Pola elektromagnetyczne są wszędzie. Te niewidzialne obszary siły, składające się z energii magnetycznej i elektrycznej, mogą pochodzić ze źródeł wytworzonych przez człowieka lub naturalnych.

Czasami te pola elektromagnetyczne mogą powodować zakłócenia lub przerwanie pracy innego urządzenia elektrycznego lub elektronicznego, powodując zjawisko zwane zakłóceniami elektromagnetycznymi lub EMI.

Co to jest EMI (zakłócenia elektromagnetyczne)?

EMI (Electromagnetic interference), znane również jako RFI (Radio Frequency Interference), to zakłócenia lub interferencje, które wpływają na działanie urządzenia elektrycznego lub elektronicznego.

Zakłócenia te mogą powodować złe działanie urządzeń elektronicznych lub całkowicie uniemożliwić ich działanie. W niektórych przypadkach może to prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak awarie urządzeń medycznych, maszyn i sprzętu wojskowego.

Co powoduje EMI?

Zakłócenia elektromagnetyczne są powodowane przez pola elektromagnetyczne powstałe od urządzeń elektrycznych lub elektronicznych wyprodukowanych przez człowieka, źródeł naturalnych oraz zdarzeń.

Zawsze, gdy sygnały elektroniczne spotykają się na tej samej częstotliwości, zakłócają się wzajemnie, powodując EMI.

Przykłady EMI

EMI spowodowane przez człowieka

Zakłócenia elektromagnetyczne wytworzone (wyprodukowane lub stworzone przez człowieka) są powodowane przez przedmioty codziennego użytku w naszych domach (EMI mieszkaniowe), a także przez sprzęt i urządzenia stosowane w sektorze przemysłowym (EMI przemysłowe).

EMI mieszkaniowe

Źródłem EMI mieszkalnego byłyby wszystkie urządzenia elektroniczne i urządzenia w domu, zwłaszcza wszystko, co działa z sygnałem bezprzewodowym. Mogą one zakłócać pracę innych urządzeń elektronicznych w domu.

Na szczęście te źródła EMI nie powodują zwykle znaczących szkód. Jednak EMI w naszym otoczeniu staje się silniejsze, ponieważ używamy coraz więcej urządzeń elektronicznych w naszych domach, a to może powodować więcej zakłóceń.

Ponieważ producenci pracują nad poprawą wydajności urządzeń takich jak telefony komórkowe, może to powodować jeszcze więcej EMI.

Powiązane: Co to jest wyświetlacz IPS?

Przykłady mieszkalnych zakłóceń elektromagnetycznych wywołanych przez człowieka:

• Laptopy, komputery, telefony komórkowe i tablety
• Urządzenia Bluetooth i Wi-Fi
• Żarówki fluorescencyjne i OLED
• Kuchenki mikrofalowe

Przemysłowe EMI

Przemysłowy lub komercyjny EMI powoduje bardziej znaczące zakłócenia niż mieszkaniowy EMI, ponieważ może dotrzeć do szerszych obszarów i urządzeń. Przemysłowy EMI może mieć wpływ na szpitale, operacje wojskowe, stacje telewizyjne/radiowe i inne pobliskie urządzenia i sprzęt.

Przykłady przemysłowych zakłóceń elektromagnetycznych wywołanych przez człowieka:

• Wieże komórkowe i sieci łączności satelitarnej
• Linie elektroenergetyczne wysokiego napięcia
• Przemysłowe silniki elektryczne i generatory
• Nadajniki telewizyjne i radiowe
• Systemy obrazowania medycznego, MRI, RTG i radioterapia

Naturalny EMI

Naturalne zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) są spowodowane przez naturalne źródła i zdarzenia, w tym rozbłyski słoneczne, błyskawice i zorze polarne. Naturalne zakłócenia elektromagnetyczne mogą czasami wystąpić bez ostrzeżenia, powodując poważne zakłócenia w urządzeniach elektronicznych, które nie zostały odpowiednio zabezpieczone.

Od czasu do czasu EMI ze słońca może wpływać na transmisje satelitarne. Na przykład, jeśli słońce znajduje się za satelitą, wytwarzany przez nie szum elektromagnetyczny może zasłonić komunikację z satelity.

Naturalny EMI ma zwykle bardziej znaczący wpływ na starsze urządzenia, podczas gdy wiele nowoczesnych urządzeń dobrze trzyma się efektów spowodowanych przez naturalny EMI w miarę pojawiania się nowych technologii.

