Hvad er elektromagnetisk støj?

Hvad er elektromagnetisk støj?

Definition af elektromagnetisk støj

Elektromagnetisk støj (EMI) defineres som en forstyrrelse, der påvirker en elektrisk kredsløb pga. elektromagnetisk induktion eller stråling.

Elektromagnetisk støj (EMI) defineres som en forstyrrelse i et elektrisk kredsløb pga. elektromagnetisk induktion eller ekstern elektromagnetisk stråling. Det opstår, når de elektromagnetiske felter fra ét enhed forstyrrer en anden enhed.

Elektromagnetiske (EM) bølger dannes, når et elektrisk felt interagerer med et magnetisk felt. De bevæger sig med en hastighed på 3,0 × 10^8 m/s i vakuum. EM-bølger kan bevæge sig gennem luft, vand, faste stoffer eller endda et vakuum.

Figuren nedenfor viser EM-spektrum, der bruges til at repræsentere forskellige typer EM-energi ift. deres frekvenser (eller bølgelængder). EMI konfronteres af os alle i vores daglige liv og forventes at stige eksponentielt i fremtiden pga. den øgede antal trådløse enheder og standarder, herunder mobiltelefoner, GPS, Bluetooth, Wi-Fi og nær-felt kommunikation (NFC).

EMI kan forekomme over et bredt spektrum af elektromagnetiske frekvenser, herunder radio- og mikrobølgefrequencer. Det forstyrrer andre elektriske enheder. Enhver enhed med hurtigt skiftende elektriske strømmer kan producere elektromagnetiske emissioner.

Således "forstyrrer" emissionen fra det ene objekt emissionen fra et andet objekt. Når en EMI forstyrrer en anden, resulterer det i forvrængning af elektromagnetiske felter. Elektromagnetisk stråling kan forstyrre og forstyrre hinanden, selvom de ikke er på samme frekvens. Denne forstyrrelse kan høres i radioer, når frekvenser skifter, og i TV, når signalet bliver forvrænget, og billedet bliver forstyrret. Derfor kaldes EMI også Radiofrekvensforstyrrelse i radiofrekvensspektrummet.

EMI kan let påvirke funktionen hos en elektronisk enhed. Generelt, da der er strøm gennem kredsløbene i elektroniske enheder, tendere det at skabe en vis mængde elektromagnetisk stråling. Energien, der dannes fra enhed 1, udbredes gennem luften som stråling eller kobles ind i kabler til enhed 2. Dette resulterer i fejl i enhed 2. Energien fra enhed 1, der forstyrrer enhed 2's operation, kaldes elektromagnetisk støj.

Årsager til EMI

EMI kan komme fra forskellige kilder, herunder naturlige begivenheder som lyn og menneskeskabte kilder som industriudstyr.

• Transmisjon fra TV

• Radio AM, FM og satellit

• Solmagnetisk storm

• Lyn, der blinker som høj spænding og høj strøm

• Lufthavn radar, elektrostatisk udladning og hvit støj

• Switching mode strømforsyninger

• Bue-sværder, motorbusser og elektriske kontakter

Typer af EMI

Menneskeskabt EMI

Menneskeskabt EMI opstår fra en anden produceret elektronisk enhed. Denne type forstyrrelse opstår, når to signaler kommer tæt på hinanden eller flere signaler passerer gennem én enhed på samme frekvenser. Et godt eksempel er, når radioen i bilen samtidig modtager to stationer.

Naturlig EMI

Denne type EMI påvirker også enheder, men de er ikke menneskeskabte, men EMI opstår pga. naturlige fænomener på jorden og i rummet som lyn, elektriske storme, kosmisk støj osv.

Den anden metode for klassificering er baseret på varigheden af EMI. Varigheden af forstyrrelsen betyder den periode, hvor enheden oplever forstyrrelse.

Kontinuerlig EMI

Når en kilde kontinuerligt emitterer EMI, kaldes det kontinuerlig EMI. Kilden kan være menneskeskabt eller naturlig. EMI opstår, da der findes en lang koblingsmekanisme mellem EMI-kilde og modtager. Denne type EMI opstår fra kilder som en kredsløb, der emitterer et kontinuerligt signal.

Pulsformet EMI

Disse typer EMI opstår i en meget kort periode som pulser. Derfor kaldes det pulsformet EMI. Kilden kan være både naturlig og menneskeskabt som den kontinuerlige type EMI. Gode eksempler for at forstå er støj, der høres fra skruer, lys, osv., der emitterer signaler, der kan forstyrre spænding og strøm.

Tredje metode for klassificering er baseret på båndbredde af EMI. Båndbredden af EMI refererer til frekvensområdet, der opleves af EMI. Baseret herpå er EMI opdelt i to typer: Smalbånds og bredbånds EMI.

