EMI Shielding: What It Is and How to Select the Best Enclosure for Protection (باللغة الإنجليزية)

في القرن الـ ٢١، يطن كوكبنا باستمرار بتداخل كهرمغنطيسي. الأجهزة والأجهزة التي لا حصر لها التي نستخدمها يوميا تولد هذه الاضطرابات الكهرومغناطيسية، جنبا إلى جنب مع بعض الظواهر الطبيعية. 

البشر غير قادرين على الشعور بهذا التداخل، ولكن العديد من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية المهمة يمكنها اكتشافه. يمكن أن يتسبب التدخل المفرط في الآلة في مشاكل كبيرة مع أدائها وقدرتها على الاعتماد. ولذلك، فإن العديد من الشركات المصنعة للأجهزة تصنع منتجاتها مع أنظمة متكاملة تقلل أو تلغي آثار الكهرومغناطيسي. 

تستخدم أنظمة الحماية الكهرومغناطيسية هذه العديد من التقنيات لحماية أجهزتنا الأساسية ضد التداخل. إذا قمت بإنشاء أو إنتاج أو استخدام معدات قابلة للتأثر الكهرومغناطيسي، فمن الضروري الحصول على فهم أساسي لكيفية عمل هذا التأثير وكيفية تخفيفه. 

تتناول هذه المقالة المبادئ الأساسية للتداخل الكهرومغناطيسي والأنواع السائدة من التداخل. بعد ذلك، سوف نعرض العديد من حاويات Shinging FTS التي توفر حماية متكاملة من الإشعاع الكهرومغناطيسي للمعدات الحساسة.

ما هي (إي إم آي)؟

يشير مصطلح الإشعاع الكهرومغناطيسي، بمصطلحات أساسية، إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرغوب فيه الذي يتم نقله إلى جهاز إلكتروني أو كهربائي. هذه الإشارات تعطل الجهاز#39 ؛ وقد يؤدي ذلك إلى حدوث تلف خطير يمكن أن ينشأ النبض الكهرومغناطيسي من مصادر مختلفة، بما في ذلك المصادر الطبيعية والاصطناعية.

تصنف الأجهزة المنزلية والمكاتب النموذجية من بين المصادر الرئيسية للتداخل الكهرومغناطيسي. بعض الأجهزة، مثل أجهزة التحكم عن بعد التلفزيون، تولد مجالات صغيرة نسبيا وضعيفة. والبعض الآخر، مثل أفران الميكروويف والهواتف الذكية، تولد إصدارات أكثر قوة. 

عندما تتفاعل هذه المناطق مع أجهزة أخرى، فإنها قد تولد تداخلات ضارة. وعلاوة على ذلك، لا يحتاج مؤشر الكهرومغناطيسي بالضرورة أن يأتي من مصدر خارجي. يحدث التداخل الكهرومغناطيسي الداخلي عندما يقوم أحد مكونات الجهاز بإنشاء تداخل في مكون آخر، وهو مصدر متكرر للمشاكل. 

تنشأ مشاكل متكررة من مشاكل المنبع فيما يتعلق بجودة وتكييف مصادر الطاقة، ويمكن للتفاعل بين هذين الشكلين من الكهرومغناطيسي الداخلي أن يمثل تحديات كبيرة لمصممي الأجهزة والبناة. 

كما لو أن تلك المصادر كانت#39 ؛ ليست مشكلة بما فيه الكفاية، الطبيعة نفسها يمكن أن تنتج EMI. والأحداث الجوية مثل العواصف الرعدية والعواصف الشمسية تصدر بشكل طبيعي إشعاعات كهرومغناطيسية، ويمكن أن تنتج آثارا ضارة مماثلة على الأجهزة الكهربائية. قد يأتي تداخل الترددات الراديوية (RFI) في المحادثات حول التداخل الكهرومغناطيسي، حيث تتم مناقشة المصطلحين بشكل متكرر معًا أو يتم استخدامهما بالتبادل. 

RFI هو فئة من EMI التي تقع في جزء من الطيف الكهرومغناطيسي المشار إليها باسم تردد الراديو (RF) النطاق. هذا النوع من التداخل منتشر بشكل خاص لأن العديد من الأجهزة، مثل مختلف معدات تبديل الطاقة القياسية والمحركات الكهربائية، يمكن أن تبعث إشارات في ترددات ضمن هذا الطيف.

الفئتين الرئيسيتين من EMI.

وهناك شكلان معينان من الكهرومغناطيسي يتسببان في معظم الانقطاع في المعدات الكهربائية والإلكترونية. إن فهم التمييز بين هذين النوعين وكيفية التمييز بينهما سوف يساعد في تحديد مصدر مشكلات EMI في أجهزتك ويمكّنك من تقييم الحلول بشكل أكثر كفاءة.

