TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Szanowni Państwo!
Ciągły wzrost częstotliwości przetwarzanych sygnałów oraz tendencja do minimalizacji rozmiarów urządzeń
sprawia, że problemy związane z kompatybilnością elektromagnetyczną mają coraz większe znaczenie
przy projektowaniu urządzeń. Wiedza związana z filtrowaniem, uszczelnianiem i ekranowaniem stała się
niezbędna przy projektowaniu i produkcji urządzeń, które muszą spełnić wymogi dyrektywy unijnej EMC.
Postanowiliśmy podzielić się z Państwem naszym doświadczeniem, które zebraliśmy w ciągu ostatnich kilku
lat. Ideą tego przewodnika jest przede wszystkim:
• opis podstawowych zjawisk związanych z EMC
• sposoby rozwiązań typowych problemów EMC
• pomoc w doborze optymalnych elementów uszczelniających i ekranujących
Mamy nadzieję, że ta broszurka będzie dla Państwa źródłem ciekawych i pożytecznych informacji. Staramy
się działać według zasady „dajcie nam problem, a my znajdziemy rozwiązanie”, dlatego w przypadku
jakichkolwiek problemów prosimy o kontakt.
Z poważaniem
ASTAT Sp. z o.o.
2
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Spis treści:
1. Kompatybilność elektromagnetyczna .............................................................................................................................................................................................. 4
2. Ekranowanie elektromagnetyczne ........................................................................................................................................................................................................ 5
3. Kompatybilność elektromagnetyczna - projektowanie ............................................................................................................................................... 8
3.1. Projekt PCB uwzględniający problematykę EMC ................................................................................................................................................ 8
3.2. Projekt przewodów wewnętrznych uwzględniających EMC .................................................................................................................. 9
3.3. Projekt ekranowanej obudow .................................................................................................................................................................................................... 10
3.3.1. Obudowy niemetalowe .................................................................................................................................................................................................... 11
3.3.2. Okna ........................................................................................................................................................................................................................................................ 12
3.3.3. Miejsca składania obudów ......................................................................................................................................................................................... 12
3.3.4. Przepusty........................................................................................................................................................................................................................................... 13
3.4. Filtry
..........................................................................................................................................................................................................................................................................
14
3.5. Łączenia i uziemienie........................................................................................................................................................................................................................... 15
4. Rozwiązywanie problemów, schematy blokowe ............................................................................................................................................................. 16
5. Normy dotyczące EMC.................................................................................................................................................................................................................................... 25
5.1. Przepisy FCC ................................................................................................................................................................................................................................................. 25
5.2. FDA i wytyczne EMC ............................................................................................................................................................................................................................ 26
5.3. Europejska dyrektywa EMC ........................................................................................................................................................................................................ 26
6. Zastosowania specjalne................................................................................................................................................................................................................................. 28
6.1. Projekty uwzględniające emc dla urządzeń wojskowych...................................................................................................................... 28
6.2. Modelowanie i analiza ........................................................................................................................................................................................................................ 28
6.3. Wymagania przy projektach specjalnych .................................................................................................................................................................. 30
6.4. Ekranowanie w budownictwie .................................................................................................................................................................................................. 36
7. Słownik ................................................................................................................................................................................................................................................................................. 38
8. Dodatki ................................................................................................................................................................................................................................................................................. 42
8.1. Dodatek A: Materiały ekranujące ......................................................................................................................................................................................... 42
8.2. Dodatek B: Normy ................................................................................................................................................................................................................................... 43
9. Oferta firmy ASTAT ................................................................................................................................................................................................................................................ 48
9.1. Uszczelnienia o małej sile docisku..................................................................................................................................................................................... 48
9.2. Okna ekranowane .................................................................................................................................................................................................................................... 49
9.3. Ukierunkowane siatki druciane zatopione w nośniku elastycznym .......................................................................................... 50
9.4. Siatki i sploty druciane ....................................................................................................................................................................................................................... 50
9.5. Przewodzące elastomery................................................................................................................................................................................................................ 52
9.6. Panele wentylacyjne .............................................................................................................................................................................................................................. 54
9.7. Materiały przewodzące...................................................................................................................................................................................................................... 55
9.8. Materiały ekranujące............................................................................................................................................................................................................................. 57
3
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
1.
Kompatybilność elektromagnetyczna
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC,
electromagnetic compatibility) to zdolność urządzenia elektronicznego lub systemu do niezawodnej pracy w swoim docelowym środowisku
elektromagnetycznym. Urządzenie musi cechować się niewrażliwością (odpornością) na zaburzenia elektryczne i minimalizacją wytwarzanych niepożądanych zaburzeń elektrycznych.
Zaburzenia elektromagnetyczne (EMI, Electromagnetic Interferences) mają negatywny wpływ na
urządzenia lub systemy elektryczne.
Kompatybilność elektromagnetyczną urządzeń
osiągamy poprzez ograniczenie emisji zaburzeń do
pewnego poziomu, poniżej którego nie powodują
już wadliwej pracy urządzenia lub systemu elektrycznego. Najczęściej kompatybilność jest realizowana poprzez stosowanie filtrów elektrycznych oraz
komponentów i elementów ekranujących. Przykład
źródła zaburzeń EMI i urządzenia zakłócanego pokazany jest na rys. 1.
ŹRÓDŁO
ZABURZEŃ
URZĄDZENIE
ZAKŁÓCANE
system może być jednocześnie źródłem jak i odbiornikiem zaburzeń. Linie przerywane obrazują
rozchodzenie się zaburzeń na drodze emisji, a linie
ciągłe zaburzeń na drodze przewodzenia. Strzałki
pokazują kierunek sprzęgania i przenoszenia się
zaburzeń.
Linia A przedstawia zaburzenia sprzężone bezpośrednio od źródła do odbiornika zaburzeń na drodze emisji.
Linia B pokazuje, że przewody połączeniowe
mogą również stanowić źródło emisji zaburzeń.
Linia C obrazuje, że przewody połączeniowe
mogą się zachowywać jak urządzenie zakłócane
i reagować na zaburzenia które pochodzą z emisji.
W ten sposób zaburzenie, które początkowo u źródła przenosi się na drodze emisji, dociera do urządzenia zakłócanego na drodze przewodzonej.
Linia D reprezentuje problem przenikania zaburzeń, który występuje w przewodach połączeniowych, gdzie zaburzenia z jednego przewodu mogą
w sposób pojemnościowy lub indukcyjny sprzęgać
się z drugim przewodem.
Rys. 1
Drogi rozchodzenia się zakłóceń
Na rys. 1 źródło zaburzeń reprezentuje urządzanie
lub system, który generuje zaburzenia. Urządzenie
zakłócane (odbiornik zaburzeń) reprezentuje urządzenie lub system, który jest wrażliwy (nieodporny)
na te zaburzenia. W rzeczywistości urządzenie lub
4
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
2.
EKRANOWANIE
ELEKTROMAGNETYCZNE
Fala elektromagnetyczna składa się z dwóch pól oscylujących pod kątem prostym (rys. 2). Jedno z tych pól
to pole elektryczne (E), a drugie to pole magnetyczne (H). Impedancja fali elektromagnetycznej (Zw) w Ω jest definiowana jako stosunek natężenia pola elektrycznego E wyrażonego w woltach
na metr (V/m) do natężenia pola magnetycznego
H wyrażonego w amperach na metr (A/m). Pole
elektryczne E jest generowane na skutek rozdzielenia
ładunków (różnica potencjałów) i łatwo oddziaływuje
z wysoko impedancyjnymi obwodami o charakterze
napięciowym takimi jak prosty przewodnik lub dipol.
Pole H jest wytwarzane na skutek przepływu ładunków (prądu) i najlepiej oddziaływuje z nisko impedancyjnymi obwodami o charakterze prądowym jak
zwoje przewodów.
Definiowany jest następująco:
Dla pola E,
Dla pola H,
Skuteczność ekranowania pola przez ekran jest
funkcją materiału, z której jest on wykonany (przenikalność, przewodność i grubość), częstotliwości
i odległości źródła zaburzeń EMI od ekranu.
Podstawowe równania opisujące zjawiska elektromagnetyczne oraz ich oddziaływanie z materiałami
przewodzącymi zostały dobrze rozwinięte i opisane
ponad sto lat temu przez J. C. Maxwella. Rozwiązanie
równań różniczkowych opisujących te zjawiska jest
często złożone, nawet dla prostych przypadków. To
zraża do ich stosowania w analizie i doborze ekranu.
Rys. 2
Spolaryzowana fala elektromagnetyczna płaska
Każda bariera ustawiona między źródłem zaburzeń a odbiornikiem zaburzeń, która zmniejsza siłę zakłóceń może być uważana za ekran elektromagnetyczny EMI. To jak bardzo ekran tłumi pole
elektromagnetyczne opisuje parametr zwany skutecznością ekranowania SE (ang. Shielding Effectiveness). Dlatego też skuteczność ekranowania
jest miarą zdolności tego materiału do pochłaniania
wypromieniowanej energii elektromagnetycznej.
Standardową jednostką pomiarową skuteczności
ekranowania jest decybel (dB). Decybel jest wyrażony jako stosunek dwóch wartości siły pola elektromagnetycznego, przed i po założeniu ekranu.
Rys. 3
Straty na przewodzącym ekranie z ciała stałego
Prostsza metoda badania zależności między falą
elektromagnetyczną a materiałem przewodzącym
została rozwinięta przez S. A. Schelkunoffa w roku
1930. Przy użyciu tej metody, całkowita skutecz5
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
ność ekranowania (SEdB) ekranu z przewodzącego
ciała stałego może być wyrażona jako suma strat
przy odbiciach (RdB), pochłanianiu (AdB) oraz
ponownych odbiciach (BdB) (zobacz rys. 3). Straty przy odbiciach są proporcjonalne do impedancji
fali elektromagnetycznej (Zw) i odwrotnie proporcjonalne do wewnętrznej impedancji ekranu (ZB).
Straty przy pochłanianiu są proporcjonalne do grubości (t) i współczynnika pochłaniania ekranu (a).
Odwrotność współczynnika pochłaniania daje nam
głębokość wnikania (δ). Głębokość wnikania jest to
właściwość magnetyczna, która powoduje wypieranie płynącego prądu na powierzchnię przewodnika.
Głębokość wnikania staje się mniejsza (płytsza),
gdy częstotliwość, przewodność lub przenikalność
się zwiększa. Pole elektromagnetyczne jest tłumione
o 1/e≈0,37 co każdą głębokość wnikania δ w głąb
ekranu, jak pokazano to na rys. 4. Im większa liczba wielokrotności głębokości wnikania δ w danej
grubości materiału, tym większe straty wynikające
z absorpcji (pochłaniania). Im głębokość wnikania
staje się płytsza wraz ze wzrostem częstotliwości,
straty wynikające z absorpcji przy dużych częstotliwościach stają się głównym i dominującym składnikiem. Straty wynikające z ponownych odbić silnie
zależą od strat wynikających z pochłaniania. Jeśli
tylko pojawi się odbicie na granicy powietrza i metalu ekranu, podobne odbicie pojawia się na granicy metalu z powietrzem. Przy stratach pochłaniania
większych niż 10 dB składnik wynikający z ponownych odbić może być pominięty.
