ما هو التداخل الكهرومغناطيسي؟
ما هو التداخل الكهرومغناطيسي؟
تعريف التداخل الكهرومغناطيسي
يُعرَّف التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) بأنه اضطراب يؤثر على دارة كهربائية بسبب الاستقراء المغناطيسي أو الإشعاع.
يُعرَّف التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) بأنه اضطراب في الدارة الكهربائية بسبب الاستقراء المغناطيسي أو الإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي. يحدث عندما تتدخل المجالات الكهرومغناطيسية من جهاز مع جهاز آخر.
تُنشئ الأمواج الكهرومغناطيسية (EM) عندما يتفاعل مجال كهربائي مع مجال مغناطيسي. تسافر بسرعة 3.0 × 10^8 م/ثانية في الفراغ. يمكن للأمواج الكهرومغناطيسية أن تنتقل عبر الهواء والماء والصلبات وحتى الفراغ.
يوضح الشكل أدناه الطيف الكهرومغناطيسي المستخدم لتمثيل أنواع مختلفة من طاقة EM حسب ترددها (أو أطوال موجاتها). نواجه جميعًا التداخل الكهرومغناطيسي في حياتنا اليومية ومن المتوقع أن يواجه زيادة هائلة في المستقبل بسبب الزيادة في عدد الأجهزة اللاسلكية والمعايير، بما في ذلك الهواتف المحمولة وGPS وBluetooth وWi-Fi والتواصل القريب (NFC).
يمكن أن يحدث التداخل الكهرومغناطيسي عبر نطاق واسع من الطيف الكهرومغناطيسي، بما في ذلك ترددات الراديو والأمواج فوق الصوتية. يزعج الأجهزة الكهربائية الأخرى. يمكن لأي جهاز به تيار كهربائي متغير بسرعة أن ينتج انبعاثات كهرومغناطيسية.
لذا، فإن الانبعاث من جسم "يتداخل" مع انبعاث جسم آخر. عندما يتداخل تداخل كهرومغناطيسي مع آخر، يؤدي إلى تشويه الحقول الكهرومغناطيسية. يمكن للإشعاع الكهرومغناطيسي أن يتداخل ويزعج بعضه البعض حتى لو لم يكن على نفس التردد. يمكن سماع هذا التداخل في الراديو عند تغيير الترددات وفي التلفاز عندما تتعرض الإشارة للتشويه، تصبح الصورة مشوهة. وبالتالي، في الطيف الترددي للراديو، يُعرف التداخل الكهرومغناطيسي أيضًا باسم التداخل الترددي للراديو.
يمكن للتداخل الكهرومغناطيسي أن يؤثر بسهولة على وظيفة الجهاز الإلكتروني. بشكل عام، بما أن هناك تدفق للكهرباء عبر الدارات في الأجهزة الإلكترونية، فإنه يميل إلى إنشاء بعض الإشعاع الكهرومغناطيسي. الطاقة التي يتم إنشاؤها من الجهاز 1 تنتشر عبر الهواء كإشعاع أو ترتبط بكابلات الجهاز 2. وهذا يؤدي إلى خلل في عمل الجهاز 2. الطاقة من الجهاز 1 التي تؤثر على عمل الجهاز 2 تُعرف بالتداخل الكهرومغناطيسي.
أسباب التداخل الكهرومغناطيسي
يمكن أن يأتي التداخل الكهرومغناطيسي من مصادر مختلفة تشمل الأحداث الطبيعية مثل البرق ومصادر صنع الإنسان مثل المعدات الصناعية.
البث من التلفزيون
الراديو AM وFM والقمر الصناعي
عاصفة مغناطيسية شمسية
البرق الذي يلمع بجهد عالي وتيار عالي
رادار المطار، التفريغ الكهروستاتيكي، والضوضاء البيضاء
مصدر الطاقة ذو وضع التحويل
آلات اللحام بالقوس، فرشاة المحركات، وأجهزة الاتصال الكهربائية
أنواع التداخل الكهرومغناطيسي
التداخل الكهرومغناطيسي الصناعي
يحدث التداخل الكهرومغناطيسي الصناعي من جهاز إلكتروني مصنع آخر. يحدث هذا النوع من التداخل عندما يقترب إشارتان من بعضهما البعض أو عندما تمر عدة إشارات عبر جهاز واحد بنفس الترددات. مثال جيد هو عندما يلتقط الراديو في السيارة محطتين في وقت واحد.
