Vad är elektromagnetisk störning?

Vad är elektromagnetisk störning?

Definition av elektromagnetisk störning

Elektromagnetisk störning (EMI) definieras som en störning som påverkar en elektrisk krets på grund av elektromagnetisk induktion eller strålning.

Elektromagnetisk störning (EMI) definieras som ett avbrott i en elektrisk krets på grund av elektromagnetisk induktion eller extern elektromagnetisk strålning. Det uppstår när de elektromagnetiska fälten från en enhet stör en annan enhet.

Elektromagnetiska (EM) vågor skapas när ett elektriskt fält interagerar med ett magnetiskt fält. De reser sig med en hastighet på 3,0 × 10^8 m/s i vakuum. EM-vågor kan röra sig genom luft, vatten, fasta material eller till och med i ett vakuum.

Figuren nedan visar EM-spektrumet som används för att representera olika typer av EM-energi enligt deras frekvenser (eller våglängder). EMI står vi alla inför i vår dagliga liv och det förväntas uppleva exponentiell inflation i framtiden på grund av den växande antalet trådlösa enheter och standarder, inklusive mobiltelefoner, GPS, Bluetooth, Wi-Fi och närfältskommunikation (NFC).

EMI kan inträffa över ett brett spektrum av elektromagnetiska frekvenser, inklusive radio- och mikrovågsfrekvenser. Den stör andra elektriska enheter. Alla enheter med snabbt föränderliga elektriska strömmar kan producera elektromagnetiska utsläpp.

Så, utsläppet från ett objekt "stör" ett annat objekts utsläpp. När en EMI stör en annan, resulterar det i förvrängning av elektromagnetiska fält. Elektromagnetisk strålning kan störa varandra även om de inte är på samma frekvens. Denna störning kan höras i radioapparater när frekvenserna byts och i TV när signalen blir förvrängd, bilden blir störd. Därför kallas EMI i radiofrekvensspektrum också för radiofrekvensstörning.

EMI kan lätt påverka funktionen hos en elektronisk enhet. Generellt sett, eftersom det finns en ström av elektricitet genom kretsarna i elektroniska enheter, tenderar det att skapa en viss mängd elektromagnetisk strålning. Energien som skapas från enhet 1 sprids genom luften som strålning eller kopplas in i kablarna av enhet 2. Detta resulterar i felaktig fungering av enhet 2. Energien från enhet 1 som stör enhet 2:s operation kallas för elektromagnetisk störning.

Orsaker till EMI

EMI kan komma från olika källor, inklusive naturliga händelser som blixtnedslag och människoskapade källor som industriutrustning.

• Sändning från TV

• Radio AM, FM och satellit

• Solmagnetisk storm

• Blixtnedslag som fladdrar som högspänning och högström

• Flygplatsradar, elektrostatisk avlägsning och vit brus

• Switching mode power supplies

• Bågnävar, motorborstar och elektriska kontakter

Typer av EMI

Människoskapad EMI

Människoskapad EMI uppstår från en annan tillverkad elektronisk enhet. Denna typ av störning uppstår när två signaler kommer nära varandra eller när flera signaler passerar genom en enhet på samma frekvenser. Ett bra exempel är när radion i bilen plockar upp två stationer samtidigt.

Naturlig EMI

Denna typ av EMI påverkar också enheter, men de är inte människoskapade, snarare uppstår EMI på grund av naturliga fenomen på jorden och i rymden som blixtnedslag, elektriska stormar, kosmiskt brus, etc.

Den andra metoden för klassificering baseras på varaktigheten av EMI. Varaktigheten av störningen betyder perioden under vilken enheten upplever störning.

Kontinuerlig EMI

När en källa kontinuerligt emittar EMI kallas det för kontinuerlig EMI. Källan kan vara människoskapad eller naturlig. EMI uppstår som en lång kopplingsmekanism existerar mellan EMI-källa och mottagare. Denna typ av EMI uppstår från källor som en krets som emittar en kontinuerlig signal.

Impulsiv EMI

Dessa typer av EMI uppstår under en mycket kort tidsperiod som pulser. Så, det kallas impulsiv EMI. Källan kan vara antingen naturlig eller människoskapad som den kontinuerliga typen av EMI. Bra exempel för att förstå är brus från switchar, belysning, etc. som emittar signaler som kan orsaka störningar i spänning och ström.

Den tredje metoden för klassificering baseras på bandbredden av EMI. Bandbredden av EMI hänvisar till frekvensintervallet som EMI upplevs. Baserat på detta delas EMI in i två typer: smalband och bredband EMI.