Przykłady naturalnego EMI:

• Burze, atmosferyczne burze elektryczne i pioruny
• Rozbłyski słoneczne i promieniowanie kosmiczne Słońca
• Wiatry słoneczne jak zorza polarna znana jako Northern Lights
• Elektryczność statyczna

Rodzaje zakłóceń elektromagnetycznych

EMI można skategoryzować na podstawie różnych cech, w tym transmisji, czasu trwania, szerokości pasma i źródła.

Transmisja

EMI przez transmisję można podzielić na dwa główne typy:

• Przewodzone EMI
• Wypromieniowane EMI

Przewodzone EMI

W przewodzonych zakłóceniach elektromagnetycznych, źródła EMI są w fizycznym kontakcie ze sobą. Na przykład wzdłuż linii energetycznych lub dużego silnika. Być może widziałeś przykład tego, gdy masz kilka przedmiotów w domu korzystających z tego samego obwodu elektrycznego, a włączenie jednego urządzenia powoduje nieprawidłowe działanie innego.

Wypromieniowane EMI

Radiated electromagnetic interference is the most commonly experienced form of EMI. This type comes from sources without direct contact with each other. The transmission is wireless and can travel through air, space, plastic, and insulators without needing an electrical connection.

Czas trwania

Innym sposobem kategoryzacji zakłóceń elektromagnetycznych jest czas trwania lub jak długo trwa inferencja.

EMI według czasu trwania można podzielić na:

• Ciągłe
• Sporadycznie

Ciągłe EMI

Gdy źródło EMI powoduje przedłużający się sygnał, określa się to jako zakłócenia ciągłe. Takie EMI można znaleźć przy stale działającym silniku lub obwodzie elektronicznym. Często są to obwody niskonapięciowe, takie jak oświetlenie i źródła zasilania w Twoim domu.

Sporadyczne EMI

Zakłócenia sporadyczne nazywane są również impulsowymi, ponieważ źródło powoduje jedynie chwilowe przerwy. Wystąpiłyby one w przypadku burzy elektrycznej, rozbłysków słonecznych lub wyładowań elektrostatycznych.

Szerokość pasma

Rodzaje EMI możemy jeszcze bardziej podzielić na podkategorie wykorzystując ich pasmo przenoszenia. Istnieją wąskopasmowe i szerokopasmowe zakłócenia elektromagnetyczne.

Wąskopasmowe EMI

Wąskie pasmo jest często spowodowane przez nadajnik radiowy lub formę oscylatora. Wpływa tylko na jedno lub wąskie pasmo częstotliwości. Chociaż ten rodzaj inferencji nie ma zwykle większego wpływu na sprzęt elektroniczny, powinien być utrzymywany w dopuszczalnych granicach.

EMI dla łączności szerokopasmowej

Szerokopasmowość dotyczy dużych fragmentów widma radiowego i wielu różnych częstotliwości. Jest często powodowane przez nieprawidłowo działające urządzenia. Niektórymi źródłami szerokopasmowego EMI mogą być termostaty, regulatory napięcia, systemy zapłonowe, nadajniki radarowe i komunikacyjne, generatory impulsów oraz komputery osobiste.

Źródło

Jak wyjaśniono wcześniej, EMI można sklasyfikować według rodzaju źródła - EMI naturalne i wywołane przez człowieka.

EMI według źródła można podzielić na:

• Sprzęt i urządzenia wykonane przez człowieka
• Naturalne źródła i wydarzenia

Jak przenoszone są zakłócenia elektromagnetyczne?

There are different methods by which EMI is transmitted. The EMI coupling mechanism describes the path the EMI takes as it travels from the source to the receiver. In order to correct the problem the EMI is causing, it is essential to understand how it is getting to the receiver.

Metody transmisji EMI:

• Przewodzenie
• Promieniowanie
• Pojemnościowa
• Indukcyjny/Magnetyczny

EMI przez przewodzenie

Przewodniki (druty i kable) łączą źródło EMI z odbiornikiem. Jest to bardzo często spotykane w elektrycznych liniach energetycznych.

EMI przez promieniowanie

EMI jest emitowane lub promieniowane bez fizycznego połączenia między źródłem EMI a odbiornikiem - jest to najpopularniejsza forma sprzężenia.