Rys. 4 Straty pochłaniania (absorpcji)
jako funkcja głębokości wnikania (δ)
Wewnętrzna impedancja (ZB) ekranu jest funkcją
względnej przenikalności magnetycznej ekranu
(μr), względnej przewodności (σr) i częstotliwości
(f). Impedancja fali jest funkcją bezwzględnej przenikalności magnetycznej (μo) i bezwzględnej przenikalności elektrycznej (εo). Dwoma innymi ważnymi współczynnikami w równaniach opisujących
ekranowanie są odległość (r) od źródła energii
elektromagnetycznej do ekranu oraz długość fali
(λ). Długość fali jest powiązana z szybkością rozchodzenia się światła i częstotliwością (f) zgodnie
ze wzorami:
Gdy odległość źródło-ekran jest mniejsza niż około
jedna szósta długości fali (λ/2p), pole nazywane jest
„polem bliskim”. Jeśli odległość źródło-ekran jest
większa niż λ/2p pole nazywamy „polem dalekim”.
Odległość pomiędzy źródłem a ekranem jest ważna w określeniu współczynników odbicia dla bliskiego pola elektrycznego E i magnetycznego H.
Dla pola elektrycznego E straty wynikające z odbić
dla pola bliskiego zwiększają się, gdy odstęp między źródłem a ekranem zmniejsza się i gdy częstotliwość maleje. Z drugiej strony, dla pola magnetycznego H straty wynikające z odbić dla pola
bliskiego zwiększają się, gdy odstęp między źródłem a ekranem zwiększa się i gdy częstotliwość
rośnie. Dla absorpcji straty są niezależne od tego,
czy jest to pole dalekie czy bliskie i są takie same,
niezależnie czy w fali przeważa składnik elektryczny E czy magnetyczny H, czy jest to fala płaska
(fala elektromagnetyczna, w której wszystkie punkty prostopadłe do kierunku rozchodzenia się są
w fazie lub są równoległe do siebie lub poruszają
się w tym samym kierunku).
Podsumowując:
• Absorpcja: inaczej pochłanianie, zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości fali
elektromagnetycznej, grubości ekranu, przenikalności magnetycznej ekranu i przewodności.
6
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
•
Odbicia: generalną zasadą jest, że powyżej
10 kHz odbicia zwiększają się wraz ze wzrostem
przewodności i zmniejszeniem się przenikalności magnetycznej.
•
Odbicia – pole E: zwiększają się wraz
ze zmniejszaniem się częstotliwości i zmniejszaniem się odległości między źródłem a ekranem.
•
Odbicia – pole H: zwiększają się wraz
ze wzrostem częstotliwości i wzrostem odległości między źródłem a ekranem.
•
Odbicia – fala płaska: zwiększają się
wraz ze zmniejszeniem częstotliwości.
Rozwiązanie równań opisujących skuteczność
ekranowania dla przewodzących ciał stałych, przy
założeniu, że ekran jest nieskończoną powierzch-
nią o skończonej grubości prowadzi do wyników,
w których poziom ekranowania jest większy niż
praktycznie osiągalny w rzeczywistej obudowie.
Spowodowane jest to skończonymi wymiarami
obudowy i różnymi nieciągłościami, które są koniecznością przy projektowaniu obudowy przewodzącej (np. rowki, otwory na przewody, otwory wentylacyjne). Grubość ekranu musi spełnić wymagana
co do mechanicznej wytrzymałości i jednocześnie
zapewnić odpowiednią skuteczność ekranowania.
Najważniejszymi rozważaniami podczas projektowania ekranu jest materiał na ekran oraz obróbka
rowków, zagłębień oraz otworów . W „Dodatku A”
zawarte jest zestawienie materiałów uwzględniające przenikalność magnetyczną względną, straty
pochłaniania (absorpcji) i starty wynikające z odbić.
Technika i metody ekranowania wraz z charakterystyką różnych produktów została opisana dalszych
rozdziałach tego przewodnika.
7
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
3.
Kompatybilność elektromagnetyczna
- projektowanie
Projekt uwzględniający problematykę EMC powinien być integralną częścią projektu każdego elektronicznego urządzenia bądź obwodu. Jest to bardziej uzasadnione z ekonomicznego punktu widzenia niż dokonywanie zmian związanych z EMC na
gotowym produkcie. Podstawowe techniki wykorzystywane przy projektowaniu zgodnym z wymogami
EMC to ekranowanie elektromagnetyczne, filtrowanie obwodów oraz staranny i przemyślany projekt
masy urządzenia, włączając w to dokładną analizę
tłumienia łączeń elementów urządzenia z masą.
Rys. 5
Piramida projektu EMC
Rys. 5 przedstawia zalecaną metodologię dla wykonania dobrego projektu urządzenia lub obwodu
z uwzględnieniem EMC. Hierarchia jest przedstawiona w formie piramidy. Po pierwsze, fundamentem dobrego projektu EMC są zasady dobrego
zaprojektowania części elektrycznej i mecha-
nicznej. Wliczamy tu rozważania dotyczące niezawodności, takie jak spełnienie specyfikacji projektu
w akceptowalnej tolerancji, odpowiednia obudowa
i całościowe sprawdzenie na etapie projektowania.
Platformą, na której budowane są współczesne
urządzenia elektroniczne, najczęściej jest płytka
drukowana (PCB). Na tej platformie znajduje się
szereg potencjalnych źródeł zaburzeń, jak również
szereg elementów i obwodów wrażliwych na energię
elektromagnetyczną (zaburzenia). Dlatego też kolejnym ważnym etapem przy projektowaniu urządzeń
z uwzględnieniem EMC jest przemyślany projekt
płytki PCB. Dokładnych rozważań na temat EMC
wymaga umiejscowienie elementów aktywnych, wytyczenie ścieżek, impedancje dopasowania, ścieżki
masy oraz filtrowanie obwodów. Pewne elementy
PCB mogą również wymagać ekranowania.
Kolejnym krokiem przy projektowaniu urządzeń jest
projekt wewnętrznego okablowania (wewnętrzne
przewody są używane do połączeń między PCB lub
innymi elementami składowymi). Prawidłowy projekt
wewnętrznego okablowania uwzględniającego problemy EMC, czyli ich prowadzenie i ekranowanie,
jest bardzo ważny dla całego urządzenia.
Po zaprojektowaniu PCB i wewnętrznego okablowania specjalną uwagę należy zwrócić na projekt
ekranowania obudowy i odpowiednią obróbkę
wszystkich otworów, zagłębień i przepustów kablowych. Końcowym etapem jest filtrowanie wejść
i wyjść oraz innych przewodów.
3.1. Projekt PCB uwzględniający problematykę EMC
Gdy projektujemy płytkę PCB, należy zawsze mieć
na uwadze i kontrolować:
a) emisję z obwodów PCB
b) wrażliwość obwodów na płytce PCB na zaburzenia zewnętrzne
c) sprzęganie się obwodów na płytce PCB ze
znajdującymi się blisko zewnętrznymi obwodami w urządzeniu oraz
d) sprzęgania się obwodów w obrębie tej samej
płytki PCB
8
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Dokonujemy tego poprzez zwrócenie szczególnej
uwagi na rozmieszczenie elementów, minimalizację nieciągłości impedancji oraz (gdzie możliwe) używanie sygnałów o niskich amplitudach.
Jeśli używamy zegara o częstotliwości powyżej 10
MHz, w większości przypadków będzie konieczne
użycie wielowarstwowego projektu płytki z wbudowaną w podłoże warstwą masy. Jeśli nie jest to
możliwe dla danego produktu ze względu na koszty należy użyć ścieżek „chronionych”, co oznacza
masę po obu stronach ścieżki z sygnałem.
Elementy powinny być umiejscowione tak, by zakłócające i wrażliwe elementy mogły być odizolowane. Należy prowadzić ścieżki z sygnałem taktu
zegara, szyny i układy scalone osobno od linii I/O
i konektorów. Częstotliwość zegara powinna być
ograniczona do minimum, a jego ścieżki powinny
być ustawione prostopadle do ścieżek z sygnałami. Gdy sygnał zegara wychodzi poza obszar płytki
wówczas ścieżki powinny być umieszczone blisko
złącza. W przeciwnym wypadku zegar powinien
być umiejscowiony na środku by umożliwić minimalizację rozprowadzonych ścieżek.
Układy wejścia/wyjścia powinny być umieszczone
blisko przypisanego im złącza. Obwody wyjściowe powinny być tłumione za pomocą rezystora,
cewki lub koralika ferrytowego zamocowanego blisko sterownika. Różne rodzaje obwodów (np. cyfrowe, analogowe, zasilające) powinny być odseparowane, podobnie jak ich masy. Firma ASTAT oferuje
szeroką gamę elementów ekranujących szczególnie
przydatnych do ekranowania aplikacji opartych na
PCB włączając obszerną linię przewodzących elastomerów. Dla projektów urządzeń o dużej częstotliwości, rozmieszczenie elementów musi być traktowane jak środowisko transmisji sygnałów na drodze
radiowej, co powoduje konieczność minimalizacji
nieciągłości impedancji.
Dobrą praktyką przy projektowaniu PCB jest odsprzęganie; należy używać wielu kondensatorów
odprzęgających (ang. bypasses capacitors). Typowym będzie kondensator ceramiczny od 0,1 μF do
1,0 μF. Kondensatory odsprzęgające powinny być
zamontowane blisko układów scalonych.
Należy minimalizować pętle, które tworzą się z linii
zasilania, poprzez prowadzenie ścieżek z zasilaniem
tak blisko jak to możliwe ścieżki powrotnej. Linie zasilające powinny być filtrowane na złączu płytki.
3.2. Projekt przewodów wewnętrznych
uwzględniających EMC
Wewnętrzne okablowanie powinno być zredukowane
do minimum. Gdy do połączeń płytek i elementów
składowych urządzenia wymagane są przewody, ich
długość powinna być minimalizowana. Zastosowanie
długich przewodów może być katastrofalne w skutkach. Jeśli płytki PCB są prawidłowo zaprojektowane, wymagania odnośnie ekranowania wewnętrznych przewodów są bardzo małe. Jednakże, jeśli
okaże się, że ekranowanie jest niezbędne, sposób
i metoda uziemienia ekranu jest krytyczna dla całkowitej tłumienności, którą ten ekran zapewnia. Ekrany
przewodów nie powinny być używane jako powrót
sygnału. Często używane są przewody koncentryczne dla pewnych niesymetrycznych obwodów. W takim przypadku „ekran” przewodu koncentrycznego
(ang. coaxial) jest celowo używany jako ścieżka powrotu. Przy takim zastosowaniu ekran nie jest przeznaczony do tłumienia energii elektromagnetycznej
ze środka przewodu. Jeśli urządzenia na obu końcach przewodu koncentrycznego są prawidłowo zaprojektowane, przewód koncentryczny nie powinien
emitować zakłóceń. Jednakże jeśli impedancje urządzeń nie są dopasowane i przewód koncentryczny
zaczyna emitować, trzeba dodać dodatkowy ekran
do przewodu (ang. triaxial). Ten zewnętrzny ekran
musi być podłączony do masy obudowy.
