چه چیزی مداخله الکترومغناطیسی است

چه چیزی اغتشاش الکترومغناطیسی است؟

تعریف اغتشاش الکترومغناطیسی

اغتشاش الکترومغناطیسی (EMI) به عنوان یک اختلال در مدار الکتریکی که ناشی از القای الکترومغناطیسی یا تابش است، تعریف می‌شود.

اغتشاش الکترومغناطیسی (EMI) به عنوان یک اختلال در مدار الکتریکی که ناشی از القای الکترومغناطیسی یا تابش الکترومغناطیسی خارجی است، تعریف می‌شود. زمانی رخ می‌دهد که میدان‌های الکترومغناطیسی از یک دستگاه با دستگاه دیگری تداخل پیدا کنند.

امواج الکترومغناطیسی (EM) زمانی ایجاد می‌شوند که یک میدان الکتریکی با یک میدان مغناطیسی تعامل دارد. آنها با سرعت ۳.۰ × ۱۰^۸ متر بر ثانیه در فضای خالی حرکت می‌کنند. امواج EM می‌توانند از طریق هوا، آب، مواد جامد یا حتی فضای خالی حرکت کنند.

شکل زیر طیف EM را نشان می‌دهد که انواع مختلف انرژی EM را بر اساس فرکانس‌ها (یا طول موج) نمایش می‌دهد. EMI توسط همه ما در زندگی روزمره مواجه می‌شود و به دلیل افزایش تعداد دستگاه‌های بی‌سیم و استانداردها، از جمله تلفن‌های همراه، GPS، Bluetooth، Wi-Fi و ارتباطات نزدیک-میدان (NFC)، در آینده انتظار می‌رود که افزایش نمایانی یابد.

EMI می‌تواند در طیف گسترده‌ای از طیف الکترومغناطیسی، از جمله فرکانس‌های رادیویی و مایکروویو رخ دهد. این اغتشاش دستگاه‌های الکتریکی دیگر را مختل می‌کند. هر دستگاهی که جریان‌های الکتریکی سریع متغیر دارد می‌تواند تابش الکترومغناطیسی ایجاد کند.

بنابراین، تابش از یک شیء با تابش شیء دیگر "تداخل" پیدا می‌کند. زمانی که یک EMI با یک EMI دیگر تداخل پیدا کند، منجر به تحریف میدان‌های الکترومغناطیسی می‌شود. تابش الکترومغناطیسی می‌تواند حتی اگر در یک فرکانس نباشند، یکدیگر را مختل کنند. این تداخل می‌تواند در رادیوها وقتی فرکانس‌ها تغییر می‌کنند و در تلویزیون وقتی سیگنال تحریف می‌شود، تصویر آشفته می‌شود. بنابراین، در طیف فرکانس رادیویی، EMI به عنوان تداخل فرکانس رادیویی نیز شناخته می‌شود.

EMI می‌تواند عملکرد یک دستگاه الکترونیکی را به راحتی تحت تأثیر قرار دهد. به طور کلی، چون جریان الکتریکی از طریق مدارهای دستگاه‌های الکترونیکی می‌گذرد، مقداری تابش الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند. انرژی ایجاد شده از دستگاه ۱ از طریق هوا به عنوان تابش یا از طریق کابل‌های دستگاه ۲ منتشر می‌شود. این امر منجر به خرابی دستگاه ۲ می‌شود. انرژی از دستگاه ۱ که عملکرد دستگاه ۲ را مختل می‌کند به عنوان اغتشاش الکترومغناطیسی شناخته می‌شود.

علل EMI

EMI می‌تواند از منابع مختلفی از جمله رویدادهای طبیعی مانند برق و منابع ساخته شده توسط انسان مانند تجهیزات صنعتی ناشی شود.

• انتقال از TV

• رادیو AM، FM و ماهواره‌ای

• طوفان مغناطیسی خورشیدی

• برق که با ولتاژ و جریان بالا می‌درخشد

• رادار فرودگاه، تخلیه الکترواستاتیک و نویز سفید

• منابع تغذیه تبدیل حالت

• دستگاه‌های لحیم کاری، مش‌های موتور و تماس‌های الکتریکی

انواع EMI

EMI ساخته شده توسط انسان

EMI ساخته شده توسط انسان از یک دستگاه الکترونیکی دیگر ساخته شده توسط انسان ناشی می‌شود. این نوع تداخل زمانی رخ می‌دهد که دو سیگنال به یکدیگر نزدیک می‌شوند یا چندین سیگنال با یک فرکانس از یک دستگاه عبور می‌کنند. یک مثال خوب این است که رادیو در ماشین دو ایستگاه را همزمان دریافت می‌کند.

EMI طبیعی

این نوع EMI نیز دستگاه‌ها را مختل می‌کند، اما آنها ساخته شده توسط انسان نیستند، بلکه EMI به دلیل پدیده‌های طبیعی روی زمین و فضا مانند برق، طوفان الکتریکی، نویز کیهانی و غیره رخ می‌دهد.

روش دوم طبقه‌بندی بر اساس مدت زمان EMI است. مدت زمان تداخل به معنای دوره زمانی که دستگاه تداخل را تجربه می‌کند است.