الكهرومغناطيسي المحيط (بالإنجليزية: Ambient EMI) هو شكل من أشكال الكهرومغناطيسي الذي ينبع من أجهزة أخرى أو أحداث طبيعية قادرة على التسبب في اضطرابات الكهرومغناطيسي. وهذا يشمل مجموعة واسعة من الأدوات المنزلية والمكاتب النموذجية المذكورة سابقا، جنبا إلى جنب مع الأحداث الطبيعية مثل العواصف المغناطيسية الشمسية والصواعق.

مؤشر جودة الطاقةوالمعروفة باسم EMI، ينشأ هذا الشكل من EMI من اضطرابات ومخالفات مختلفة في الجهاز#39 ؛ مصدر الطاقة. وتتألف هذه من انقطاع التيار الكهربائي وانخفاضات الجهد وارتفاع التيار الكهربائي والتداخل الكهربائي.

تؤثر بعض المجموعات الفرعية من EMI على الأجهزة والأنظمة في فئات معينة من التطبيقات. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية لمؤشر EMI الخاص بالتطبيقات هي:

إنشاء EMI عمدا:ينشأ هذا النوع من الكهرومغناطيسي من أحداث مثل النبضات الكهرومغناطيسية النووية (NEMPs) التي يستخدمها الجيش للتدخل في وظائف الجهاز. وعادة ما يظهر مؤشر الكهرومغناطيسي المنتج عن قصد كقضية مهمة في مجالات معينة، مثل أنظمة البنية التحتية العسكرية والضرورية، إلا أنه غالبًا ما يتطلب اتخاذ أكثر التدابير صرامة لمعالجتها.

نظام النقل بالسكك الحديدية والكتلةالأنظمة الكهربائية التي تحرك السكك الحديدية الحديثة هي عرضة لأنواع فريدة من EMI. يمكن للسكك الحديدية الثالثة والأحذية، وأنظمة إشارات القطارات، والقطارات الإضافية، وخطوط الطاقة الكهربائية جميعها توليد EMI، مما يشكل مخاطر خطيرة محتملة للعمل الآمن لشبكات النقل الجماعي.

الجهاز الطبي:البيئات في المستشفيات والعيادات تحتوي على العديد من الأجهزة التي يمكن أن تنبعث وتتلقى الجهاز الكهرومغناطيسي، مثل أنظمة مراقبة المرضى ومضخات الأدوية ومعدات التصوير والعديد من الأجهزة النموذجية الأخرى. وهذا يولد كمية كبيرة من خلفية EMI في العديد من بيئات الرعاية الصحية، وارتفاع تنفيذ أجهزة IoT الطبية يشير إلى أن هذه القضية من المحتمل أن تصبح أكثر شيوعا.

آثار EMI.

يمكن أن يؤثر كل من EMI و RFI على العديد من التقنيات ويؤدي إلى قضايا مختلفة. وتشمل مشاكل الأداء المعتادة التي يمكن أن يؤدي إليها مؤشر الكهرومغناطيسي ما يلي:

تغيير إشارات الفيديو والصوت

التحديات في تشكيل الاتصالات اللاسلكية

تعطيل نظم التنظيم والرقابة

الحرارة المفرطة والاحتراق الزائد (في المواقف الصعبة)

القضايا والتحديات التكنولوجية المشتركة

فيما يلي عدة فئات من الأجهزة التي تكون عرضة بشكل خاص للتداخل الكهرومغناطيسي:

أدوات الرعاية الصحية

أجهزة توجيه لاسلكية

الآلات التي تعالج البيانات وتنفذ المهام بسرعة عالية.

أجهزة GPS

الهواتف المحمولة

أجهزة مراقبة الرضع

أجهزة راديو ثنائية الاتجاه

البث التليفزيوني

البث السمعي والتلفزيوني

ومن المفارقات، أن العديد من الأجهزة التي هي عرضة بشكل كبير لحالات الطوارئ الكهرومغناطيسية هي نفسها التي تتأثر بها أكثر من غيرها. أحد الأسباب التي تجعل من استكشاف مشكلات EMI وإصلاحها أمرًا محبطًا للغاية هو أنه يعمل كطريق ذي اتجاهين، حيث يمكن للأجهزة إرسال واستقبال التداخل في وقت واحد.

معايير التوافق الكهرومغناطيسي

الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي والعديد من الدول الأخرى لديها قواعد تسمى معايير التوافق الكهرومغناطيسي التي تنظم انبعاثات الكهرومغناطيسي من المعدات الكهربائية. تتطلب معايير التوافق الكهرومغناطيسي أن الأجهزة التي يمكن أن تنبعث منها يجب ألا تعطل تقنيات أساسية محددة، بما في ذلك المعدات الطبية وأنظمة الإخطار في حالات الطوارئ. يمكن أن تختلف تفاصيل معايير التوافق الكهرومغناطيسي بشكل كبير، مما يجعل من الضروري معرفة أي معايير مشتركة من التوافق الكهرومغناطيسي يجب على جهازك الالتزام بها. فبعضها يحتوي أساسا على نفس المعلومات الأساسية، في حين أن معايير أخرى، مثل المعايير المتعلقة بالفضاء الجوي أو الأجهزة الطبية، متخصصة جدا في أغراضها. وتختلف المعايير من بلد إلى آخر، على الرغم من أن العديد من الدول قد واءمت مع غيرها لتعزيز التجارة.

