التداخل الكهرومغناطيسي
ببساطة ، التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) هو تأثير المجالات الكهرومغناطيسية (مثل تردد الراديو) على المعدات والأنظمة الإلكترونية الحساسة. ينتشر على مساحة واسعة بشكل مدهش ويمكن أن يتسبب في أضرار جسيمة لنظامك. لحسن الحظ ، هناك حلان محتملان لهذه المشكلة: التصفية والحماية.
ترشيح وحماية EMI هما طريقتان مختلفتان تستخدمان لمعالجة مشكلة EMI في الأجهزة أو الأنظمة الإلكترونية. مع الأنظمة الإلكترونية ، هناك مخاوف بشأن الحساسيات المشعة والموجهة وكذلك الانبعاثات المشعة والموجهة ، والتي تمثل ضوضاء EMI من النظام.
لكن ما الفرق؟
الفلتره
تاريخ موجز لاحتياجات EMI و EMC والحماية
في الثلاثينيات من القرن الماضي ، عندما سرعان ما أصبحت أجهزة الراديو ضرورة منزلية في جميع أنحاء العالم ، بدأ المستخدمون يلاحظون التأثيرات الغريبة للترددات على الأجهزة الإلكترونية والكهربائية الأخرى. هذه الظاهرة ، المعروفة باسم "التداخل الكهرومغناطيسي" ، أظهرت بوضوح الحاجة إلى وسيلة لحماية المعدات من إشارات الراديو الخاطئة.
جاء حل هذه المشكلات في عام 1933 ، عندما أصدرت اللجنة الدولية الخاصة المعنية بالتداخل الراديوي (CISPR) التابعة للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في باريس التوصيات الأولى لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. تحدث قيود الانبعاثات عندما تكون الأنظمة مترابطة لضمان عدم تداخل الضوضاء المتولدة في أحد الأنظمة مع أداء نظام آخر.
تم الاعتراف بالحاجة إلى أساليب ومعدات ترشيح وتدريع أكثر شمولاً للتطبيقات الدفاعية منذ عام 1967 ، عندما تعرضت حاملة الطائرات يو إس إس فورستال ، المنتشرة في خليج تونكين لدعم القوات الأمريكية في فيتنام ، لحريق كارثي عندما تعرضت حاملة طائرات إلكترونية. تسبب شذوذ بصاروخ زوني. وأسفر ذلك عن مقتل 134 وإصابة ما يقرب من 200. تقرر لاحقًا أن السبب الجذري للحادث هو موصل كبل محمي تم تركيبه بشكل غير صحيح ومجالات كهرومغناطيسية متعددة على سطح الطائرة ، مما تسبب في اشتعال النار في الصاروخ وإشعال خزان الوقود في طائرة قريبة.
في وقت لاحق ، عندما أصبحت الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية المحمولة الأخرى أكثر شيوعًا في التسعينيات ، أدركت العديد من شركات الطيران أن الإشارات من هذه الأجهزة وغيرها يمكن أن تتداخل مع إلكترونيات الطيران ، مما يعيق الطيران الآمن أو القدرات الملاحية للطائرات. وجد القادة العسكريون أن التداخل الكهرومغناطيسي ، سواء كان طبيعيًا أو من صنع الإنسان ، يمكن أن يتداخل بشكل خطير مع تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) ، مما يجعل المركبات الجوية غير المأهولة غير قادرة على الطيران بشكل موثوق. يعتبر تداخل نظام GNSS والتداخل الكهرومغناطيسي الناجم عن الأنشطة العسكرية من القضايا البارزة في سلامة الطيران المدني التي لا تزال مستمرة حتى يومنا هذا.
بعد التداخل اللاسلكي ، تم التعرف على العديد من الأشكال الأخرى للتداخل الكهرومغناطيسي ، بما في ذلك الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء وجاما والأشعة السينية ، ويمكن القضاء على كل منها بمجموعة من الأساليب والمعدات. منع التداخل الكهرومغناطيسي وتحديد كيفية تعايش المعدات الإلكترونية دون تدخل يؤثر على الأداء. وهذا ما يسمى التوافق الكهرومغناطيسي.
يحدد التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) القدرة التشغيلية المقبولة للمعدات الكهربائية والإلكترونية عند تعرضها لمصادر كهرومغناطيسية خارجية وعند الحد من الطاقة الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها المتولدة داخليًا.
يتكون التوافق الكهرومغناطيسي من ثلاثة جوانب: الحد من إشعاع التداخل الكهرومغناطيسي المتولد عن المعدات ، وقابلية الجهاز للمصادر الخارجية للتداخل الكهرومغناطيسي ، وحصانة الجهاز عند التشغيل في بيئة معينة.
أنواع مختلفة من التداخل الكهرومغناطيسي
يمكن تصنيف EMI عمومًا إلى أربعة أنواع بناءً على مصدر أو عرض النطاق الترددي للإشارة الأصلية. يتم إنشاء EMI ذات النطاق الضيق عن طريق الهاتف الخلوي أو الراديو أو البث التلفزيوني ، بينما يحتوي النطاق العريض EMI على طيف راديوي أوسع ويتم إنشاؤه عن طريق الإشعاع غير المقصود من مصادر الإشارة مثل خطوط نقل الطاقة. اعتمادًا على مصدر الإشعاع ، يمكن تصنيف التداخل الكهرومغناطيسي على أنه متعمد أو غير مقصود أو بين الأنظمة أو داخل النظام:
يتم إنشاء التداخل الكهرومغناطيسي غير المقصود أو "غير الوظيفي" بواسطة معدات غير مقصودة مثل معدات اللحام ومحركات التيار المستمر وأجهزة الكمبيوتر وخطوط الطاقة.