Do tego celu nadają się doskonale plecione druciane siatki oraz metalowe taśmy, specjalnie zaprojektowane dla wiązek przewodów i ekranowania kabli,
jak również dla zastosowania przy uziemianiu.
9
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
3.3. Projekt ekranowanej obudowy
Obudowa musi być zaprojektowana z myślą o ekranowaniu. Jeżeli płytki PCB i wewnętrzne okablowanie są prawidłowo zaprojektowane, wówczas nie
potrzeba stosować ekranów. Jeśli okaże się jednak, że ekran jest konieczny, jego projekt będzie
z pewnością niedrogi.
Ekranowana obudowa powinna być wykonana z materiału, który posiada pożądane właściwości fizyczne
i elektryczne, włączając w to rezystancję oraz odporność na niekorzystne warunki środowiskowe. Nieciągłości w ekranie obniżają poziom ekranowania, a ich
poprawne wykonanie jest kluczowe w utrzymaniu
wymaganej skuteczności ekranowania, uniemożliwiając elektromagnetyczne sprzęganie się fal (emisję) poprzez otwory i szczeliny. Skuteczność takiego
sprzęgania zależy od rozmiaru otworów i szczelin oraz od długości fali zakłócającej. Każdy otwór
w obudowie może stanowić doskonałą drogę emisji
przy pewnych częstotliwościach. Gdy zwiększają się
rozmiary otworów, droga emisji polepsza się.
Praktyczną zasadą, której warto przestrzegać podczas projektowania jest unikanie otworów większych
niż λ/20 dla produktów ogólnego przeznaczenia
oraz λ/50 dla produktów pracujących w zakresie
mikrofal. Ponieważ większość problemów z emisją
EMI występuje w szerokim zakresie częstotliwości,
interesującą częstotliwością będzie największa częstotliwość z zakresu emisji. Rysunek 6 przedstawia
rozmiary otworów dla λ/20 i λ/50 w funkcji częstotliwości z zakresu 100kHz do 10GHz.
Rys. 6
Maksymalny rozmiar szczeliny dla danej częstotliwości
Jeśli konieczne jest wykonanie otworu większego
niż λ/20 lub λ/50 konieczne będzie zastosowanie
dodatkowych elementów, które obniżają poziom
emisji przez te otwory (czytaj rozdział 4).
Emisja energii elektromagnetycznej przez otwory
zależy od dwóch czynników:
a) najdłuższego wymiaru otworu (d)
b) długości fali emitowanego pola
Dla długości fal mniejszych niż dwa największe wymiary otworu (przykładowo dla otworu kwadratowego będzie to przekątna), energia elektromagnetyczna przejdzie swobodnie przez otwór i nie będzie tłumiona. Dla długości fal równej podwójnej długości
otworu, ekranowanie jest zerowe. Częstotliwość (fc)
przy której wystąpiło to zjawisko nazywana jest częstotliwością odcięcia (ang. cut-off frequency),
gdzie c jest prędkością rozchodzenia się fali elektromagnetycznej.
Dla długości fal większych niż dwie wielkości największego otworu tłumienie jest wyrażone następująco:
dla 2 > d > t (t = grubość materiału)
Otwory mają wpływ zarówno na odbicia jak i pochłanianie. Odbicia zmniejszają się ponieważ zwiększa
się impedancja ekranu w stosunku do impedancji
fali. Ten wzrost impedancji ekranu spowodowany
jest indukcyjnością upływu, która jest ściśle powiązana z wymiarami otworów oraz odległością między
źródłami emisji a otworem. Nie popełni się dużego
błędu jeśli przyjmie się założenie, że tłumienie wynosi 0dB dla częstotliwości odcięcia fc oraz że maleje
liniowo 20dB na dekadę przy zmniejszaniu się częstotliwości. Oczywiście, maksymalna możliwa do
osiągnięcia skuteczność ekranowania jest równa tej
obliczonej dla ekranu z litego materiału bez otworów.
Nie rozważamy jednak tutaj efektu, gdy źródło za-
10
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
burzeń jest blisko otworu. Tak długo jak potencjalne
źródło zaburzeń EMI jest umiejscowione przynajmniej w odległości równej największemu wymiarowi
otworu, takie przybliżenie będzie prawdziwe.
cej i całkowitej liczby otworów. Jeśli sąsiadujące ze
sobą otwory mają ten sam maksymalny wymiar i są
oddalone od siebie przynajmniej o odcinek (s) równy połowie długości fali, zmniejszenie jest minimalne
i praktycznie może być przyjęte za zerowe.
Gdy źródło zaburzeń jest w odległości bliższej niż
największy wymiar otworu, można się spodziewać
mniejszego stopnia ekranowania. W takiej sytuacji
uzyskanie wyznaczonych parametrów ekranowania
może być bardzo skomplikowane. W przybliżeniu
możemy napisać, że skuteczna częstotliwość odcięcia maleje proporcjonalnie do pewnego współczynnika, który jest zależny od odległości do otworu:
Jeśli otwory są położone bliżej siebie (s<2λ), to nie
zachowują się już jak pojedyncze otwory. Zmniejszenie skuteczności ekranowania spowodowane wieloma blisko położonymi otworami jest w przybliżeniu
proporcjonalne do pierwiastka kwadratowego z całkowitej liczby (n) otworów o równych rozmiarach.
oraz
Gdzie:
n = liczba otworów
s = odległość od krawędzi do krawędzi otworu
Obecność więcej niż jednego otworu tego samego
rozmiaru w jednolitym ekranie z metalu daje efekt
w postaci zmniejszenia całkowitej skuteczności ekranowania. Zmniejszenie to zależne jest od odległości
między sąsiednimi otworami, długości fali zakłócają-
Relacje te słuszne są np. dla ekranującej plecionki drucianej pod warunkiem, że ma ona dobry styk
elektryczny w połączeniach krzyżujących się i przecinających drucików, z których jest wykonana.
3.3.1. Obudowy niemetalowe
Wiele urządzeń elektronicznych ogólnego przeznaczenia jest montowanych w obudowach z plastiku lub innego tworzywa nie przewodzącego. Gdy
jednak urządzenie (by spełnić wymagania EMC)
wymaga ekranowania, obudowa musi być pokryta
materiałem przewodzącym. Wśród różnych technik
metalizacji możemy wymienić naparowywanie próżniowe, powlekanie bezprądowe, metalizację łukową
oraz przewodzące farby w spray’u. Ostatnia wymieniona metoda jest najczęściej stosowaną. Jest to,
przypominająca farbę, zawiesina złożona z drobinek
metalu w chemicznym nośniku. Taka łatwo dostoso-
wywująca się powłoka zbudowana jest z bardzo małych drobinek materiału przewodzącego, takiego jak
srebro, nikiel, miedź czy węgiel. Przykładem takiego
produktu mogą być wysoce przewodzące akrylowe
i poliuretanowe farby wypełnione drobinkami srebra. Uzyskiwana rezystancja powierzchniowa jest na
poziomie 50 mΩ przy grubości pokrycia wynoszącej 1 mil (1 mil to tysięczna część cala czyli około
0,0254mm). Im mniejsza rezystancja powierzchniowa
przewodzącego pokrycia, tym większa skuteczność
ekranowania. Można w ten sposób uzyskać skuteczność ekranowania na poziomie od 60 dB do 100 dB.
11
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
3.3.2. Okna
Często konieczne są duże otwory w obudowie pełniące funkcję wizjera do podglądu wyświetlaczy,
lamp sygnalizacyjnych i stanu działania urządzenia. Gdy wymagane jest ekranowanie EMC dużych
powierzchni, mamy do wyboru następujące opcje:
• połączenie (laminat) warstwy metalowej siatki
o drobnych oczkach z warstwami przeźroczystego tworzywa lub szkła
•
•
odlanie arkusza przezroczystego tworzywa
z zatopioną w nim metalową siatką o drobnych
oczkach
naniesienie cienkiej optycznie czystej przewodzącej warstwy na przezroczyste podłoże.
3.3.3. Miejsca składania obudów
Przy projektowaniu składań w obudowach, nadrzędnym celem powinno być osiągnięcie całkowicie przewodzącego zestyku wzdłuż całej długości
składania. W przypadkach gdzie z praktycznego
punktu widzenia nie jest to możliwe należy zwrócić
szczególną uwagę na:
A) Połączenie na zakładkę: Dwie składane powierzchnie tworzą kondensator. Ponieważ
pojemność jest funkcją powierzchni, składanie powinno być wykonane tak duże, jak jest to praktycznie możliwe by zapewnić odpowiednie sprzęganie
pojemnościowe, co oznacza funkcjonowanie przy
wysokich częstotliwościach jak zwarcie elektryczne. Dobrą zasadą, której warto przestrzegać jest,
by stosunek minimalnej odległości zachodzenia na
siebie składań do odległości między powierzchniami wynosił 5 do 1.
korzystać można ponadto taśmy metalowe, cienkie
uszczelnienia z elastomerów, przewodzące uszczelniacze i wypełniacze oraz wiele innych produktów.
Jeśli obie składane powierzchnie są z materiału
przewodzącego i są szczelnie złożone, zapewnione jest między nimi elektryczne zwarcie. By dodatkowo doszczelnić składanie można użyć wzdłuż
całego składania przewodzące uszczelnienie zwane z angielskiego gasketem. Zastosowanie przewodzących uszczelnień należy rozpatrywać w następujących przypadkach:
a) Całkowite wymagania odnośnie do ekranowania sięgają 40 dB
b) Obudowy ze składniami mającymi szczelinę
większą niż λ/20
c) Częstotliwości emisji sięgają 100 MHz
d) Dopasowanie materiałów za pomocą obróbki
mechanicznej jest niemożliwe
Rys. 7
Połączenie blach na zakładkę i odstępy
B) Punkty styku składań: Wzdłuż całej długości każdego składania powinny być utworzone mocne i trwałe połączenia elektryczne w odległościach nie większych niż λ/20 dla urządzeń
przemysłowych i λ/50 dla urządzeń mikrofalowych.
Połączenia te można wykonać za pomocą elementów dociskowych takich jak: śruby lub elementy
złączne, wkładki uziemiające, paski wzdłuż składania lub przewodzące uszczelnienia (gaskety). Wy-
e) Elementy składane wykonane są z różnych
materiałów i urządzenie docelowo będzie pracować w trudnych warunkach.
f) Niezbędne są składania odporne na czynniki
środowiskowe (np. kurz, opary)
Stosując gaskety można uzyskać zadowalające
ekranowanie EMI jak również pożądane uszczelnienie środowiskowe. Należy jednak wiedzieć, że osiągnięcie pożądanego poziomu uszczelnienia elektromagnetycznego zależy zarówno od górnej jak
i dolnej granicy siły docisku gasketu. Im większą siłę
12
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
docisku przyłożymy do uszczelnianego połączenia,
tym lepsze uzyskamy uszczelnienie środowiskowe
jak i EMI. Należy jednak pamiętać, że jeśli przekroczymy maksymalny poziom siły nacisku na gasket to
może dojść do jego nieodwracalnego uszkodzenia.