Pojemnościowe EMI

Dzieje się tak w przypadku dwóch połączonych urządzeń. Następuje zmiana napięcia źródła EMI, które pojemnościowo przekazuje ładunek do odbiornika.

Indukcyjne/magnetyczne EMI

Wykorzystuje ona zasadę indukcji elektromagnetycznej do wywołania prądów w celu w wyniku zmiennych pól magnetycznych między źródłem a celem.

Jak zmierzyć EMI?

EMI można zmierzyć za pomocą analizatora widma, oscyloskopu lub szerokopasmowego miernika pola RF. Urządzenia te mogą wykryć i zmierzyć siłę i częstotliwość sygnałów elektromagnetycznych w danym środowisku. Mogą one również służyć do identyfikacji źródła EMI i określenia, czy mieści się ono w bezpiecznych granicach, czy też powoduje zakłócenia w pracy innych urządzeń elektronicznych.

Urządzenia do wykrywania lub pomiaru zakłóceń elektromagnetycznych

• Analizator widma
• Oscyloskop
• Szerokopasmowy miernik pola elektromagnetycznego RF

Analizator widma

Mogą one mierzyć częstotliwości w sygnale, aby określić, czy istnieją jakiekolwiek zakłócenia. Mogą one wykryć celowe i niezamierzone EMI. Analizator widma mierzy amplitudę sygnału w zależności od częstotliwości.

Oscyloskop

Są one często używane do identyfikacji EMI na sygnałach wysokiego napięcia, takich jak linie elektryczne. Mierzą one amplitudę sygnału w zależności od czasu i są często używane jako dodatek do analizatora widma.

Szerokopasmowy miernik pola elektromagnetycznego RF

Mierzy on ilość EMI w określonym obszarze. Jest to jedno z najczęstszych narzędzi używanych do wykrywania i pomiaru EMI.

Ochrona przed EMI

Aby urządzenia elektroniczne mogły współistnieć, muszą być w stanie działać bez negatywnego wpływu na siebie. Istnieje kilka metod, które można wykorzystać do zmniejszenia EMI wytwarzanego przez komponenty elektroniczne w projekcie.

One method implemented in many of our  TFT and capacitive touchscreen designs to help reduce EMI is by including a polymer coated EMI shield layer, plus additional grounding that covers the connecting Flat ribbon cable.

Many of our  character and LCD display modules offer a selection of grounding options that can be configured by jumper pads on the display’s PCB. Some options include connecting the front metal frame to DC ground or isolating it from electrical ground so it can be connected directly to chassis ground.

The same grounding options apply to the LCD display’s mounting holes. Solder pad jumpers can be configured to select chassis ground or DC electrical ground connections.

Skontaktuj się z nami w firmie Newhaven, jeśli chcesz wdrożyć którąś z tych opcji lub inne niestandardowe rozwiązania uziemienia, które spełnią Twoje potrzeby.

Jak obniżyć EMI?

Oto kilka dodatkowych zaleceń projektowych, które mogą pomóc w redukcji szumu EMI w nowym projekcie.

• Ekranować kable danych i interfejsu.
• Filtrowanie linii zasilających, danych i sterujących.

Ekranowanie kabli danych i interfejsów

Aby zmniejszyć emisję szumów lub zapobiec ich przenoszeniu, należy stosować kable ekranowane, ekrany ferrytowe, a nawet taśmę miedzianą.

Filtrowanie linii zasilających, danych i sterujących

Adding small amounts of series resistance to the data and control lines will also help reduce noise transmissions. Adding filter capacitors to power supply lines is also good design practice.

Umieszczenie elementów filtrujących takich jak rezystory, kondensatory, cewki czy ferryty bliżej źródła szumu da lepsze i skuteczniejsze rezultaty.

Należy rozważyć zastosowanie obwodów regulacyjnych do wytworzenia pożądanego napięcia wyjściowego, ponieważ zazwyczaj charakteryzują się one niższym poziomem szumów EMI niż w przypadku stosowania zasilaczy impulsowych lub przetwornic DC-DC.

Jeśli projekt produktu składa się z dodatkowych elementów, takich jak ramka przednia, uchwyt montażowy, siatka EMI, osłona ITO itp.

Powiązane: OLED Vs LCD

All About EMI - [Video]

Nasi inżynierowie ds. zastosowań są dostępni, aby odpowiedzieć na pytania i pomóc zapewnić opcje i rozwiązania w celu zmniejszenia EMI w projekcie wyświetlacza.