อะไรคือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

อะไรคือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า?

คำนิยามของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) หมายถึง การรบกวนที่ส่งผลกระทบต่อวงจรไฟฟ้าเนื่องจากการเหนี่ยวนำหรือการแผ่รังสีทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) หมายถึง การหยุดชะงักในวงจรไฟฟ้าเนื่องจากการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือการแผ่รังสีทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก มันเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากอุปกรณ์หนึ่งรบกวนอุปกรณ์อื่น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กปฏิสัมพันธ์กัน พวกมันเดินทางด้วยความเร็ว 3.0 × 10^8 เมตร/วินาที ในสุญญากาศ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ผ่านอากาศ น้ำ ของแข็ง หรือแม้กระทั่งสุญญากาศ

ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นถึงสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการแทนพลังงานประเภทต่างๆ ตามความถี่ (หรือความยาวคลื่น) EMI คือสิ่งที่เราเผชิญในชีวิตประจำวัน และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในอนาคตเนื่องจากจำนวนอุปกรณ์ไร้สายและมาตรฐานที่เพิ่มขึ้น เช่น โทรศัพท์มือถือ GPS Bluetooth Wi-Fi และการสื่อสารระยะใกล้ (NFC)

EMI สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงความถี่กว้างของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงความถี่วิทยุและไมโครเวฟ มันทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ รบกวน อุปกรณ์ใดๆ ที่มีกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วสามารถสร้างการแผ่รังสีทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้

ดังนั้น การแผ่รังสีจากวัตถุหนึ่ง "รบกวน" กับการแผ่รังสีของวัตถุอื่น เมื่อ EMI หนึ่งรบกวนกับ EMI อื่น จะทำให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าบิดเบือน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถรบกวนและทำให้แต่ละอันรบกวนกันได้แม้ว่าจะไม่ใช่ความถี่เดียวกัน การรบกวนนี้สามารถได้ยินในวิทยุเมื่อมีการเปลี่ยนความถี่และการสัญญาณทีวีบิดเบือน ภาพจะรบกวน ดังนั้น ในสเปกตรัมความถี่วิทยุ EMI ยังเรียกว่าการรบกวนทางความถี่วิทยุ

EMI สามารถส่งผลกระทบต่อการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ง่าย โดยทั่วไป เนื่องจากมีการไหลของไฟฟ้าผ่านวงจรในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มันมักจะสร้างการแผ่รังสีทางแม่เหล็กไฟฟ้าบางส่วน พลังงานที่สร้างจากอุปกรณ์ 1 ได้แพร่กระจายผ่านอากาศเป็นรังสีหรือเข้าสู่สายเคเบิลของอุปกรณ์ 2 ซึ่งทำให้อุปกรณ์ 2 ทำงานผิดพลาด พลังงานจากอุปกรณ์ 1 ที่รบกวนการทำงานของอุปกรณ์ 2 ถูกเรียกว่าการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

สาเหตุของ EMI

EMI สามารถมาจากแหล่งต่างๆ รวมถึงเหตุการณ์ธรรมชาติเช่น ฟ้าแลบ และแหล่งที่มนุษย์สร้างขึ้นเช่น อุปกรณ์อุตสาหกรรม

• การส่งสัญญาณจากทีวี

• วิทยุ AM FM และดาวเทียม

• พายุแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์

• ฟ้าแลบที่เกิดขึ้นเป็นแรงดันสูงและกระแสไฟฟ้าสูง

• เรดาร์สนามบิน การปล่อยประจุสถิต และเสียงรบกวนขาว

• แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิงโหมด

• เครื่องเชื่อมอาร์ก แปรงมอเตอร์ และตัวต่อไฟฟ้า

ประเภทของ EMI

EMI ที่มนุษย์สร้างขึ้น

EMI ที่มนุษย์สร้างขึ้นเกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตขึ้น การรบกวนประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณสองสัญญาณมาใกล้กันหรือเมื่อมีสัญญาณหลายสัญญาณผ่านอุปกรณ์เดียวกันที่ความถี่เดียวกัน ตัวอย่างที่ดีคือเมื่อวิทยุในรถยนต์รับสัญญาณจากสถานีวิทยุสองสถานีพร้อมกัน