Takie uszkodzenie może zmniejszyć docisk wzdłuż
szczeliny i pogorszyć zarówno charakterystyki środowiskowe jak i EMI uszczelnienia. Należy zatem
zastosować, gdzie tylko jest to możliwe, wypustki lub rowki ograniczające siłę docisku na gasket
poniżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu.
3.3.4. Przepusty
Przepusty w obudowie można podzielić na:
a) przez które przechodzi przewodnik,
Dla kwadratowych falowodów można napisać następującą zależność:
b) przez które nie przechodzi przewodnik.
Przykładem pierwszego jest złącze interfejsu do połączeń przewodem, a przykładem drugiego otwory wentylacyjne i otwory na wałek wykonany z dielektryka.
By uzyskać całkowite ekranowanie obudowy z przepustami kablowymi należy zastosować filtry elektryczne lub ekranowane przewody. Do ekranowania
przewodów można wykorzystać metalową siatkę lub
metalowe taśmy.
By uzyskać całkowite ekranowanie obudowy z przepustem na nieprzewodzący wałek lub panel wentylacyjny można posłużyć się teorią falowodów.
Metalowa rura może być przepustem dla nieprzewodzącego wałka jak pokazano na rys. 8. By ocenić charakterystykę tłumienia takiej rury należy potraktować ją jak falowód. Charakterystyka tłumienia
(A) pojedynczego falowodu poniżej częstotliwości
odcięcia (fc) jest funkcją stosunku głębokości do
szerokości (d/w). Gdy współczynnik głębokości do
szerokości wzrasta, to wzrasta również skuteczność ekranowania.
Opisane powyżej panele wentylacyjne, które tłumią
fale elektromagnetyczne są najczęściej budowane
w postaci wielu małych otworów w metalowej obudowie. Jednakże w niektórych wypadkach, gdy wymagane tłumienie nie może być osiągnięte tym sposobem (przykładowo gdy źródło zakłóceń jest blisko panelu wentylacyjnego) można użyć falowodów
zwanych plastrami miodu pokazanymi na rys. 8.
Dla okrągłych falowodów można napisać następującą zależność:
Rys. 8 Falowody
13
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
3.4. Filtry
By tłumić emisję zakłóceń w liniach zasilających
oraz liniach przesyłu danych, niezbędne jest zastosowanie filtrów. Tłumienność filtru zależy od
impedancji źródła i obciążenia. Dane producenta
są najczęściej podawane dla impedancji źródła
i obciążenia równej 50Ω, podczas gdy rzeczywista
impedancja jest zmienna i w dużym stopniu zależna od zakresu częstotliwości. Chociaż istnieją
metody oszacowania rzeczywistej wartości impedancji, najczęściej jednak te wartości nie są znane. Skutkiem tego dobór filtru na drodze matematycznych obliczeń jest najczęściej niepraktyczny.
Alternatywnym podejściem do zagadnień filtracji
jest założenie, że istnieje pewne niedopasowanie
impedancji. Oznacza to, że jeśli istnieje różnica
między impedancją źródła a impedancją obciążenia, to zaburzenia EMI będą się przenosiły w jakimś
stopniu. Jeśli impedancja sieci jest wysoka, to impedancja wejściowa filtru powinna być niska czyli
zbocznikowana kondensatorem. Jeśli natomiast
impedancja sieci jest niska to impedancja wejściowa filtru powinna być wysoka czyli z szeregową
indukcyjnością. Analogiczne zależności powinny
występować pomiędzy impedancją wyjściową filtru
a impedancją obciążenia.
Rys. 9
Przykłady różnych struktur filtrów
Należy również rozważyć czy zaburzenia są symetryczne czy niesymetryczne. Zaburzenia symetryczne oznaczają zaburzenia między przewodami
a uziemieniem, natomiast zaburzenia asymetryczne
oznaczają zaburzenia między różnymi przewodami.
W większości przypadków konieczne jest tłumienie
obu rodzajów zaburzeń.
Praktycznie wszystkie filtry sieciowe „z półki” są
w stanie sprostać zaburzeniom asymetrycznym,
a wiele z nich potrafi tłumić zarówno zaburzenia
asymetryczne jak i symetryczne. Bez szczegółowych danych z pomiarów zaburzeń przewodzonych
trudno jest ocenić rodzaj zaburzeń, a zatem rodzaj
wymaganego filtru.
W wyborze filtru w pierwszej kolejności pomocna
jest podstawowa wiedza o projektowaniu filtrów.
Gdy wymagane jest tłumienie zaburzeń asymetrycznych należy zastosować strukturę filtru z kondensatorami włączonymi równolegle między linię
a masę oraz cewkami z wspólnym rdzeniem. Gdy
wymagane jest tłumienie zaburzeń symetrycznych
należy zastosować strukturę filtru z kondensatorami włączonymi między linie oraz pojedynczymi
cewkami. Rys. 9 pokazuje przykłady obu rodzajów
filtrów. Jedyną drogą upewnienia się, że filtr ograniczy EMI poniżej wymaganych poziomów jest przebadanie urządzenia pod kątem emisji zaburzeń
przewodzonych przy różnych kombinacjach z różnymi filtrami. Metoda prób i błędów nie wygląda na
profesjonalną, ale w większości wypadków okazuje
się najszybszą, najbardziej ekonomiczną i niosącą
najmniejsze ryzyko pomyłki.
Instalacja filtru jest niezwykle ważna. Połączenie
obudowy filtru z obudową urządzenia musi mieć
jak najmniejszą impedancję w zakresie częstotliwości w której działa filtr, wyprowadzenia wejść/wyjść
muszą mieć możliwie największą izolację oraz,
w przypadku filtrów sieciowych i filtrów I/O, filtrowane linie powinny być jak najbliżej wejścia do obudowy (patrz rys. 10).
14
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Rys. 10
Instalacja filtrów
Filtry w postaci koralików ferrytowych są bardzo
skuteczne, szczególnie w liniach I/O i przy tłumieniu
wysokich częstotliwości (>100 MHz). Na jedno na-
leży zwrócić uwagę, żeby impedancja ferrytu nie
wpływała na charakterystykę sygnału.
3.5. Łączenia i uziemienie
W poprzednich rozdziałach odwoływano się do
pojęcia pożądana niska impedancja połączenia
z uziemieniem filtrów i ekranów. Uziemienie jest
prawdopodobnie najważniejszym, ale zarazem najmniej rozumianym aspektem EMI. Często połączenia uziemienia są wykonane bez zwracania uwagi
na impedancję przewodów uziemiających dla wymaganego zakresu częstotliwości. Skutkiem tego
może być pogorszenie parametrów ekranowanej
obudowy, ekranowanego przewodu lub filtru.
Gdy używamy słowa „uziemienie” najczęściej mamy na myśli jakiś punkt odniesienia. W większości
przypadków najlepszym punktem odniesienia jest
zielono-żółty przewód ochronny w przewodzie zasilającym AC (przy założeniu, że urządzenie nie jest
zasilane z baterii). Odkąd różne organizacje i normy
zaczęły wymagać przyłączenia przewodu ochronnego do obudowy, przewód ten najczęściej jest
przyłączony do obudowy zaraz przy wejściu zasilania. Jest to dobra praktyka z punktu widzenia EMI,
ponieważ ten punkt ochronny będzie służył jako
główny punkt odniesienia dla innych połączeń uziemienia. Nadrzędnym celem jest utrzymanie bardzo
niskiej impedancji połączeń między tym punktem
i każdym innym punktem uziemienia w urządzeniu.
Zatem utrzymywanie niskiej impedancji połączeń
pomiędzy współpracującymi częściami jest ważnym aspektem dobrego projektu elektrycznego
uziemienia. Pociąga to za sobą wymaganie, by
współpracujące części obudowy nie były pomalowane, przewody i obejmy uziemiające nie były
przyłączone do pomalowanych powierzchni. W środowiskach korozyjnych szczególną uwagę należy
zwrócić na użycie różnych metali, ponieważ mogą
wystąpić reakcje galwaniczne. Celem jest utrzymanie jednego potencjału masy tak, jak to tylko fizycznie jest możliwe.
Powroty linii sygnałowych generalnie powinny być
dołączone do masy w jednym punkcie (koncepcja
masy w pojedynczym punkcie) by zapobiec pętlom
masy. Warto jednak tutaj zaznaczyć, że w niektórych przypadkach przyłączenie masy w kilku punktach (koncepcja masy wielopunktowej) przynosi
jeszcze lepsze rezultaty. Prawdopodobnie będzie
przydatna metoda prób i błędów. Projekt płytki drukowanej powinien również być oparty na koncepcji
masy w pojedynczym punkcie po to, by zapewnić
separację różnych rodzajów obwodów omawianych poprzednio. Dobrym sposobem przy projektowaniu schematu elektrycznego masy jest używanie różnych symboli dla masy „bezpieczeństwa”,
„analogowej” i „RF”. Pomoże to w wyszukiwaniu
potencjalnych problemów takich jak pętle masy
oraz wspólne ścieżki masy dla różnych rodzajów
podobwodów.
Rys. 11 ilustruje opisany powyżej sposób. Jest to
przypadek idealny. W rzeczywistości w wielu przypadkach konieczne jest podłączenie powrotów linii
15
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
z jednej PCB to drugiej lub z jednego obwodu do
drugiego. Powoduje to powstawanie pętli masy. By
zminimalizować groźby związane z EMI można zastosować następujące środki:
a) używać, gdy tylko to możliwe, symetrycznych
różnicowych obwodów
b) minimalizować obszary pętli masy
c) prowadzić przewody gorące oraz powrotu
obok siebie
Rys. 11
Przykład schematu elektrycznego masy urządzenia
4.
ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW,
SCHEMATY BLOKOWE
W przypadku gdy urządzenie lub system
ma problemy z EMC lub nie spełnia wymogów odpowiednich norm EMC, sposoby na rozwiązanie
problemu można znaleźć w poniższych schematach blokowych. Problemy możemy podzielić następująco:
•
Emisja promieniowana
•
Emisja przewodzona
•
Odporność promieniowana
•
Odporność przewodzona
•
Wyładowania elektrostatyczne
szereg zagadnień opisanych powyżej, odnoszących
się do pojedynczego problemu. Schematy wskazują także na elementy ekranujące i filtrujące, które są
zalecane do rozwiązania danego problemu.
Schemat 1 jest przewodnikiem, który prowadzi od
dostrzeżonego problemu do metody rozwiązania
pokazanego na schematach od 2 do 6. Każda metoda rozwiązania jest logicznym przejściem przez
16
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 1
17
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 2 - Zakłócenia promieniowane
(odporność)
18
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
19
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 3 - Zakłócenia promieniowane
(odporność)
20
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 4 - Zakłócenia przewodzone
(odporność)
21
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 5 - Wyładowania elektrostatyczne
(powietrzne)
22
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
23
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
SCHEMAT 6 - Wyładowania elektrostatyczne
(dotykowe)
24
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
5.