- الكهرومغناطيسي المتعمد (IEMI) هو EMI المنبعث من معدات مصممة خصيصًا ، غالبًا كجزء من أنظمة الحرب الإلكترونية مثل الإجراءات المضادة الإلكترونية وأسلحة النبض الكهرومغناطيسي (EMP).
-Intersystem EMI هو تداخل يتم إنشاؤه بين مكونين من نظام أو جهاز ، بينما يحدث التداخل بين نظامين مستقلين أو أكثر.
أنواع مختلفة من EMI
ما هي تصفية EMI؟
تعتبر تصفية EMI أحد الاعتبارات المهمة في تصميم وتصنيع المعدات الإلكترونية لضمان التشغيل الموثوق والامتثال للوائح التوافق الكهرومغناطيسي (EMC).
ترشيح EMI هو عملية تقليل أو إزالة التداخل الناجم عن الإشارات الكهرومغناطيسية في جهاز أو نظام إلكتروني. إنها تقنية تستخدم لتصفية الإشارات الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها (الضوضاء) التي يمكن أن تتداخل مع تشغيل المعدات الإلكترونية أو تسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا.
توضع مرشحات EMI عادةً عند مدخلات أو مخرجات الجهاز ويمكن تركيبها على اللوحة أو تركيب ثنائي الفينيل متعدد الكلور. وهي تتكون من مجموعة من المكونات السلبية مثل المكثفات والمحاثات والمقاومات المصممة لتخفيف أو قمع EMI في نطاق تردد معين. يتم استخدامها بشكل شائع في المعدات الإلكترونية مثل إمدادات الطاقة ومعدات الصوت وأنظمة الكمبيوتر وغيرها من المعدات الإلكترونية ذات الموثوقية العالية ومتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي.
عادةً ما تكون مرشحات EMI عبارة عن مرشحات تمرير منخفض تسمح بمرور إشارات التردد المنخفض أثناء حظر الإشارات عالية التردد أو "الضوضاء". تحجب المكثفات ترددات معينة بينما تسمح للآخرين بالمرور. يتم تفريغ المكثفات في المستوى الأرضي ، وبالتالي تقليل إشارات التردد العالي. تعمل المحرِّضات بشكل مختلف ؛ تمتص الطاقة عالية التردد وتحولها إلى حرارة ، وبالتالي قمع الضوضاء عالية التردد. يمكن "ضبط" المرشحات المخصصة لتلبية متطلبات التردد المحددة عن طريق "التغيير والتبديل" في مزيج من المكثفات والمحثات.
يمكن تقسيم مرشحات EMI إلى نوعين: مرشحات الوضع التفاضلي وفلاتر الوضع الشائع. تخفف مرشحات الوضع التفاضلي التداخل الذي يحدث بين خطي إشارة ، بينما تخفف مرشحات الوضع المشترك التداخل الذي يحدث بين خط الإشارة والأرض.
ما هو حماية EMI؟
التدريع الكهرومغناطيسي هو عملية تقليل الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الأجهزة أو الأنظمة الإلكترونية ومنع الإشارات الكهرومغناطيسية الخارجية من التدخل في تشغيل هذه الأجهزة ، ويعتبر التدريع الكهرومغناطيسي ضروريًا لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يتداخل مع تشغيل الأجهزة الإلكترونية الأخرى ويسبب أعطالًا أو أخطاء يتضمن التدريع الكهرومغناطيسي استخدام مواد موصلة ، مثل النحاس أو الألومنيوم ، لمنع أو تخفيف الإشارات الكهرومغناطيسية من دخول الجهاز أو الخروج منه.
يمكن تحقيق الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي عن طريق وضع درع موصل (يسمى قفص فاراداي) حول الجهاز أو عن طريق طلاء الجهاز بمواد موصلة. يخلق الواقي أو الطلاء الموصّل حاجزًا يمنع الإشارات الكهرومغناطيسية من دخول أو مغادرة الجهاز ، وبالتالي تقليل مخاطر التداخل الكهرومغناطيسي.
التصفية مقابل الحماية
يعتمد الاختيار بين التصفية والحجب على مجموعة متنوعة من العوامل ، مثل حساسية الجهاز ومقدار التداخل الكهرومغناطيسي الذي سيتم إنشاؤه. تلعب الموصلية والحجم والتكلفة أيضًا دورًا في اختيار أفضل حلول EMI.
يتخذ Shielding منهجًا شاملاً لإدارة EMI ، بينما تستهدف المرشحات مناطق معينة من EMI. يعكس التدريع الطاقة الواردة بينما لا يزال يولد بعض الامتصاص. يتم تحويل هذه الطاقة إلى حرارة وبالتالي تتطلب نوعًا من الإدارة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، لا تؤثر جودة المواد المستخدمة في التدريع على المخرجات فحسب ، بل تؤثر أيضًا على وزن النظام ، أي أن التدريع الأكثر سمكًا يكون أكثر فاعلية ، ولكنه أثقل أيضًا. بينما يعكس التدريع ويثبط التداخل الكهرومغناطيسي ، تقضي المرشحات على التداخل الكهرومغناطيسي عن طريق معالجة النقاط الضعيفة في النظام التي تولد أكبر قدر من التداخل. نتيجة لذلك ، يمكن تخصيص المرشحات لتلبية الاحتياجات المحددة.
