Електромагнитна съвместимост (междусистемни смущения, вътрешносистемни смущения, екраниране
Смущението е сигнал, който не е предвиден в дизайна на електронно оборудване, което може да наруши функционирането му. Възникват вътрешни смущения в работното оборудване. Източници на електрически смущения са главно захранващи устройства и токоразпределителни вериги. Източници на магнитни смущения са трансформатори и дросели. При наличие на пулсации в изходното напрежение на вторичните източници на захранване на веригата за разпределение на мощността, веригите за тактоване и синхронизиране трябва да се считат за източници на електромагнитни смущения. Електромагнитите, електродвигателите, релетата и електромеханичните устройства създават значителни смущения. Вътрешна интерференция също е интерференция от несъответствието на вълновите импеданси на комуникационните линии с входните и изходните импеданси на модулите, които тези линии свързват, както и смущения, произтичащи от земни шини. Външни смущения се отнасят до смущения от електрозахранващата мрежа, заваръчни машини, двигатели с четки, радиоелектронно оборудване и др., както и смущения, причинени от разряди на статично електричество и атмосферни явления. Ефектът върху оборудването от външни смущения по физическо естество е подобен на ефекта от вътрешните смущения.
Приемниците на смущения са високочувствителни усилватели, комуникационни линии, магнитни елементи. Смущенията влизат в оборудването директно през проводници или проводници (галванични смущения), чрез електрическо (капацитивни смущения), магнитни (индуктивни смущения) или електромагнитно поле. Множество проводници, които са част от всяко оборудване, могат да се считат за приемо-предавателни антенни устройства, които приемат или излъчват електромагнитни полета.
Основните причини, причиняващи изкривявания на сигналите по време на преминаването им през REA веригите, са следните:
а) отражения от несъгласувани товари и от различни нееднородности в комуникационните линии;
b) влошаване на ръба и закъснения, които възникват, когато се включат товари с реактивни компоненти;
в) закъснения в линията, причинени от крайната скорост на разпространение на сигнала;
г) преслушване;
д) паразитна връзка между елементите чрез силовата и земната вериги;
е) смущения от външни електромагнитни полета.
Прилагане на екрани в REA. В проекта са включени екрани, за да се намали нежелано смущаващо поле в определен ограничен обем до приемливо ниво или да се локализира, където е възможно, действието на източника на поле. Има два варианта за защита. В първия случай екранираното оборудване е поставено вътре в екрана, а източникът на смущения е извън него, във втория случай източникът на смущения е екраниран, а оборудването, защитено от смущения, е разположено извън екрана. Първият вариант обикновено се използва за защита срещу външни смущения, вторият - вътрешен.
В REA функциите на екраните най-често се изпълняват от корпуси, панели и капаци на устройства на блокове и стелажи,
Според принципа на действие се разграничават електростатично, магнитостатично и електромагнитно екраниране.
Електростатичното екраниранесе използва за вътрешни смущения от един функционален модул на оборудването към друг. Когато между модулите се въведе заземен щит с висока проводимост, източникът на смущения ще бъде свързан към земята чрез паразитен капацитет, за предпочитане възможно най-голям, а входовете и изходите на веригите ще бъдат свързани към съответните паразитни капацитети (обикновено много по-малки), които трябва да бъдат взети под внимание от инженера на веригата, когато оценява параметрите и характеристиките на веригата.Екраниращият ефект се състои в шунтиране към корпуса на по-голямата част от паразитния капацитет, който съществува между източника и приемащия приемник.
Като екрани служат части от шасито и рамки, обшивки на стелажи, панели, субблокове, касети, специални ламаринени уплътнения от монтажната страна на платки, блокове, субблокове и др.
За да се подобри екранирането на вериги, които са особено чувствителни към смущения (например за предаване на тактови импулси), сигналните и заземените екраниращи проводници се редуват от двете страни на печатните платки по такъв начин, че заземената линия от другата страна на платката винаги е разположена срещу сигналната линия, минаваща от едната страна на платката. В този случай всяка сигнална линия е заобиколена от три заземителни линии, което води не само до ефективно екраниране на сигналната линия от външни смущения, но също така осигурява вълноводна верига от източника до товара за полезния сигнал.