Smalband EMI

Denna typ av EMI uppstår vid en enda frekvens som genereras från en oscillator. Den kan också uppstå på grund av olika typer av förvrängningar i en sändare. Vanligtvis spelar smalband EMI en mycket liten roll i kommunikationssystem, och den kan lätt korrigeras. Men, gränsen för störning bör hållas inom gränser.

Bredband EMI

Det stora skillnaden jämfört med smalband EMI är att denna typ av EMI inte uppstår vid en enda frekvens. När man tittar på det magnetiska spektrumet, täcker denna typ av EMI ett brett spektrum och existerar i olika former. Källan kan vara antingen naturlig eller människoskapad. Ett exempel på en människoskapad källa är bågnävar, där gnistan emitts kontinuerligt. På samma sätt, ett exempel på en naturlig källa är solutslag för ett satellit-TV-system.

EMI Kopplingsmekanismer

Kopplingsmekanismen för EMI hjälper till att förstå hur EMI genereras från källan och når mottagaren. För att åtgärda problemen som uppstår på grund av EMI, måste naturen av EMI och hur den kopplas från källa till mottagare klart förstås. Få typer av koppling är ledning, strålning, kapacitiv och induktiv koppling. Genom att förstå kopplingsmekanismerna kan EMI minskas genom att ta åtgärder för att minska kopplingen och nivån av störning.

Ledningskoppling

Ledningskoppling uppstår när EMI-utsläpp reser längs ledare, trådar och kablar som ansluter källa och mottagare. När det finns ledning längs den väg som signalerna reser, uppstår ledningsutsläpp och detta förstås som lednings-EMI. Det kan uppstå längs nätledningar eller någon slags kopplingskabel. Ledning kan ske i en av två lägen,

Gemensam mod

EMI uppstår när brus utvecklas i samma fas när två ledare används. Exempel: + och - av en nätledning

Differentialmod

När två ledare används, när bruset är ur fas på ledarna, sägs det operera i differentialmod.

Strålkoppling

Den vanligaste typen av koppling som uppstår när källa och mottagare är separerade av en stor avstånd som är mer än en våglängd. Det finns ingen fysisk kontakt mellan källa och mottagare eftersom EMI strålar via rymden till mottagaren. Därför, när den oönskade signalen överförs från källa till mottagare genom strålningsteknik genom rymden, kallas det för strålande EMI.

Kapacitiv koppling

Denna typ av koppling uppnås mellan två anslutna enheter. Den uppstår när en spänning som ändras från en källa, kapacitivt överför laddningen till offret.

Induktiv koppling

När en ledare inducerar störningar i en annan ledare som placeras i närheten baserat på principen om elektromagnetisk induktion, producerar det EMI som kallas magnetiskt kopplad EMI. Med andra ord, när en varierande magnetfält finns mellan källa och offer, kommer en tillräcklig mängd ström att induceras i offrets krets. Detta resulterar i signalöverföring från källa till offer.

EMI Kopplingsmekanismer

EMI kan överföras från en källa till en mottagare genom ledning, strålning, kapacitiv och induktiv koppling.

Minimering av EMI

Jordkoppling

I industrier bärs signaler och returströmmar med jordsystem. De bildar också referenser för analoga och digitala kretsar, vilket skyddar människor och utrustning mot fel och blixtnedslag. När ström flödar i jordsystemet orsakar det potentialskillnader.

När blixtnedslag träffar, orsakar det potentialskillnader i tusentals volt. Från början av kretsskapandet bör jordsystemet beaktas så att systemet fungerar med de krävda säkerhetskraven. När man skissar en jord eller felsöker ett jordproblem, krävs det först att fastställa var strömmen passerar.

När olika typer av jord sammanfaller, kan strömmen inte återvända genom den antagna vägen. Korrekt jordning beror på flera faktorer som frekvenser och impedanser, längden av kabel som krävs, och säkerhetsfrågor.

Den mest gynnsamma typen av jord för lågfrekvensapplikationer är den enpunktsjord som visas i figuren nedan. När känslig krets eller kabel används, ska serieanslutning eller kedja undvikas eftersom returströmmar från de tre kretsarna flödar genom de gemensamma jordimpedanserna som binder ihop kretsarna.

Från figuren ser man att jordpotentialen för krets 1 definieras inte bara av dess returström genom impedans Z1, utan också av returströmmarna