NORMY DOTYCZĄCE EMC
Jak wspomniano wcześniej, głównym celem projektowania uwzględniającego wymagania EMC
jest zapewnienie niezawodnej pracy urządzenia lub
systemu w docelowym środowisku elektromagnetycznym z zachowaniem jednoczesnej odporności
na zaburzenia i minimalizacją emisji zaburzeń. Innymi celami są:
a) zwiększenie niezawodności urządzenia
b) zgodność z wymogami zawartymi w umowie
(jeśli dotyczą)
c) zgodność z normami prawymi
Często wymagania zawarte w umowie bazują na
normach prawnych, a w przypadku gdy produkt
ma być sprzedawany w kilku krajach, wymagania
będą kondensacją najbardziej rygorystycznych
przepisów z poszczególnych krajów. Problemy
EMC należy zawsze rozważyć w projektowaniu
wszelkich produktów, które funkcjonują dzięki energii elektromagnetycznej biorąc pod uwagę punkt
a) wyszczególniony powyżej. Oczywiście, gdzie to
obowiązkowe, należy stosować się do wymogów
prawnych i wymogów klienta. Historia pokazała, że
regulacje prawne przeszły przez szereg gwałtownych oraz względnie spokojnych zmian, zależnych
od tempa rozwoju technologii. Przykładowo, normy
prawne uległy dynamicznym zmianom wraz z rozwojem i rozszerzeniem Unii Europejskiej. Procedury pomiarowe i maksymalne poziomy są publikowane dla UE przez organizację zwaną CENELEC
(European Committe for Electrotechnical Standarization) i zawierają szeroki zakres dyrektyw.
Prowadzone są ciągłe badania dotyczące procedur pomiarowych oraz maksymalnych poziomów
i dlatego pojawiły się one również w regulacjach
międzynarodowych, włączając te w Stanach Zjednoczonych np. wymagania EMC zawarte w FCC
(Federal Communications Commision) oraz
FDA (Federal Drug Administration).
Istnieje wiele międzynarodowych norm EMC, zbyt
wiele by je opisać w tym krótkim przewodniku. Opisane zostały jedynie te, które mają obecnie największy wpływ na światowych producentów. Laboratoria
badawcze EMC zawsze pomagają w wyborze odpowiednich norm dla danego produktu lub zastosowania oraz definiują odpowiednie wymagania.
5.1. Przepisy FCC
Przepisy FCC regulują i zabezpieczają usługi komunikacyjne, dlatego też od produktu wymaga się spełnienia norm EMC na emisyjność. W przepisach jest jednakże zdanie, które wymaga od produktu, by pracował
poprawnie w danym środowisku bez uszkodzenia, ale
nie są sprecyzowane żadne szczególne wymagania.
Procedury testowe są wyszczególnione w dokumencie CFR (Code of Federal Regulations), rozdział 47.
Części 15 i 18 dokumentu CFR 47 są podstawowymi normami na emisję pokrywającymi umyślne i nieumyślne źródła emisji, gdzie umyślne źródła emisji
oznaczają urządzenia z komunikacją radiową, natomiast nieumyślne źródła emisji to przykładowo:
komputery, odbiornik radiowy i inne urządzenia, które
działają dzięki energii elektromagnetycznej w obwodach elektrycznych, a których celem nie jest wypro-
mieniowywanie tej energii np. w celu komunikacji.
Wiele urządzeń jest wyłączonych z tych regulacji np.:
a) urządzenia przeznaczone wyłącznie do pracy
w pojazdach transportowych,
b) urządzenia przeznaczone do elektronicznego
sterowania lub układy dużej mocy,
c) specjalistyczne cyfrowe urządzenia elektroniczne o przeznaczeniu medycznym,
d) urządzenia elektroniczne o małym zużyciu
mocy poniżej 6 nW,
e) drążki sterownicze (ang. joystick) i inne podobne urządzenia,
f) urządzenia cyfrowe, w których zarówno najwyższa generowana i przetwarzana częstotliwość
nie przekracza 1,705 MHz i które nie są zasilane z linii AC.
25
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Zasadniczo część 18 odnosi się do urządzeń przemysłowych, naukowych i medycznych ISM (Industrial, Scientific and Medical) zaprojektowanych
do przetwarzania dużych energii RF lub ultradźwiękowych, podczas gdy część 15 reguluje wszystkie
pozostałe urządzenia.
Dopuszczalne poziomy emisji dla części 15 są
wymienione w dodatku B, tabela B-1. Oznaczenie
„klasa A” i „B” odnosi się do urządzeń cyfrowych,
gdzie Klasa A stanowi urządzenia przeznaczone
do użytku w środowisku przemysłowym, natomiast
Klasa B to urządzenia przeznaczone do pracy
w środowisku domowym.
Dopuszczalne poziomy zakłóceń promieniowanych i przewodzonych dla części 18 powiązane są
z charakterystycznymi rodzajami urządzeń takimi
jak piece przemysłowe, spawarki łukowe, medyczna diatermia, urządzenia ultradźwiękowe, piece indukcyjne, urządzenia oświetleniowe itp.
5.2. FDA i wytyczne EMC
FDA przygotowała dokument zatytułowany (Reviewer Guidance for Premarket Notification Submissions). Rozdział 510(k) zawiera wiele wytycznych
dotyczących EMC w elektronicznych urządzeniach
medycznych. Te wytyczne często są częścią procesu wprowadzania produktu do obrotu. Tak jak w tytule, FDA zawiera tylko wytyczne i wskazówki, a nie
wymagania. Jeśli to samo zadanie (np. wykazanie
bezpieczeństwa urządzenia) można wykonać za
pomocą innych środków, lub jeśli pewne rozwiązania nie są możliwe do zastosowania dla urządzenia,
producent może przedstawić racjonalne uzasadnienie dla tak podjętych zmian i odstąpień.
Tabela B-2 zawiera podsumowanie wytycznych
FDA. Można zauważyć, że są one dość obszerne
i zawierają wymagania z międzynarodowych norm
oraz norm wojskowych.
5.3. Europejska dyrektywa EMC
Produkty sprzedawane na rynkach Unii Europejskiej muszą być zgodne z dyrektywą EMC oznaczoną 89/336/EEC która głosi, że:
a) Zakłócenia elektromagnetyczne generowane
przez urządzenie nie mogą przekraczać poziomu, który nie pozwoli na poprawną pracę urządzeń radiowych, telekomunikacyjnych i innych
b) Urządzenie musi posiadać odpowiedni poziom wewnętrznej odporności na zakłócenia
elektromagnetyczne by umożliwić poprawną
pracę zgodnie z przeznaczeniem.
Zgodność jest uzyskiwana poprzez spełnienie wymagań zawartych w określonych normach emisji
i odporności, które są publikowane w Oficjalnym
Dzienniku Unii Europejskiej. Z listy tej producent
wybiera normy, które dotyczą jego produktu. Tam
gdzie nie ma określonej normy na produkt, obowiązują normy ogólne.
Pomimo że wygląda to na bardzo proste, zrozumienie norm europejskich i odszukanie odpowiedniej normy dla danej aplikacji nie jest łatwe. Istnieje
wiele zasadniczo identycznych międzynarodowych
norm oznaczonych trzema różnymi numerami.
Przykładowo, normy europejskie muszą być zaakceptowane zarówno przez CENELEC oraz ETSI
(European Telecomunitations Standard Institute).
CENELEC dołącza numery dokumentów do wydanych norm. CENELEC często przejmuje istniejące
już normy np. normy IEC (International Electrotechnical Commission). Najczęściej numer normy użyty przez CENELEC jest podobny do przejętej normy. Przykładowo, norma CENELEC EN 60601-1-2
dla urządzeń medycznych bazuje na normie IEC
601-1-2. Innym przykładem jest przejęcie przez CENELEC i utworzenie serii norm EN 61000-4 na bazie norm IEC 1000-4 (dawniej IEC 801). Podsumowując, przykładowo istnieją trzy zasadniczo takie
26
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
same normy odporności na ładunki elektrostatyczne o numerach IEC 801-2, IEC 1000-4-2 oraz EN
61000-4-2, ale o różnych nazwach. By być na bieżąco z dynamicznie zmieniającą się sytuacją w Unii
Europejskiej konieczne jest uzyskiwanie informacji
z dziennika Unii Europejskiej lub zaprenumerowanie usługi dostarczającej okresowe podsumowanie
zmian w normach europejskich. Firma ASTAT jako
firma specjalizująca się m. in. w dostarczaniu przyrządów do badań EMC chętnie pomoże w określeniu wymagań co do produktu.
Oczywistym jest, że przed rozpoczęciem projektowania urządzenia należy określić wymagania. Poniżej
przedstawione są wymagania co do niektórych częściej stosowanych norm. Większość norm EMC zbudowana jest według bardzo podobnego schematu.
Urządzenia informatyczne
(np. sprzęt komputery)
Odpowiednie dopuszczalne poziomy emisji są zawarte w normie PN-EN 55022, Charakterystyki zaburzeń
radioelektrycznych. Poziomy dopuszczalne i metody
pomiaru. Istnieją ponadto normy odporności dotyczące urządzeń informatycznych są na etapie opracowania w czasie powstawania tej broszurki. Dlatego też
obowiązujące są ogólne normy odporności. Są dwie
ogólne normy odporności bazujące na założonym
środowisku pracy urządzenia. Są to PN-EN 50082-1,
Kompatybilność elektromagnetyczna – Ogólne normy
odporności; Część 1: Środowisko domowe i lekko
uprzemysłowione oraz PN-EN 50082-2, Kompatybilność elektromagnetyczna – Ogólne normy odporności; Część 1: Środowisko przemysłowe.
Dopuszczalne poziomy emisji dla normy EN 55022
przedstawia tabela B-3. Podobnie jak dla dopuszczalnych poziomów FCC, istnieją dopuszczalne
poziomy emisji przewodzonej i promieniowanej dla
klasy A (środowisko przemysłowe) i klasy B (środowisko domowe).
Podsumowanie wymagań norm EN 50082-1
i EN 50082-2 jest przedstawione odpowiednio w tabelach B-4 oraz B-5.
Medyczne urządzenia elektryczne
Norma dotycząca urządzeń medycznych to
EN 60601-1-2, Medyczne urządzenia elektryczne.
Część 1-2: Ogólne wymagania bezpieczeństwa.
Norma uzupełniająca. Kompatybilność elektromagnetyczna. Wymagania i badania, która zawiera wymagania odnośnie emisji i odporności. Szczegóły
można znaleźć w tabeli B-6.
Urządzenia przemysłowe
Wymagania mogą się zmieniać w zależności od
danego urządzenia. Przykładowo norma EN 55011,
Przemysłowe, medyczne i naukowe (PMN) urządzenia o częstotliwości radiowej. Charakterystyki zaburzeń radioelektrycznych. Dopuszczalne poziomy
i metody pomiarów, dotyczy urządzeń PMN, które
są definiowane jako urządzenia zaprojektowane do
lokalnego generowania i/lub przetwarzania energii
o częstotliwościach radiowych do celów przemysłowych, naukowych, medycznych, domowych lub podobnych z wyłączeniem urządzeń telekomunikacyjnych i informatycznych. Należy zaznaczyć, ze definicja urządzeń PMN jest szersza niż definicja FCC..
Urządzenia są dzielone na Klasę A (aplikacje niedomowe) oraz Klasę B (aplikacje domowe). Dalej urządzenia dzielone są na urządzenia Grupy 1
i Grupy 2 zdefiniowane jak poniżej:
Grupa 1: urządzenia, w których energia RF jest celowo generowana i/lub przewodzona, i co jest warunkiem koniecznym do działania urządzenia.
