Cosa è l'Interferenza Elettromagnetica
Cos'è l'Interferenza Elettromagnetica?
Definizione di Interferenza Elettromagnetica
L'interferenza elettromagnetica (EMI) è definita come una perturbazione che colpisce un circuito elettrico a causa dell'induzione o della radiazione elettromagnetica.
L'interferenza elettromagnetica (EMI) è definita come una perturbazione in un circuito elettrico a causa dell'induzione elettromagnetica o della radiazione elettromagnetica esterna. Si verifica quando i campi elettromagnetici di un dispositivo interferiscono con un altro dispositivo.
Le onde elettromagnetiche (EM) si creano quando un campo elettrico interagisce con un campo magnetico. Viaggiano alla velocità di 3,0 × 10^8 m/s nel vuoto. Le onde EM possono propagarsi attraverso l'aria, l'acqua, i solidi o persino il vuoto.
La figura sottostante mostra lo spettro EM utilizzato per rappresentare diversi tipi di energia EM in base alle loro frequenze (o lunghezze d'onda). L'EMI ci affronta tutti nella vita quotidiana e si prevede che affronti un'inflazione esponenziale in futuro a causa del crescente numero di dispositivi wireless e standard, inclusi telefoni cellulari, GPS, Bluetooth, Wi-Fi e comunicazione a campo prossimo (NFC).
L'EMI può verificarsi in un ampio intervallo dello spettro elettromagnetico, inclusi le frequenze radio e microonde. Perturba altri dispositivi elettrici. Qualsiasi dispositivo con correnti elettriche rapidamente variabili può produrre emissioni elettromagnetiche.
Quindi, l'emissione da un oggetto "interferisce" con l'emissione di un altro oggetto. Quando un'EMI interferisce con un'altra, provoca la distorsione dei campi elettromagnetici. Le radiazioni elettromagnetiche possono interferire e disturbarsi a vicenda anche se non sono sulla stessa frequenza. Questa interferenza può essere udita nelle radio quando le frequenze vengono cambiate e nella TV quando il segnale si distorce, l'immagine diventa disturbata. Di conseguenza, nello spettro delle frequenze radio, l'EMI è anche nota come interferenza di frequenza radio (RFI).
L'EMI può facilmente influire sul funzionamento di un dispositivo elettronico. In generale, poiché c'è un flusso di elettricità nei circuiti dei dispositivi elettronici, tende a creare una certa quantità di radiazione elettromagnetica. L'energia creata dal dispositivo 1 viene propagata attraverso l'aria come radiazione o si accoppia ai cavi del dispositivo 2. Questo comporta il malfunzionamento del dispositivo 2. L'energia dal dispositivo 1 che interferisce con l'operazione del dispositivo 2 è nota come interferenza elettromagnetica.
Cause dell'EMI
L'EMI può provenire da varie fonti, incluse eventi naturali come i fulmini e fonti create dall'uomo come attrezzature industriali.
Trasmissione dalla TV
Radio AM, FM e satellitari
Tempesta solare magnetica
Fulmine che lampeggia ad alta tensione e alta corrente
Radar aeroportuale, scarica elettrostatica e rumore bianco
Alimentatori a commutazione
Saldatrici a elettrodo, cuscinetti di motore e contatti elettrici
Tipi di EMI
EMI creato dall'uomo
L'EMI creato dall'uomo proviene da un altro dispositivo elettronico prodotto. Questo tipo di interferenza si verifica quando due segnali si avvicinano l'uno all'altro o quando più segnali passano attraverso un dispositivo alla stessa frequenza. Un buon esempio è quando la radio in auto riceve due stazioni contemporaneamente.
EMI naturale
Questo tipo di EMI influenza anche i dispositivi, ma non è creato dall'uomo, bensì l'EMI si verifica a causa di fenomeni naturali sulla Terra e nello spazio come fulmini, tempeste elettriche, rumore cosmico, ecc.
Il secondo metodo di classificazione si basa sulla durata dell'EMI. La durata dell'interferenza significa il periodo di tempo durante il quale il dispositivo subisce l'interferenza.
EMI continuo
Quando una sorgente emette continuamente EMI, viene chiamato EMI continuo. La sorgente può essere creata dall'uomo o naturale. L'EMI si verifica perché esiste un meccanismo di accoppiamento lungo tra la sorgente EMI e il ricevitore. Questo tipo di EMI deriva da sorgenti come un circuito che emette un segnale continuo.
EMI impulsivo
Questi tipi di EMI si verificano per una durata molto breve, come impulsi. Quindi, è noto come EMI impulsivo. La sorgente può essere naturale o creata dall'uomo, come il tipo continuo di EMI. Buoni esempi per comprendere sono i rumori sentiti dagli interruttori, l'illuminazione, ecc., che emettono segnali che possono causare disturbi di tensione e corrente.
Il terzo metodo di classificazione si basa sulla larghezza di banda dell'EMI. La larghezza di banda dell'EMI si riferisce all'intervallo di frequenza sperimentato dall'EMI. In base a questo, l'EMI è diviso in due tipi: a larghezza di banda stretta e a larghezza di banda larga.