EMI ที่เกิดจากธรรมชาติ

ประเภทของ EMI นี้ยังส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ แต่ไม่ได้สร้างขึ้นโดยมนุษย์ แต่เกิดจากปรากฏการณ์ธรรมชาติบนโลกและอวกาศ เช่น ฟ้าแลบ ลมฟ้าคะนอง คลื่นเสียงจากอวกาศ ฯลฯ

วิธีการจำแนกประเภทที่สองคือตามระยะเวลาของ EMI ระยะเวลาของการรบกวนหมายถึงเวลาที่อุปกรณ์ประสบกับการรบกวน

EMI ต่อเนื่อง

เมื่อแหล่งกำเนิด EMI ปล่อย EMI อย่างต่อเนื่อง เราเรียกว่า EMI ต่อเนื่อง แหล่งกำเนิดอาจเป็นที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือธรรมชาติ EMI เกิดขึ้นจากการมีกลไกการเชื่อมโยงระหว่างแหล่งกำเนิด EMI และตัวรับที่ยาวนาน ประเภทของ EMI นี้เกิดจากแหล่งกำเนิดเช่นวงจรที่ปล่อยสัญญาณอย่างต่อเนื่อง

EMI กระชาก

ประเภทของ EMI นี้เกิดขึ้นเป็นระยะเวลาสั้นๆ เช่น ช่วงเวลากระชาก ดังนั้นจึงเรียกว่า EMI กระชาก แหล่งกำเนิดอาจเป็นธรรมชาติหรือมนุษย์สร้างขึ้น เช่น EMI ต่อเนื่อง ตัวอย่างที่ดีในการทำความเข้าใจคือเสียงรบกวนจากสวิตช์ แสงสว่าง ฯลฯ ที่ปล่อยสัญญาณที่อาจทำให้เกิดการรบกวนในแรงดันและกระแสไฟฟ้า

วิธีการจำแนกประเภทที่สามคือตามแบนด์วิธของ EMI แบนด์วิธของ EMI หมายถึงช่วงความถี่ที่ EMI ประสบ ตามนี้ EMI ถูกแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ Narrowband และ Broadband EMI

Narrowband EMI

ประเภทของ EMI นี้เกิดขึ้นที่ความถี่เดียวที่สร้างจากออสซิลเลเตอร์ มันยังสามารถเกิดขึ้นจากความบิดเบือนต่างๆ ในตัวส่ง ส่วนใหญ่ในระบบสื่อสาร Narrowband EMI มีบทบาทน้อยและสามารถแก้ไขได้ง่าย แต่ควรมีการควบคุมระดับการรบกวน

Broadband EMI

ความแตกต่างหลักจาก Narrowband EMI คือประเภทนี้ไม่เกิดขึ้นที่ความถี่เดียว เมื่อดูที่สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ประเภทนี้ครอบคลุมสเปกตรัมกว้างและมีรูปแบบต่างๆ แหล่งกำเนิดอาจเป็นธรรมชาติหรือมนุษย์สร้างขึ้น ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดที่มนุษย์สร้างขึ้นคือการเชื่อมอาร์ก ที่มีประกายไฟปล่อยอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดธรรมชาติคือการแทรกแซงสัญญาณสำหรับระบบทีวีผ่านดาวเทียม