Grupa 2: urządzenia, w których energia RF jest celowo generowana i/lub używana w formie promieniowania elektromagnetycznego do obróbki materiałów i urządzeń cięcia elektroiskrowego.
Dopuszczalne poziomy dla urządzeń grupy 1 są
podsumowane w tabeli B-7.
Jeśli ten dokument nie pasuje do danego produktu to
obowiązują normy ogólne, czyli EN 50081-1 Kompatybilność elektromagnetyczna – Ogólne normy odporności; Część 1: Środowisko domowe i lekko uprzemysłowione. W tabeli B-2 można znaleźć szczegóły.
Do chwili obecnej nie ma wyszczególnionych norm
odpornościowych dla urządzeń przemysłowych,
dlatego obowiązują opisane powyżej normy ogólne
odporności EN 50082-1 oraz 50082-2 .
27
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
6.
ZASTOSOWANIA SPECJALNE
6.1. Projekty uwzględniające EMC
dla urządzeń wojskowych
Od około 1990 roku widoczny jest trend w wojsku
do akceptacji cywilnego sprzętu „z półki”, szczególnie w wyposażeniu, które nie ma krytycznego
znaczenia. W wielu kontraktach wojskowych można znaleźć przy wymaganiach EMC odniesienie do
norm IEC oraz FCC. Dzieje się tak z wielu powodów
włączając w to m. in. redukcję kosztów.
Jednakże tam gdzie wymagania są bardziej restrykcyjne najczęściej pojawiają się normy wojskowe zarówno dla emisji jak i odporności (częściej w wojsku
nazywanej wrażliwością) jaką jest MIL-STD-461D,
Wymagania dotyczące ograniczenia emisji zaburzeń
elektromagnetycznych oraz wrażliwości i MIL-STD-462D, Pomiary zakłóceń elektromagnetycznych. Jak
pokazują tytuły, jeden dokument określa maksymalne
poziomy emisji i kryteria oceny wrażliwości (odporności), natomiast drugi definiuje metody pomiarowe.
Jak można się domyślić, wojskowe dopuszczalne
poziomy emisji są o wiele niższe i kryteria oceny
wrażliwości są bardziej restrykcyjne niż te zawarte
w normach cywilnych. Również przedziały częstotliwości są szersze, co pokazano w dodatku B (tabela B-9), która podsumowuje normę MIL-STD-461D.
Podstawowe zasady projektowania urządzeń
z uwzględnieniem zagadnień EMC dla urządzeń
cywilnych dotyczą również urządzeń wojskowych.
Największe różnice występują przy projektowaniu
obudowy i filtrów sieciowych.
6.2. Modelowanie i analiza
W wielu przypadkach obwód lub element jest źródłem promieniowania lub jest narażony na promieniowanie EMI tylko dla pewnych częstotliwości.
dwóch różnych poziomów napięć z nieskończenie
krótkim czasem przejścia z poziomu na poziom.
Rys. 12 ilustruje idealny przebieg prostokątny wraz
z rozkładem częstotliwościowym.
Przykładowo: nadajnik radiowy pracujący na częstotliwości 10 MHz może zakłócać przy normalnej
pracy, położony niedaleko cyfrowy obwód elektroniczny, podczas gdy częstotliwość transmisji nadajnika radiowego różniąca się o jeden procent może
nie powodować już zakłóceń. Z drugiej jednak strony szczególnie „dokuczliwe” zakłócenia mogą mieć
kilka dyskretnych częstotliwości emisji, wszystkie
leżące w paśmie wrażliwości danego obwodu.
By zrozumieć problemy związane z sygnałami
wieloczęstotliwościowymi w powiązaniu z emisją
elektromagnetyczną pomocne będzie zrozumienie zależności częstotliwościowych podstawowych
przebiegów, jak np. przebieg prostokątny. Idealny
przebieg prostokątny składa się z przełączanych
Rys. 12 Idealny przebieg prostokątny
oraz jego składowe Fourierowskie
28
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Teoria Fouriera głosi, że widmo przebiegu prostokątnego można wyrazić jako nieskończoną sumę
przebiegów sinusoidalnych o zmniejszającej się
amplitudzie, których częstotliwości rosną wraz z nieparzystymi wielokrotnościami częstotliwości (f) podstawowego przebiegu prostokątnego. Rysunek ten
obrazuje, że w wyższych harmonicznych zawarta
jest znaczna ilość energii w porównaniu z energią
dla częstotliwości podstawowej. Rys. 13 pokazuje
to samo widmo idealnego przebiegu prostokątnego z amplitudą przeliczoną na decybele i częstotliwością w skali logarytmicznej. Takie przedstawienie
pozwala na łatwe porównanie z dopuszczalnymi
poziomami w normach, które są najczęściej przedstawiane w ten właśnie sposób.
Rys. 14 Amplituda przebiegu trapezowego
w funkcji częstotliwości
Rys. 13
Amplitudy składowych Fourierowskich idealnego
przebiegu prostokątnego w dB odniesionych do A
Pionowe linie reprezentują amplitudę sygnału w funkcji częstotliwości. W praktyce pomija się dyskretną
naturę pomiarów emisji i bierze się pod uwagę wyłącznie krzywą powstałą z połączenia maksymalnych wartości amplitud (trudne i czasochłonne jest
mierzenie emisji dla pojedynczych częstotliwości).
Rys. 13 pokazuje, że charakterystyka emisyjności
idealnego przebiegu prostokątnego zmniejsza się
z prędkością 20dB na dekadę częstotliwościową.
Rzeczywiste przebiegi prostokątne (w odróżnieniu
od przypadku idealnego) nie mają nieskończenie
krótkich czasów przejść między idealnie płaskimi
poziomami napięć. Wierniejszym modelem byłby
przebieg trapezowy. Rys. 14 przedstawia przebieg
trapezowy ze skończonym czasem narastania razem z wykresem amplitudowo-częstotliwościowym.
Zbocze emisji zmienia się od 20dB na dekadę do
40dB na dekadę w zależności od czasu narastania/
opadania przebiegu. Gdy czas narastania (tr) zwiększa się, częstotliwość przy której zbocze zmienia
się z 20dB do 40dB na dekadę maleje. Dodatkowo charakterystyki emisji są funkcją współczynnika
wypełnienia sygnału. Gdy sygnał jest symetryczny
(współczynnik wypełnienia 50%) mamy do czynienia
z najgorszą charakterystyką emisji. Gdy współczynnik wypełnienia zmniejsza się, amplitudy niskoczęstotliwościowe również się zmniejszają. Wykres na
rys. 14 pokazuje jak zmienia się amplituda w zależności od częstotliwości dla przebiegu trapezowego
o współczynniku wypełnienia 50% i 20%.
Po identyfikacji głównych źródeł emisji zaburzeń
i najbardziej wrażliwego urządzenia w całym systemie należy je uwzględnić przy zagadnieniach
EMC w projekcie. Dopuszczalny poziom zaburzeń
pochodzący od pojedynczego elementu lub systemu musi być określony na podstawie całkowitego
dopuszczalnego poziomu zaburzeń. Każdy obwód emitujący zaburzenia oddaje swoje zaburzenia do systemu jako wartość skuteczna (rms). Gdy
wszystkie źródła zaburzeń mają mniej więcej równą
moc, całkowite zaburzenia są równe średniej wartości ze wszystkich zaburzeń, pomnożonej przez
29
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
pierwiastek kwadratowy z liczby źródeł zaburzeń.
Gdy jedno źródło zaburzeń dominuje nad innymi,
całkowite zaburzenie będzie równe mniej więcej zaburzeniom źródła dominującego. Zazwyczaj występują dwa lub trzy dominujące źródła zaburzeń o porównywalnej amplitudzie. Trzeba wziąć pod uwagę
zarówno poziom zaburzeń jak i poziom odporności
na zaburzenia. Jeśli najniższy poziom wrażliwości
urządzenia na zaburzenia urządzeń jest przynajmniej
dwa razy większy (dla zapewnienia marginesu bezpieczeństwa 6dB) od maksymalnego poziomu zaburzeń urządzenia będącego źródłem zaburzeń, można wówczas powiedzieć, że urządzenie zaburzające
i podatne na zaburzenia są ze sobą kompatybilne.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę wzajemne oddziaływania systemu z środowiskiem zewnętrznym
oraz oddziaływania wewnątrz systemu. Przykładowo, należy kontrolować przesłuchy (ang. crosstalk).
W innych przypadkach niezbędne może być scharakteryzowanie pól elektromagnetycznych z anten
wysokiej mocy na statkach i lotniskach oraz wpływu
tych pól na pracę urządzeń na pokładzie. Bardziej
złożona analiza wymaga wspomagania komputerowego. Istnieje wiele programów komputerowych
do wspomagania analizy EMC.
Niezależnie od tego czy bazujemy na prostym modelu „papierowym” czy skomplikowanym modelu
komputerowym, końcowa analiza musi posiadać
opis wszystkich metod i technik eliminacji EMI,
przykładowo poziomy tłumienia ekranu i charakterystyki tłumienia filtrów.
6.3. Wymagania przy projektach specjalnych
Jeśli sprzęt wojskowy ma docelowo pracować
w trudnym środowisku elektromagnetycznym lub
jest sprzętem o krytycznym znaczeniu, projekt EMC
stawia wówczas o wiele większe wymagania. Opisane powyżej podstawowe zasady projektowania
EMC oraz podejście do sprzętu nie wojskowego pokazane na rys. 5 nadal obowiązują, ale zmieniają się
dopuszczalne poziomy. Przejrzyjmy zasady podane
w rozdziale 5 i zaznaczmy jak zmieni się projekt przy
założeniu bardzo trudnego środowiska elektromagnetycznego lub sprzętu o krytycznym znaczeniu.
DOBRY PROJEKT
ELEKTRYCZNY I MECHANICZNY
Głównym celem przy projektach EMC jest uzyskanie niezawodności, łatwego utrzymania i konserwacji, oraz spełnienia wymagań co do mechanicznych
i atmosferycznych warunków środowiskowych. Dlatego też do projektowania np. płytki PCB używane
są elementy, które spełniają wymagania wojskowe.
Tutaj podobnie na niezawodność będą wpływać
przede wszystkim materiały użyte do produkcji płytki PCB, projekt oraz układ ścieżek.
Jednakże gdy urządzenie ma pracować przy bardzo wysokich częstotliwościach, szczególnie istot-
ne stają się wszelkie nieciągłości impedancji. Dla
urządzeń o krytycznym znaczeniu dla wojska
ważne stają się wszystkie aspekty prawidłowego
projektu PCB, włączając w to ograniczenie emisji,
odporność obwodów na zewnętrzne zakłócenia,
sprzężenia pomiędzy obwodami zarówno leżącymi
blisko siebie w obrębie jednej płytki jak i znajdującymi się na inne płytce.
Elementy ekranujące szczególnie przydatne dla
uszczelnień płytek PCB to przede wszystkim elementy, które bardzo efektywnie zmniejszają emisję z układów scalonych oraz obwodów. Przykładem może tu
być ekranujący laminat, dostępny w formie metalizowanej folii w różnych formach od prostych wycinanych ze sztancy kształtów do złożonych laminatów
z zakładkami, nacięciami i otworami chłodzącymi.