التداخل الكهرومغناطيسي الطبيعي
هذا النوع من التداخل يؤثر أيضًا على الأجهزة ولكنه ليس صناعيًا، بل يحدث بسبب الظواهر الطبيعية على الأرض والفضاء مثل البرق والعواصف الكهربائية والضوضاء الكونية وغيرها.
الطريقة الثانية للتصنيف تعتمد على مدة التداخل الكهرومغناطيسي. مدة التداخل تعني الفترة الزمنية التي يختبر فيها الجهاز التداخل.
التداخل الكهرومغناطيسي المستمر
عندما يصدر مصدر تداخل كهرومغناطيسي باستمرار، يُعرف بالتداخل الكهرومغناطيسي المستمر. يمكن أن يكون المصدر صناعيًا أو طبيعيًا. يحدث هذا النوع من التداخل عندما يوجد آلية ربط طويلة بين مصدر التداخل الكهرومغناطيسي والمستقبل. ينشأ هذا النوع من التداخل من مصادر مثل دائرة تصدر إشارة مستمرة.
التداخل الكهرومغناطيسي النبضي
تحدث هذه الأنواع من التداخل لفترة قصيرة جدا مثل النبضات. لذلك، يُعرف بالتداخل الكهرومغناطيسي النبضي. يمكن أن يكون المصدر طبيعيًا أو صناعيًا كما هو الحال في النوع المستمر. أمثلة جيدة لفهم ذلك هي الضوضاء التي تسمع من المقاطع والإنارة والتي تصدر إشارات قد تسبب اضطرابًا في الجهد والتيار.
الطريقة الثالثة للتصنيف تعتمد على عرض النطاق الترددي للتداخل الكهرومغناطيسي. يشير عرض النطاق الترددي للتداخل الكهرومغناطيسي إلى مدى التردد الذي يختبره التداخل. بناءً على ذلك، يتم تقسيم التداخل الكهرومغناطيسي إلى نوعين هما الضيق والنطاق العريض.
التداخل الكهرومغناطيسي الضيق النطاق
يحدث هذا النوع من التداخل على تردد واحد يتم إنتاجه من مذبذب. يمكن أن يحدث أيضًا بسبب أنواع مختلفة من التشوه في المرسل. عادةً ما يلعب التداخل الكهرومغناطيسي الضيق النطاق دورًا طفيفًا في نظام الاتصال ويمكن تصحيحه بسهولة. ولكن، يجب السيطرة على حدود التداخل ضمن الحدود المقبولة.
التداخل الكهرومغناطيسي العريض النطاق
الفرق الرئيسي عن التداخل الكهرومغناطيسي الضيق النطاق هو أن هذا النوع من التداخل لا يحدث على تردد واحد. عند النظر إلى الطيف المغناطيسي، يغطي هذا النوع من التداخل نطاقًا واسعًا ويوجد بأشكال مختلفة. يمكن أن يكون المصدر طبيعيًا أو صناعيًا. مثال على المصدر الصناعي هو اللحام بالقوس، حيث يتم إصدار الشرارة بشكل مستمر. وبالمثل، مثال على المصدر الطبيعي هو انقطاع الشمس لنظام تلفزيون الأقمار الصناعية.
آليات ربط التداخل الكهرومغناطيسي
تساعد آليات ربط التداخل الكهرومغناطيسي في فهم كيفية إنتاج التداخل الكهرومغناطيسي من المصدر وكيف يصل إلى المستقبل. لتصحيح المشكلات التي تحدث بسبب التداخل الكهرومغناطيسي، يجب فهم طبيعة التداخل وكيف يتم ربطه من المصدر للمستقبل بشكل واضح. بعض أنواع الربط هي التوصيل والإشعاع والربط السعوي والربط الحثي. من خلال فهم آليات الربط، يمكن تقليل التداخل الكهرومغناطيسي باتخاذ تدابير لتقليل الربط ومستوى التداخل.
