ist die häufigste Form der Kopplung.

Kapazitive EMI

Dies geschieht bei zwei verbundenen Geräten. Die Spannung der EMI-Quelle schwankt und überträgt kapazitiv eine Ladung auf den Empfänger.

Induktive/magnetische EMI

Dabei wird das Prinzip der elektromagnetischen Induktion genutzt, um aufgrund der sich ändernden Magnetfelder zwischen der Quelle und dem Messobjekt Ströme im Messobjekt zu induzieren.

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Wie misst man EMI?

EMI kann mit einem Spektrumanalysator, einem Oszilloskop oder einem Breitband-HF-Feldmessgerät gemessen werden. Diese Geräte können die Stärke und Frequenz von elektromagnetischen Signalen in einer bestimmten Umgebung erkennen und messen. Sie können auch verwendet werden, um die Quelle der EMI zu identifizieren und festzustellen, ob sie innerhalb sicherer Grenzen liegt oder ob sie Störungen bei anderen elektronischen Geräten verursacht.

Geräte zur Feststellung oder Messung elektromagnetischer Störungen

• Spektralanalysator
• Oszilloskop
• Breitband-RF-Feldmessgerät

Spektrum-Analysator

Diese können die Frequenzen eines Signals messen, um festzustellen, ob es zu Störungen kommt. Sie können gewollte und ungewollte EMI erkennen. Ein Spektrumanalysator misst die Signalamplitude im Vergleich zum Frequenzbereich.

Oszilloskop

Sie werden häufig verwendet, um EMI auf Hochspannungssignalen wie Stromleitungen zu identifizieren. Sie messen die Signalamplitude im Zeitbereich und werden oft zusätzlich zu einem Spektrumanalysator verwendet.

Breitband-RF-Feldmessgerät

Damit wird die Menge an EMI in einem bestimmten Bereich gemessen. Es ist eines der gebräuchlichsten Instrumente zur Erkennung und Messung von EMI.

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Schutz vor EMI

For electronic devices to coexist, they have to be able to operate without negatively affecting each other. There are several methods that can be used to reduce EMI produced by electronic components within a design.

Eine Methode, die in vielen unserer TFT- und kapazitiven Touchscreens zur Verringerung der EMI ist die einepolymerbeschichtete EMI-Abschirmungsschicht sowie eine zusätzliche Erdung, die das verbindende Flachbandkabel abdeckt.

Viele unserer Zeichen- und LCD-Anzeigemodule bieten eine Auswahl an Erdungsoptionen, die durch Jumperpads auf der Leiterplatte der Anzeige konfiguriert werden können. Einige Optionen umfassen die Verbindung des vorderen Metallrahmens mit der Gleichstrommasse oder die Isolierung von der elektrischen Masse, so dass er direkt mit der Gehäusemasse verbunden werden kann.

Die gleichen Erdungsoptionen gelten für die Befestigungslöcher des LCD-Displays. Die Lötpad-Jumper können so konfiguriert werden, dass sie zwischen Gehäuseerdung und elektrischer Gleichstromerdung wählen.

Bitte kontaktieren Sie uns bei Newhaven, wenn Sie eine dieser Optionen oder andere maßgeschneiderte Erdungslösungen für Ihre Bedürfnisse implementieren möchten.

Wie kann man die EMI senken?

Im Folgenden finden Sie einige zusätzliche Design-Empfehlungen, die zur Verringerung des EMI-Rauschens in einem neuen Design beitragen können.

• Schirmen Sie die Daten- und Schnittstellenkabel ab.
• Filtern Sie die Stromversorgungs-, Daten- und Steuerleitungen.

Abschirmung der Daten- und Schnittstellenkabel

Verwenden Sie abgeschirmte Kabel, Ferritabschirmungen oder sogar Kupferband, um Rauschemissionen zu reduzieren oder Rauschübertragungen zu verhindern.

Filterung der Stromversorgungs-, Daten- und Steuerleitungen

Die Hinzufügung eines kleinen Serienwiderstandes zu den Daten- und Steuerleitungen trägt ebenfalls zur Verringerung von Rauschübertragungen bei. Das Hinzufügen von Filterkondensatoren zu den Stromversorgungsleitungen ist ebenfalls eine gute Designpraxis.

Die Platzierung von Filterkomponenten wie Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten oder Ferriten näher an der Störquelle führt zu besseren und effektiveren Ergebnissen.

Ziehen Sie die Verwendung von Reglerschaltungen zur Erzeugung der gewünschten Ausgangsspannung in Betracht, da diese in der Regel ein geringeres EMI-Rauschen aufweisen als Schaltnetzteile oder DC-DC-Wandler.

Besteht ein Produktdesign aus zusätzlichen Komponenten wie einer Frontblende, einer Montagehalterung, einem EMI-Gitter, einer ITO-Abschirmung usw., dann stellen Sie sicher, dass diese Komponenten über einen kurzen Pfad mit der Erde verbunden sind.

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Alles über EMI - [Video]

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Unsere Anwendungsingenieure stehen Ihnen zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten und Ihnen Optionen und Lösungen zur Reduzierung der EMI bei Ihrem Display-Projekt anzubieten.