PROJEKT EMC
WEWNĘTRZNEGO OKABLOWANIA
Prawidłowe zaprojektowanie wewnętrznego okablowania i ułożenia przewodów to prawdziwe wyzwanie w zastosowaniach wojskowych. Dla urządzeń pracujących przy częstotliwościach mikrofalowych i milimetrowych długościach fali należy
używać bardzo wysokiej jakości sztywnych prze-
30
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
wodów koncentrycznych do transmisji sygnałów.
W skomplikowanych urządzeniach o krytycznym
znaczeniu dla wojska, zawierającychduże wieloprzewodowe wiązki kablowe, należy je układać
w taki sposób, by ograniczyć sprzęganie się zaburzeń. Różne rodzaje podobwodów (np. dane,
RF, zasilanie DC, zasilanie AC) muszą również być
odseparowane. By zapobiec lub zminimalizować
emisję promieniowaną z wiązki kablowej często
potrzebne jest ekranowanie lub (co stanowi już
absolutne minimum) kable muszą być poprowadzone blisko metalowej powierzchni obudowy.
Istnieją taśmy ekranujące specjalnie zaprojektowane do ekranowania wiązek przewodów i zapewniające tłumienie na poziomie 60dB przy 10MHz oraz
30dB przy 10GHz.
PROJEKT OBUDOWY EKRANOWANEJ
Obszarem, gdzie widać największe różnice między
zastosowaniami militarnymi i cywilnymi jest projekt
ekranowanej obudowy EMC, dlatego też ten temat
wymaga większej uwagi. Powód tego jest prosty –
obudowa to ostatnia linia obrony przed emisją i odpornością promieniowaną. Często głównym czynnikiem decydującym o tym czy urządzenie spełni
czy nie spełni wymagań EMC jest obudowa. Małe
nierównomierności w nacisku na gasket, wymiarach otworów i sposobie zaginania krawędzi mogą
prowadzić do dużych problemów z EMC. Również
czynniki mechaniczne i atmosferyczne należy wziąć
pod uwagę i uwzględnić w projekcie.
a) Uszczelnienie środowiskowe:
Uszczelnienia elektromagnetyczne (gaskety) często
są używane również jako uszczelnienie środowiskowe zabezpieczające przed kurzem, wilgocią i oparami. Dlatego też dobór odpowiedniego uszczelnienia środowiskowego jest tak samo ważny jak dobór
uszczelnienia EMI. Do ochrony przed kurzem i wilgocią najlepszy jest płaski gasket w postaci pasków
z pianką lub lity elastomer. Miękkie uszczelnienie
charakteryzujące się pewną ściśliwością idealnie
dopasowuje się do składanych obudów metalowych mających nierówne krawędzie połączeń. Najczęściej wymagany nacisk obudowy na gasket jest
mały i wynosi od 0,3 do 0,95 kg/cm2. By zapobiec
zbyt mocnemu ściskaniu elastycznych uszczel-
nień zaleca się stosowanie ograniczników docisku.
Ograniczniki te mogą być zewnętrznym elementem
dodatkowym lub znajdować się wewnątrz gasketu. Obie techniki są pokazane na rys. 15. Na rynku
znajduje się szeroka gama elastycznych uszczelnień oraz również inne rodzaje uszczelnień.
Rys. 15
Ograniczniki docisku
Poniżej znajduje się lista przedstawiająca podstawowe cechy najbardziej popularnych elastomerów:
Neopren: Elastomer ten jest często używany
do produkcji uszczelnień EMI. W postaci gąbki (zamknięto porowy) wytrzymuje temperatury w zakresie
–54oC do +100oC. Neopren zapewnia podstawową
ochronę środowiskową przed wilgocią i niektórymi
węglowodorami. Jest najtańszym materiałem syntetycznej gumy i najlepiej się sprawdza w zastosowaniach cywilnych w celu redukcji kosztów.
Silikon: Materiał ten ma lepsze właściwości
fizyczne niż poprzedni i wytrzymuje temperatury
z zakresu od –62oC do +260oC dla silikonu litego
oraz od –75oC do +205oC dla silikonu w postaci zamknięto porowej. Nawet przy temperaturach spoza
tego zakresu materiał ten pozostaje nadal elastyczny, bardzo odporny na wodę oraz na efekt puchnięcia w obecności węglowodorów.
Buna-n: (Butadiene-Acrylonitrile) jest materiałem odpornym na puchnięcie pod wpływem większości olejów, posiada umiarkowaną wytrzymałość
i odporność termiczną, chociaż nie jest zalecany
do zastosowań niskotemperaturowych.
31
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Guma naturalna: Materiał ten ma dobrą
odporność na kwasy i zasady (po odpowiednim
przetworzeniu) i może być stosowany w temperaturze do +160oC, jest sprężysty i nie przepuszcza
wody. Guma jednak pęka w atmosferze wysoko
utleniającej (ozon) oraz ma tendencje do puchnięcia
w obecności olejów.
Fluorosilikon: Ma podobne właściwości jak
silikon, ale ma dużo lepszą odporność na oleje ropopochodne, paliwo i oleje silikonowe. Chociaż
większość uszczelnień wykonanych z powyższych
materiałów ma elastyczne właściwości co do rozciągliwości i ściśliwości, potrzebne są jednak wytyczne co do tolerancji wymiarów tych uszczelnień. Na
rys. 16 pokazane są niektóre z częstych błędów jakie
można popełnić przy projektowaniu uszczelnień.
Rys. 16
Podstawowe błędy przy projektowaniu
a) Minimalna szerokość gasketu nie powinna być mniejsza niż połowa jego grubości (wysokości)
b) Minimalna odległość od otworu na śrubę (lub ogranicznika ściskania) do najbliższej krawędzi uszczelniającego
gasketu nie powinna być mniejsza niż grubość gasketu. Gdy otwory na śruby muszą być bliżej, należy użyć rowka
w kształcie litery U.
c) Minimalna średnica otworu nie mniejsza niż grubość gasketu.
d) Tolerancje powinny być standardowe gdzie tylko jest to możliwe.
32
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Uszczelnienia przeciwdziałające różnicy ciśnień między wewnętrzną a zewnętrzną stroną obudowy najlepiej wykonać przy użyciu gasketu umieszczonego
w rowku w obudowie. Rozwiązanie to jest również
skuteczne przy ekranowaniu bardzo wysokich częstotliwości. Dla tego typu zastosowań najbardziej
znaną uszczelką jest uszczelka o kształcie „O”. Dostępna w dwóch wersjach: o pełnym (litym) jak i wydrążonym przekroju, również o różnych kształtach.
Lite uszczelnienie, w przeciwieństwie do uszczelnienia gąbkowego, nie ściska się tylko odgina. Ponieważ lite uszczelnienia nie zmieniają swojej objętości pod wpływem siły, należy zatem rozważyć
i przewidzieć miejsce na odgięcie uszczelnienia
przy projektowaniu rowka. Ogólnie przyjętą zasadą
jest, by przekrój poprzeczny rowka był przynajmniej
równy 125% przekrojowi uszczelnienia tak, by zmieścić wygięte uszczelnienie przy założeniu najgorszego przypadku tolerancji uszczelnienia i rowka.
Typowe odgięcie dla litego, prostokątnego uszczelnienia waha się od 5% do 15%. Siła potrzebna do odgięcia uszczelnienia z litego elastomeru jest funkcją
twardości elastomeru i kształtu przekroju poprzecznego. Typowe siły wahają się od 1,25 kg/cm2 dla
miękkich do 9,5 kg/cm2 dla twardych uszczelnień
b) Siła docisku obudowy:
Skuteczność ekranowania i siła docisku obudowy
do gasketu są ze sobą ściśle powiązane jak pokazano to na rys. 17. Minimalna siła docisku obudowy (Pmin) jest zalecaną siłą by zapewnić dobrą
skuteczność ekranowania oraz by zminimalizować
efekt nierównomiernego rozkładu siły docisku.
Maksymalna siła docisku obudowy (Pmax) zależy od
dwóch czynników:
• maksymalnej kompresji ustawionej na 10%
i/lub
• uniknięcia możliwości nieodwracalnego uszkodzenia gasketu, gdy nacisk osiągnie maksymalną wartość.
Można przyłożyć większy docisk obudowy do większości gasketów zbudowanej na bazie metalowej
plecionki (ang. mesh), ale wówczas należy gasket
wymienić po otwarciu pokrywy obudowy (jeśli tylko
szczelina zostanie otwarta).
c) Odkształcenie przy ściskaniu:
Wybór odpowiedniego materiału na gasket dla
szczeliny, która musi być ciągle zamykana i otwierana jest w dużym stopniu uzależniony od odkształcenia powstałego przy ściskaniu danego gasketu.
Większość sprężystych gasketów wraca do swojej oryginalnej wysokości po ustąpieniu siły (przy
Rys. 17
Skuteczność ekranowania w funkcji siły docisku na ga-
Rys. 18
sket (typowa charakterystyka dla danej częstotliwości)
Odkształcenie przy ściskaniu (compression set)
33
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
założeniu odpowiedniej siły i czasu jej trwania).
Różnica pomiędzy oryginalną wysokością a wysokością otrzymaną po ustąpieniu siły nazywamy
odkształceniem. Gdy siła nacisku zwiększa się,
zwiększa się również odkształcenie, zobacz rys. 18.
Innym istotnym problemem z jakim można się spotkać przy uszczelnieniach dociskanych do obudowy
jest chemiczna przepuszczalność takiego uszczelnienia. Definiujemy ją jako objętość (cm3) gazu,
który przenika w ciągu 1 sekundy przez próbkę
uszczelnienia o objętości 1cm3. Ostatecznie, przepuszczalność można zmniejszyć przy użyciu przewodzącego smaru. Należy jednak sprawdzić kompatybilność smaru i materiału na uszczelnienie.
d) Korozja:
Przy wyborze materiału ekranującego oraz materiału na wykończenia należy wybierać takie, które hamują korozję, są kompatybilne z materiałem obudowy i są wysoce przewodzące. Korozja pojawia
się pomiędzy dwoma różnymi metalami w obecności elektrolitu. Stopień korozji zależy od potencjału
elektro-chemicznego pomiędzy dwoma metalami
oraz warunków środowiskowych, w których znajduje się połączenie. Należy używać materiałów, które
zapewnią małą korozję będącą skutkiem procesów
galwanicznych w przypadku gdy materiały (razem
z odpowiednim wykończeniem ochronnym) stykają
się ze sobą przez długi okres czasu. Procesy galwaniczne są najsilniejsze wtedy, gdy dwa różne
metale wystawione są na działanie soli, benzyny,
chemikaliów i innych cieczy mających właściwości
elektrolitu. By zminimalizować korozję wszystkie
powierzchnie powinny być wolne od kurzu.