EMI a larghezza di banda stretta
Questo tipo di EMI si verifica a una singola frequenza generata da un oscillatore. Può anche verificarsi a causa di diversi tipi di distorsione in un trasmettitore. Solitamente, nel sistema di comunicazione, l'EMI a larghezza di banda stretta svolge un ruolo minore e può essere corretto facilmente. Tuttavia, il limite di interferenza dovrebbe essere controllato entro limiti.
EMI a larghezza di banda larga
La principale differenza rispetto all'EMI a larghezza di banda stretta è che questo tipo di EMI non si verifica a una singola frequenza. Osservando lo spettro magnetico, questo tipo di EMI copre uno spettro ampio ed esiste in diverse forme. La sorgente può essere naturale o creata dall'uomo. Un esempio di sorgente creata dall'uomo è la saldatura ad arco, in cui la scintilla viene emessa continuamente. Analogamente, un esempio di sorgente naturale è l'eclissi solare per un sistema TV via satellite.
Meccanismi di accoppiamento EMI
Il meccanismo di accoppiamento dell'EMI aiuta a capire come l'EMI viene generato dalla sorgente e raggiunge il ricevitore. Per correggere i problemi che si verificano a causa dell'EMI, è necessario comprendere la natura dell'EMI e come viene accoppiato dalla sorgente al ricevitore. Alcuni tipi di accoppiamento sono la conduzione, la radiazione, l'accoppiamento capacitivo e induttivo. Comprendendo i meccanismi di accoppiamento, l'EMI può essere ridotto prendendo misure per ridurre l'accoppiamento e il livello di interferenza.
Accoppiamento per conduzione
L'accoppiamento per conduzione si verifica quando le emissioni EMI viaggiano lungo i conduttori, i fili e i cavi che collegano la sorgente e il ricevitore. Quando c'è conduzione lungo il percorso in cui i segnali viaggiano, si verificano emissioni condotte e ciò viene compreso come EMI condotta. Può apparire lungo le linee di alimentazione o qualsiasi cavo di interconnessione. La conduzione può avvenire in uno dei due modi,
Modalità comune
L'EMI si verifica quando il rumore si sviluppa nella stessa fase quando vengono utilizzati due conduttori. Ad esempio: + e - di un cavo di alimentazione
Modalità differenziale
Quando vengono utilizzati due conduttori, quando il rumore è fuori fase sui conduttori, si dice che opera in modalità differenziale.
Accoppiamento per radiazione
Il tipo più comune di accoppiamento che si verifica quando la sorgente e il ricevitore sono separati da una grande distanza che è superiore a una lunghezza d'onda. Non c'è contatto fisico tra la sorgente e il ricevitore poiché l'EMI viene irradiato attraverso lo spazio al ricevitore. Di conseguenza, quando il segnale indesiderato viene trasferito dalla sorgente al ricevitore tramite la tecnica di radiazione attraverso lo spazio, è noto come EMI irradiato.
Accoppiamento capacitivo
Questo tipo di accoppiamento viene ottenuto tra due dispositivi connessi. Si verifica quando una tensione che cambia dalla sorgente, trasferisce capacitivamente la carica alla vittima.
Accoppiamento induttivo
Quando un conduttore induce interferenze in un altro conduttore posizionato nelle vicinanze in base al principio dell'induzione elettromagnetica, produce EMI noto come EMI accoppiato magneticamente. In termini semplici, quando è presente un campo magnetico variabile tra la sorgente e la vittima, verrà indotta una corrente sufficiente nel circuito della vittima. Ciò comporta il trasferimento del segnale dalla sorgente alla vittima.
Meccanismi di accoppiamento EMI
L'EMI può trasferirsi da una sorgente a un ricevitore attraverso la conduzione, la radiazione, l'accoppiamento capacitivo e induttivo.
Riduzione dell'EMI
Terra di massa
Nelle industrie, i segnali e le correnti di ritorno vengono trasportati tramite sistemi di terra. Essi formano anche i riferimenti per i circuiti analogici e digitali, proteggendo così gli esseri umani e le attrezzature dai guasti e dai fulmini. Quando la corrente scorre nel sistema di terra, causa differenze di potenziale.
Quando un fulmine colpisce, causa una differenza di potenziale nell'ordine di migliaia di volt. Fin dall'inizio della progettazione del circuito, il sistema di terra dovrebbe essere considerato in modo che il sistema funzioni con i requisiti di sicurezza richiesti. Quando si disegna un sistema di terra o si risolve un problema di terra, è prima necessario stabilire dove passa la corrente.
Quando vari tipi di terra coincidono, la corrente potrebbe non tornare lungo il percorso ipotizzato. Il corretto terra dipende da diversi fattori come le frequenze e le impedenze, la lunghezza del cavo richiesta e le questioni di sicurezza.
Il tipo di terra più vantaggioso per applicazioni a bassa frequenza è il terra a punto singolo, come mostrato nella figura sottostante. Quando si utilizza circuiti sensibili o cavi, la connessione in serie o a catena, dovrebbe essere evitata perché le correnti di ritorno dai tre circuiti scorrono attraverso le impedenze comuni che collegano i circuiti.