กลไกการเชื่อมโยง EMI

กลไกการเชื่อมโยง EMI ช่วยให้เข้าใจว่า EMI ถูกสร้างจากแหล่งกำเนิดและถึงตัวรับ เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดจาก EMI ต้องเข้าใจลักษณะของ EMI และวิธีการเชื่อมโยงจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวรับ ประเภทการเชื่อมโยงบางอย่างคือ การนำพา การแผ่รังสี การเชื่อมโยงแบบแคปซิทีฟ และการเชื่อมโยงแบบอินดักทีฟ โดยการเข้าใจกลไกการเชื่อมโยง EMI สามารถลดลงโดยการดำเนินการลดการเชื่อมโยงและระดับการรบกวน

การเชื่อมโยงแบบนำพา

การเชื่อมโยงแบบนำพาเกิดขึ้นเมื่อการแผ่รังสี EMI เดินทางตามคอนดักเตอร์ สายไฟ และสายเคเบิลที่เชื่อมต่อระหว่างแหล่งกำเนิดและตัวรับ เมื่อมีการนำพาตามเส้นทางที่สัญญาณเดินทาง การแผ่รังสีที่ถูกนำพาจะเกิดขึ้น และนี่คือการนำพา EMI แบบนำพา มันสามารถเกิดขึ้นตามสายไฟหรือสายเคเบิลใดๆ การเชื่อมโยงแบบนำพาสามารถเกิดขึ้นในรูปแบบหนึ่งในสองรูปแบบ

โหมดร่วม

EMI เกิดขึ้นเมื่อมีเสียงรบกวนในเฟสเดียวกันเมื่อใช้คอนดักเตอร์สองตัว ตัวอย่างเช่น +ve และ -ve ของสายไฟ

โหมดผลต่าง

เมื่อใช้คอนดักเตอร์สองตัว หากเสียงรบกวนอยู่ในเฟสตรงข้ามกัน จะถือว่าทำงานในโหมดผลต่าง

การเชื่อมโยงแบบแผ่รังสี

ประเภทการเชื่อมโยงที่พบบ่อยที่สุดเมื่อแหล่งกำเนิดและตัวรับแยกกันด้วยระยะทางที่มากกว่าความยาวคลื่น ไม่มีการสัมผัสทางกายภาพระหว่างแหล่งกำเนิดและตัวรับ เนื่องจาก EMI ถูกแผ่รังสีผ่านอากาศไปยังตัวรับ ดังนั้น เมื่อสัญญาณที่ไม่ต้องการถูกส่งจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวรับโดยเทคนิคการแผ่รังสีผ่านอากาศ จะเรียกว่า EMI แบบแผ่รังสี

การเชื่อมโยงแบบแคปซิทีฟ

ประเภทการเชื่อมโยงนี้เกิดขึ้นระหว่างอุปกรณ์สองตัวที่เชื่อมต่อ มันเกิดขึ้นเมื่อแรงดันที่เปลี่ยนแปลงจากแหล่งกำเนิด ถ่ายทอดประจุแบบแคปซิทีฟไปยังอุปกรณ์ที่ถูกทำลาย

การเชื่อมโยงแบบอินดักทีฟ

เมื่อคอนดักเตอร์หนึ่งทำให้เกิดการรบกวนในคอนดักเตอร์อื่นที่วางอยู่ใกล้เคียงตามหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า จะทำให้เกิด EMI ที่เรียกว่า EMI แบบแม่เหล็กเชื่อมโยง ง่ายๆ คือ เมื่อมีสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงระหว่างแหล่งกำเนิดและอุปกรณ์ที่ถูกทำลาย จะมีกระแสไฟฟ้าที่เพียงพอถูกเหนี่ยวนำในวงจรของอุปกรณ์ที่ถูกทำลาย ทำให้เกิดการถ่ายโอนสัญญาณจากแหล่งกำเนิดไปยังอุปกรณ์ที่ถูกทำลาย

กลไกการเชื่อมโยง EMI

EMI สามารถถ่ายโอนจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวรับผ่านการเชื่อมโยงแบบนำพา การแผ่รังสี การเชื่อมโยงแบบแคปซิทีฟ และการเชื่อมโยงแบบอินดักทีฟ

การลด EMI

การต่อพื้น