الربط التوصيلي
يحدث الربط التوصيلي عندما تسافر انبعاثات التداخل الكهرومغناطيسي عبر الموصلات والأسلاك والكابلات التي تربط المصدر بالمُستقبل. عندما يحدث التوصيل على طول الطريق الذي تسافر فيه الإشارات، تحدث انبعاثات موصولة وهذا يُفهم كـ EMI موصول. يمكن أن يظهر على خطوط الطاقة أو أي كابل اتصال. يمكن أن يحدث التوصيل في أحد الوضعيين:
الوضع المشترك
يحدث التداخل الكهرومغناطيسي عندما تتطور الضوضاء في نفس المرحلة عندما يستخدم موصلان. مثال: + و- من كابل الطاقة
الوضع التفاضلي
عند استخدام موصلين، عندما تكون الضوضاء خارج المرحلة على الموصلات، يقال إنها تعمل في الوضع التفاضلي.
الربط الإشعاعي
هو النوع الأكثر شيوعًا من الربط الذي يحدث عندما يكون المصدر والمُستقبل منفصلين بمدى كبير يزيد عن طول الموجة. لا يوجد اتصال مادي بين المصدر والمُستقبل لأن التداخل الكهرومغناطيسي يُشع عبر الفضاء إلى المستقبل. لذا، عندما يتم نقل الإشارة غير المرغوب فيها من المصدر إلى المستقبل بواسطة تقنية الإشعاع عبر الفضاء، يُعرف بالتداخل الكهرومغناطيسي الإشعاعي.
الربط السعوي
يتم تحقيق هذا النوع من الربط بين جهازين متصلين. يحدث عندما يتم نقل الشحنة سعويًا من مصدر إلى ضحية نتيجة تغير الجهد من المصدر.
الربط الحثي
عندما يحث موصل تداخلات في موصل آخر مجاور بناءً على مبدأ الاستقراء الكهرومغناطيسي، ينتج عنه تداخل كهرومغناطيسي يُعرف بالتداخل المغناطيسي. ببساطة، عندما يكون هناك مجال مغناطيسي متغير بين المصدر والضحية، سيتم استقراء تيار كافي في دارة الضحية. هذا يؤدي إلى نقل الإشارة من المصدر إلى الضحية.
آليات ربط التداخل الكهرومغناطيسي
يمكن أن ينتقل التداخل الكهرومغناطيسي من المصدر إلى المستقبل عبر التوصيل والإشعاع والربط السعوي والربط الحثي.
تقليل التداخل الكهرومغناطيسي
التوصيل بالأرض
في الصناعة، يتم نقل الإشارات والتوجهات باستخدام أنظمة التوصيل بالأرض. كما أنها تشكل المرجعيات للدوائر التناظرية والرقمية، مما يوفر الحماية للبشر والمعدات من الأعطال والبرق. عندما يتدفق التيار في نظام التوصيل بالأرض، يسبب اختلافات في الجهد.
عندما يضرب البرق، يسبب اختلافات في الجهد بوحدات آلاف الفولت. منذ بداية تصميم الدائرة، يجب مراعاة نظام التوصيل بالأرض بحيث يعمل النظام بأمان مطلوب. عند رسم توصيل بالأرض أو حل مشكلة توصيل بالأرض، يجب أولاً تحديد مكان مرور التيار.
عندما تتوافق أنواع مختلفة من التوصيل بالأرض، قد لا يعود التيار بالمسار المتوقع. يعتمد التوصيل الصحيح على عدة عوامل مثل الترددات والمعاومات وطول الكابلات المطلوبة وقضايا السلامة.
النوع الأكثر فائدة للتوصيل بالأرض في التطبيقات ذات التردد المنخفض هو التوصيل بالأرض من نقطة واحدة كما هو موضح في الشكل أدناه. عند استخدام دوائر حساسة أو كابلات، يجب تجنب الاتصال المتسلسل أو سلسلة الوصلات لأنه سيتدفق التيار العائد من الدوائر الثلاث عبر المعاومات المشتركة التي تربط الدوائر.