EMI Shielding: Frequent Methods and Tools (باللغة الإنجليزية)

ينطوي حماية الكهرومغناطيسي على توظيف استراتيجيات مختلفة لحماية الأجهزة الكهربائية والإلكترونية ضد الكهرومغناطيسي. وتشمل تقنيات تعديل الواقيات الكهرومغناطيسية عادة ما يلي:

يختار العديد من مصممي الأجهزة الكهربائية صندوقًا مغلقًا مبنيا من المعادن الموصلة مثل الألومنيوم أو الصلب بسبب حماية مؤشر الكهرومغناطيسي المتأصلة التي توفرها هذه المعادن. يمكن لحاوية معدنية مصممة بشكل جيد امتصاص وإعادة توجيه التداخل بدلاً من السماح له بالوصول إلى الجهاز الداخلي. الألومنيوم والنحاس والفضة وأنواع مختلفة من الصلب هي جميعها معادن تستخدم بشكل متكرر بسبب مقاومتها الكامنة للموجات الكهرومغناطيسية.

يمكن أن يساعد تجهيز حاوية الكترونية مع حشية محمية من الاشعاع الكهرومغناطيسي في تقليل الاشعاع الكهرومغناطيسي في الجهاز. وتصنع هذه الحواشي من مواد نموذجية مثل النيوبرين، ولكنها تتميز ببطانات معدنية موصلة مثل الألومنيوم الموسع أو شبكة سلكية تحول الحشية إلى درع موصل ضد الإشعاع الكهرومغناطيسي.

تمثل طبقات الطلاء المرشوشة التوصيلية طريقة بديلة لتوفير مقاومة الكهرومغناطيسي لحاوية. وتستخدم هذه الطلاءات معادن عالية التوصيل مثل النحاس أو النيكل في الرش الذي يمكن استخدامه على المواد غير الموصلة مثل البولي كربونات، مما يوفر طريقة فعالة لتعزيز مقاومة الكهرومغناطيسي عبر أنواع مختلفة من حاويات الأجهزة.

يمكن أن يكون استخدام الكابلات المعزولة بتقنية الكهرومغناطيسي طريقة ناجحة لمعالجة خصائص نقل الكهرومغناطيسي المختلفة للكابلات الكهربائية. الكابلات قادرة على إرسال واكتشاف الكهرومغناطيسي، في حين أن الكابلات المحمية يمكن أن تقلل من القابلية لكليهما. وهذا يجعلها مكونا حيويا وفعالا من مجموعة الأدوات لتعزيز جهاز#39 ؛ مرونة EMI

يقوم العديد من مصممي الأجهزة بدمج دوائر الترشيح الإلكترونية في المكونات الرئيسية للجهاز لتقليل قابلتها للتداخل الكهرومغناطيسي. إن التنوع الواسع لتصاميم المرشحات التي يمكن تعديلها للسماح بترددات محددة بينما تمنع الآخرين يجعلها قابلة للتكيف على نطاق واسع وخيار مفضل لإدارة الكهرومغناطيسي في الأجهزة المختلفة.

تعمل الأرضية في كثير من الأحيان كمصدر للجهد الكهرومغناطيسي المستمر، حيث أن الترددات الموجودة في منطقة المعاوقة العالية يمكن أن تولد "جهد ضوضاء" يصعب إزالته. وعادة ما يكون استخدام طرق تأريض المعاوقة المنخفضة هو النهج الأكثر فعالية لإدارة مؤشر الكهرومغناطيسي الأرضي.

أغلفة (إي إم آي) المعزولة

تتطلب العديد من التطبيقات النموذجية للحاويات Shinging تطويقات (EMI) حماية. ويستخدم عملائنا هذه الأماكن في أغراض متنوعة، تتراوح بين الضوابط الصناعية والأجهزة العلمية، حيث يجب تجنب التشويش في هذه التطبيقات الحساسة والدقيقة. وهذا هو السبب في أن Shinging يوفر مجموعة شاملة من الضميمات المزودة بقدرات حماية EMI. العديد من نماذج العلبة الداخلية والخارجية لدينا، بما في ذلك تلك المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم، توفر درجة طبيعية من انخفاض الكهرومغناطيسي/RFI. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا للأجهزة الحساسة للتداخل الكهرومغناطيسي.