Екраниране се прилага и върху проводниците на входните и изходните линии и в повечето случаи е достатъчно да се екранира само входната верига. За да се елиминират галваничните смущения на земята, екраните на проводниците трябва да бъдат заземени в една точка. При отпечатване на предавателни линии се въвеждат екраниращи следи, които са свързани към шината с нулев потенциал и служат като жични екрани.
Магнитостатично екраниране.Задачата на екранирането е да намали или напълно да премахне индуктивното свързване между източника и приемника на смущение. Ако магнитният поток пресича веригата, образувана от проводника, тогава във веригата се индуцира шум. За пълно премахване или намаляване на индуцираното напрежение във веригата е необходимо:
- поставете контура върху екрана;
- ориентирамтака че магнитните силови линии на полето да не пресичат контура, а да минават по него;
- намаляване на площта на контура.
Магнитните екрани се изработват от феромагнитни и немагнитни метали. Феромагнитните материали с висока магнитна пропускливост имат ниско магнитно съпротивление, в резултат на което линиите на магнитното поле ще бъдат шунтирани от материала на екрана и пространството вътре в екрана няма да бъде засегнато от магнитното поле. Магнитното екраниране е толкова по-ефективно, колкото по-голяма е магнитната пропускливост на екрана и колкото по-дебел е екранът. При избора на екранен материал трябва да се помни, че магнитната проницаемост намалява с увеличаване на честотата на полето и това се отразява на ефективността на екранирането. Феромагнитните материали ефективно защитават оборудването в честотния диапазон от 0 до 10 kHz.
Действието на екрана, изработен от немагнитен метал, се основава на изместването на външно магнитно поле от вътрешното пространство на устройството от материала на екрана. Външно променливо магнитно поле създава индуктивни вихрови токове в екрана, чието магнитно поле е насочено към външното поле вътре в екрана. За екрани, изработени от немагнитни метали, ефективността на екраниране се увеличава с увеличаване на дебелината и проводимостта на материала на екрана. Магнитно поле с честота над 10 MHz е достатъчно надеждно екранирано, ако върху диелектричния корпус се нанесе медно или сребърно покритие с дебелина не повече от 100 микрона. Дебелината на немагнитен щит може да бъде няколко пъти по-голяма от дебелината на феромагнитен, което осигурява същото затихване при фиксирана честота. Използването на феромагнитен материал може значително да намали теглото на екрана. Когато екранирате магнитно поле, не е необходимо да заземявате екрана, тъй като това не влияе на качеството на екранирането.
въпреки товапреди изграждането на екрана е необходимо да се предвидят всички мерки за премахване на смущенията по по-прост и евтин начин. Например, намаляване на площта на контура, пресечен от линиите на магнитното поле, се получава чрез полагане на сигналните проводници директно върху заземените монтажни панели на модулите.
Електромагнитното екраниранепокрива честотния диапазон от 1 kHz до 1 GHz. Действието на електромагнитния екран се основава на отразяването на електромагнитната енергия по границите на диелектричния екран и нейното затихване в дебелината на екрана. Затихването в екрана се обяснява с топлинни загуби поради вихрови токове в материала на екрана, отражението се дължи на несъответствие между вълновите параметри на материала на екрана и околната среда. За долната граница на честотния диапазон от първостепенно значение е отражението, за горната граница - поглъщането на електромагнитна енергия.
Електромагнитното екраниране се извършва както от немагнитни, така и от магнитни метали. Немагнитните метали с висока проводимост могат да се използват ефективно в нискочестотната част на спектъра, феромагнитните материали с висока магнитна пропускливост и електрическа проводимост - в целия честотен диапазон на електромагнитното поле. Дебелината на екрана трябва да е възможно най-голяма. За честоти под 1 MHz добри резултати дават медните и алуминиеви екрани, а за честоти над 1 MHz - стоманените екрани. Въпреки това, най-добри резултати могат да бъдат получени при използване на многослойни екрани - последователно редуващи се слоеве от магнитни и немагнитни метали.