Smalbånds EMI

Denne type EMI opstår på en enkelt frekvens, der genereres fra en oscillator. Den kan også opstå pga. forskellige typer forvrængning i en transmitter. Normalt spiller smalbånds EMI en meget mindre rolle i kommunikationssystemer, og den kan nemt rettes. Men, grænsen for forstyrrelse skal kontrolleres inden for grænser.

Bredbånds EMI

Det største forskel fra smalbånds EMI er, at denne type EMI ikke opstår på en enkelt frekvens. Når man ser på det magnetiske spektrum, dækker denne type EMI et bredt spektrum og findes i forskellige former. Kilden kan være både naturlig og menneskeskabt. Et eksempel på en menneskeskabt kilde er buesveldning, hvor gnister emitteres kontinuerligt. Ligeledes er et eksempel på en naturlig kilde solstorm for et satellit-TV-system.

EMI Koblingsmekanismer

Koblingsmekanismen for EMI hjælper med at forstå, hvordan EMI genereres fra kilden og når modtageren. For at rette de problemer, der opstår pga. EMI, skal naturen af EMI og, hvordan den kobles fra kilde til modtager, forstås klart. Få typer af kobling er konduktion, stråling, kapacitiv og induktiv kobling. Ved at forstå koblingsmekanismerne kan EMI reduceres ved at træffe foranstaltninger for at reducere koblingen og graden af forstyrrelse.

Konduktionskobling

Konduktionskobling opstår, når EMI-emissioner bevæger sig langs ledere, ledninger og kabler, der forbinder kilden og modtageren. Når der er konduktion langs ruten, hvor signalerne bevæger sig, opstår konducerede emissioner, og dette forstås som konduceret EMI. Det kan optræde langs strømforsyningen eller enhver forbindelseskabel. Konduktion kan ske i en af to tilstande,

Fælles tilstand

EMI opstår, når støj udvikles i samme fase, når to ledere anvendes. Eksempel: + og - af en strømkabel

Differentialtilstand

Når to ledere anvendes, og støj er uden for fase på ledere, siges det at virke i differentialtilstand.

Strålingskobling

Den mest almindelige type kobling, der opstår, når kilden og modtageren er adskilt af en stor afstand, der er mere end en bølgelængde. Der er ingen fysisk kontakt mellem kilden og modtageren, da EMI stråles via rummet til modtageren. Derfor, når det uønskede signal overføres fra kilde til modtager ved strålingsteknik gennem rummet, kaldes det strålet EMI.

Kapacitiv kobling

Denne type kobling opnås mellem to forbundne enheder. Den opstår, når en spænding, der ændrer sig fra en kilde, kapacitivt overfører ladningen til offeret.

Induktiv kobling

Når en leder inducerer forstyrrelser i en anden leder, der er placeret tæt på, baseret på princippet om elektromagnetisk induktion, produceres EMI, kendt som magnetisk koblet EMI. Med simple ord, når der er en variabel magnetfelt mellem kilde og offer, vil en tilstrækkelig mængde strøm blive induceret i offerets kredsløb. Dette resulterer i signaloverførsel fra kilden til offeret.

EMI Koblingsmekanismer

EMI kan overføres fra en kilde til en modtager gennem konduktion, stråling, kapacitiv og induktiv kobling.

Reduktion af EMI

Jordforbindelse

I industrien transporteres signaler og returstrømmer ved hjælp af jordsystemer. De danner også referencer for analoge og digitale kredsløb, hvilket beskytter mennesker og udstyr mod fejl og lyn. Når strøm flyder i jordsystemet, forårsager det potentiafdifferenser.

Når lyn rammer, forårsager det potentiafdifferenser i tusinder af volts. Allerede fra begyndelsen af kredsløbsdesignet, skal jordsystemet overvejes, så systemet fungerer med de påkrævede sikkerhedskrav. Når man tegner en jord eller løser et jordproblem, er det først nødvendigt at fastslå, hvor strømmen passerer.

Når forskellige typer jord sammenfald, kan strømmen muligvis ikke returnere gennem den antagede vej. Korrekt jordforbindelse afhænger af flere faktorer som frekvenser og impedanser, længden af kabel, der kræves, og sikkerhedsproblemer.

Den mest fordelagtige type jord for lavfrekvensapplikationer er single-point ground, som vist i figuren nedenfor. Når følsomt kredsløb eller kabling anvendes, bør serieforbindelsen eller daisy chain undgås, da returstrømmer fra de tre kredsløb flyder gennem de fælles jordimpedanser, der forbinder kredsløbene.