EMI پیوسته

وقتی یک منبع به طور مداوم EMI ایجاد می‌کند، به آن EMI پیوسته گفته می‌شود. منبع می‌تواند ساخته شده توسط انسان یا طبیعی باشد. EMI زمانی رخ می‌دهد که یک مکانیزم کوپلینگ بلندمدت بین منبع EMI و گیرنده وجود دارد. این نوع EMI از منابعی مانند مداری که سیگنال پیوسته‌ای ایجاد می‌کند ناشی می‌شود.

EMI ضربه‌ای

این نوع EMI برای مدت کوتاهی مانند ضربه‌ها رخ می‌دهد. بنابراین به آن EMI ضربه‌ای گفته می‌شود. منبع می‌تواند یا طبیعی یا ساخته شده توسط انسان باشد مانند نوع پیوسته EMI. نمونه‌های خوب برای درک این موضوع، نویزی است که از سوئیچ‌ها، روشنایی و غیره که سیگنال‌هایی ایجاد می‌کنند که می‌توانند اختلال در ولتاژ و جریان ایجاد کنند.

روش سوم طبقه‌بندی بر اساس پهنای باند EMI است. پهنای باند EMI به محدوده فرکانسی که توسط EMI تجربه می‌شود اشاره دارد. بر اساس این EMI به دو نوع پهنای باند ضيق و پهن تقسیم می‌شود.

EMI پهنای باند ضيق

این نوع EMI در یک فرکانس واحد ایجاد می‌شود که از یک اسیلاتور تولید می‌شود. می‌تواند نیز به دلیل انواع مختلف از تحریف در یک فرستنده ایجاد شود. معمولاً در سیستم‌های ارتباطی، EMI پهنای باند ضيق نقش بسیار کوچکی ایفا می‌کند و می‌تواند به راحتی اصلاح شود. اما، محدوده تداخل باید در حدود کنترل شود.

EMI پهنای باند پهن

تفاوت اصلی با EMI پهنای باند ضيق این است که این نوع EMI در یک فرکانس واحد ایجاد نمی‌شود. وقتی به طیف مغناطیسی نگاه می‌کنیم، این نوع EMI طیف گسترده‌ای را پوشش می‌دهد و در فرم‌های مختلفی وجود دارد. منبع می‌تواند یا طبیعی یا ساخته شده توسط انسان باشد. یک مثال از منبع ساخته شده توسط انسان، لحیم‌کاری قوس الکتریکی است که در آن اسپارک به طور مداوم ایجاد می‌شود. به طور مشابه، یک مثال از منبع طبیعی، خروجی خورشید برای سیستم تلویزیون ماهواره‌ای است.

مکانیزم‌های کوپلینگ EMI

مکانیزم کوپلینگ EMI به درک اینکه چگونه EMI از منبع تولید شده و به گیرنده می‌رسد کمک می‌کند. برای حل مشکلاتی که به دلیل EMI ایجاد می‌شوند، ماهیت EMI و چگونگی کوپلینگ آن از منبع به گیرنده باید به طور واضح درک شود. چند نوع کوپلینگ شامل هدایت، تابش، ظرفیتی و القایی است. با درک مکانیزم‌های کوپلینگ، EMI می‌تواند با اتخاذ اقدامات برای کاهش کوپلینگ و سطح تداخل کاهش یابد.

کوپلینگ هدایتی

کوپلینگ هدایتی زمانی رخ می‌دهد که تابش‌های EMI از طریق هادی، سیم‌ها و کابل‌هایی که منبع و گیرنده را به هم متصل می‌کنند حرکت می‌کنند. وقتی هدایت در مسیری که سیگنال‌ها حرکت می‌کنند رخ می‌دهد، تابش‌های هدایتی ایجاد می‌شوند و این به عنوان EMI هدایتی درک می‌شود. می‌تواند در خطوط برق یا هر کابل اتصالی ظاهر شود. هدایت می‌تواند در یکی از دو حالت رخ دهد،

حالت مشترک

EMI زمانی رخ می‌دهد که نویز در فاز مشترکی با دو هادی ایجاد می‌شود. مثال: +ve و -ve یک کابل برق

حالت دیفرانسیل

وقتی دو هادی استفاده می‌شود، وقتی نویز در فاز‌های مختلف روی هادی‌ها است، گفته می‌شود که در حالت دیفرانسیل عمل می‌کند.

کوپلینگ تابشی

نوع رایج‌ترین کوپلینگ که زمانی رخ می‌دهد که منبع و گیرنده توسط فاصله‌ای بزرگ‌تر از یک طول موج جدا شده‌اند. هیچ تماس فیزیکی بین منبع و گیرنده وجود ندارد زیرا EMI از طریق فضا به گیرنده تابیده می‌شود. بنابراین، وقتی سیگنال ناخواسته از منبع به گیرنده از طریق تکنیک تابش از طریق فضا منتقل می‌شود، به آن EMI تابشی گفته می‌شود.

کوپلینگ ظرفیتی

این نوع کوپلینگ بین دو دستگاه متصل به هم ایجاد می‌شود. زمانی رخ می‌دهد که ولتاژی که از یک منبع تغییر می‌کند، بار را به قربانی ظرفیتی منتقل می‌کند.

کوپلینگ القایی

وقتی یک هادی تداخل‌هایی را در یک هادی دیگر که در نزدیکی قرار دارد بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی القاء م