Dlatego też materiał gasketu EMI, który styka się
z obudową w środowisku korozyjnym musi być
dobrany lub przetworzony tak, by zapewnić zgodność materiałów przy zestyku. Tabela 1 wyszczególnia metale według zgodności elektrochemicznej. W projektach powinno się dobierać metale z tej
samej grupy (ewentualnie sąsiednich). Jeśli jest to
niewykonalne, należy zastosować odpowiednie wykończenia ochronne by ograniczyć korozję. Bardzo
częstym i poważnym błędem jest łączenie stali nierdzewnej z aluminium (skrajne grupy).
Tabela 1 Grupy metali według zgodności elektrochemicznej
Gdy konieczne staje się użycie różnych metali należy przestrzegać następujących zasad by zapewnić
pełną zgodność:
1. Używaj cynowanych lub kadmowanych podkładek w połączeniach pomiędzy stalową śrubą
a aluminium.
2. Używaj odpowiednich powlekanych galwanicznie materiałów tam, gdzie wymagany jest pew-
ny i niezawodny styk elektryczny
3. Zaplanuj użycie materiałów tak, by powierzchnia metalu katodowego (niższa pozycja w grupie) była mniejsza niż powierzchnia metalu
anodowego (wyższa pozycja w grupie)
34
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
e) Projektowanie szczelin:
Większa skuteczność ekranowania jest zazwyczaj
wymagana dla urządzeń wojskowych pracujących
w bardzo trudnym środowisku elektromagnetycznym lub w bardzo niesprzyjających warunkach.
Dlatego szczególną uwagę należy zwrócić na odpowiednie zaprojektowanie szczelin. Poniżej podajemy kilka specjalnych właściwości ekranowania
szczelin które pomagają w osiągnięciu wyższego
stopnia ekranowania:
Rowki do przytrzymywania gasketów: Rowki
pomagające w utrzymaniu uszczelnienia w miejscu
podczas montażu mają kilka zalet:
a) Mogą spełniać funkcję ogranicznika przy dociskaniu.
b) Zapobiegają przed zbyt dużym dociskiem
i zniszczeniem.
c) Zapewniają w przybliżeniu stałą siłę docisku przy
częstym otwieraniu i zamykaniu urządzenia.
d) Przy odpowiednim zaprojektowaniu zapewniają
szczelność przed kurzem i różnicą ciśnień.
e) Pozwalają na obniżanie kosztów produkcji poprzez zmniejszenie czasu montażu i kosztów
uszczelnienia.
f) Dają ogólnie najlepsze parametry uszczelniania.
Lite uszczelnienia nie są ściśliwe. Są elastyczne,
ale nie zmieniają swojej objętości tak, jak elastomery gąbkowe. Dlatego przy projektowaniu rowka
na uszczelkę należy wziąć pod uwagę poprawkę na
wypełnienie materiałem. Jeśli przekrój rowka (objętość) przy całkowitym zamknięciu pokrywy jest
niewystarczająca by całkowicie zmieścić ułożony
w nim materiał, to całkowite zamknięcie pokrywy
może być trudne. Dodatkowo zbyt mocny nacisk
na materiał uszczelniający może pogorszyć jego
właściwości elektryczne i fizyczne. Rys. 19 pokazuje różne metody projektowania rowków.
Blisko położone elementy złączne: Odległość
między elementami złącznymi jest funkcją grubości pokrywy obudowy, minimalnego-maksymalnego docisku, ściśliwości gasketu i charakterystyki
materiału, wymiarów kołnierza. Ma to swoje odbicie w poniższych równaniach, za pomocą których
można wyliczyć odległość między elementami
złącznymi (patrz rys. 20)
Gdzie:
C = odległość między elementami złącznymi
a = szerokość pokrywy kołnierza przy uszczelnieniu
b = szerokość gasketu
E = moduł sprężystości pokrywy
H = wysokość gasketu
H1 = minimalne ugięcie gasketu
H2 = maksymalne ugięcie gasketu
ΔH = H1 – H2
Pmin / Pmax = minimalny/maksymalny docisk na gasket
t = grubość pokrywy
Rys. 19
Przykłady wykonania rowków
35
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Rys 20.
Pokrywa obudowy i wymiary uszczelnienia
Filtry wejściowe i wyjściowe: Tak jak ekranowanie
jest ostatnią linią obrony przed emisją promieniowaną, filtrowanie jest ostatnią linią obrony przed emisją przewodzoną. Generalnie większe tłumienie filtru
będzie wymagane dla urządzeń wojskowych pracujących w trudnych i specyficznych warunkach. Przekłada się to zazwyczaj na gabarytowo większe filtry,
co może kolidować z założonymi wymiarami i wagą
urządzenia. By pomieścić gabarytowo większe filtry
często staje się koniecznym zaprojektowanie obudowy filtru tak, by „otaczała” ona inne elementy składowe wewnątrz urządzenia. Sprawia to, że filtry mają
skomplikowane kształty. Złącza zazwyczaj są rzadko
spotykanych typów, dlatego że sprzęt wojskowy jest
raczej projektowany pod konkretną aplikację.
W celu minimalizacji kosztów i niespodziewanych
zmian przy końcowym projektowaniu, filtry powinny
być uwzględnione w urządzeniu już na etapie wstępnego projektu.
6.4. Ekranowanie w budownictwie
Pewne budynki lub duże obszary wewnątrz budynków często muszą zostać zaprojektowane tak, by
zapewnić ekranowanie przed falami elektromagnetycznymi. Celem takich wymagań są między innymi:
a) ochrona wrażliwego sprzętu elektronicznego
pracującego wewnątrz budynku (najczęściej
sprzęt komputerowy) przed wysokim poziomem sygnałów o częstotliwości radiowej lub
radarowej z zewnątrz budynku
b) zabezpieczenie informacji poufnych lub prawnie zastrzeżonych przetwarzanych przez
sprzęt komputerowy wewnątrz budynku przed
przechwyceniem przez osoby nieupoważnione
z zewnątrz budynku poprzez analizę fal elektromagnetycznych promieniowanych przez
sprzęt komputerowy.
Oto kilka przykładów do pierwszego przypadku:
• centrum rezerwacji lotów blisko lotniska
• obiekty wyposażone w urządzenia komputerowe zlokalizowane blisko instalacji wojskowych
• obiekt z urządzeniem do badania rezonansu
magnetycznego (MRI) znajdujący się blisko
nadajnika komercyjnej stacji radiowej
Drugi scenariusz najczęściej powiązany jest
z obiektami takimi jak:
• ambasady rządowe
• rządowe obiekty wyposażone w urządzenia
komputerowe odpowiedzialne za bezpieczeństwo
• giełda i inne organizacje finansowe
• przemysłowe obiekty z urządzeniami komputerowymi, współpracujące na bazie umowy
z jednostkami rządowymi
W obu przypadkach wymagany jest pewien poziom
ekranowania w danym paśmie częstotliwości. Właściciel lub użytkownik budynku ocenia na podstawie
analizy potencjalnych problemów zakres częstotliwości, które należy tłumić. By określić wymagania
co do ekranowania analiza ta może zawierać szczegółowy przegląd miejsca i sprzętu. Gdy istnieje połączenie z instalacją rządową, należy postępować
według pewnych regulacji i wytycznych by określić
wymagany poziom ekranowania.
Gdy zostaną ustalone wytyczne co do ekranowania, przekazywane są one do architektów i inżynie-
36
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
rów, którzy najczęściej pracują dla firm inżynierskich
specjalizujących się w projektowaniu pomieszczeń
ekranowanych. Wówczas projekt ekranowania
uwzględniony będzie w planach budowy.
Gdy nie ma ściśle określonego materiału na ekran,
najczęściej używana jest cynowana stal, galwanizowana stal, aluminium lub miedź. Zasadniczo cały
budynek lub obszar w budynku, który ma być ekranowany jest „pokryty” metalem tzn. dach (lub sufit),
ściany i podłoga (w niektórych przypadkach możliwe jest użycie ziemi). Gdy ekranujemy cały budynek, ekran może być zainstalowany:
a) na zewnątrz konstrukcji ze stalowych
kształtowników,
b) jako część konstrukcji, lub
c) wewnątrz, w zależności od projektu budynku,
wybranych materiałów, wymagań co do ekranowania oraz kosztów.
Gdy ekranowanie jest wymagane jako część renowacji istniejącego już budynku liczba opcji dotyczących ekranowania jest bardziej ograniczona.
W drugim przypadku generalnie jest lepiej zainstalować ekran na zewnątrz budynku.
Zazwyczaj materiał ekranujący jest pokryty standardowym zewnętrznym lub wewnętrznym wykończeniem takim jak panele, płyty kamienne, cegła itd.
Jeśli wymagania co do ekranowania nie są wygórowane (<30dB) można do tego celu wykorzystać
typowe elementy budowlane w postaci paneli. Niewątpliwą zaletą jest oszczędność, ponieważ materiał
budowlany i materiał na ekran jest ten sam. Dotyczy
to również metalowego pokrycia dachu np. blachą.
Powierzchnia ekranu musi być ciągła, bez żadnych otworów, które mogą powodować „wyciek” fal
elektromagnetycznych. Takie wymagania nastręczają pewnych problemów związanych z oknami,
drzwiami, panelami wentylacyjnymi, instalacją wodociągową, połączeniami elektrycznymi i innymi
elementami, które są niezbędne do prawidłowego
funkcjonowania budynku.
Bardzo ważnym zagadnieniem jest metoda użyta do
łączenia metalowych paneli ekranujących. Składania
muszą być bardzo wąskie, połączenia metal do metalu, niemalowane, bez brudu, rdzy i innych czynników izolujących. Istnieją różne techniki łączenia paneli ekranujących włączając w to spawanie, zgrzewanie, lutowanie, mechaniczne skręcanie z płytkami
dociskowymi oraz przewodzącym uszczelnieniem.
37
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
7.
SŁOWNIK
A
ADHEZJA (ADHESION): Przyciąganie się dwóch różnych
substancji. Zobacz też KOHEZHA.
E
AG/BR: Mosiądz pokryty srebrem.
ELASTOMER (ELASTOMER): Jeden z wielu polimerów,
który jest elastyczny o podobnych właściwościach jak
guma naturalna.
AMPLITUDA (AMPLITUDE): miara wartości zmieniającej
się wielkości fizycznej jak np. napięcie lub prąd w odniesieniu do wartości zerowej.
ELEKTROMAGNETYCZNY (ELECTROMAGNETIC): Posiadający zarówno właściwości elektryczne jak i magnetyczne.
ANALIZA NUMERYCZNA (NUMERICAL ANALYSIS): Nauka zajmująca się metodami otrzymywania ilościowych rozwiązań problemów, które zostały opisane matematycznie.
EMISJA (EMISSION): Energia elektromagnetyczna wydostająca się ze źródła na drodze promieniowanej lub przewodzonej.
ANODA (ANODE): elektroda, która oddaje ujemne jony, lub
która przyciąga dodatnie jony, lub na której zachodzą inne
reakcje utleniające.
EMISJA PROMIENIOWANA (RADIATED EMISSION): Pole
elektromagnetyczne wypromieniowywane do otoczenia.
B
BUNA-N: Związek syntetycznej gumy używany w zastosowaniach wymagających wystawienia na działanie paliw
lotniczych, np. JP-1 do JP-6.
BUTYL: Syntetyczna guma uzyskana przez polimeryzację
butylenu i izoprenu lub butadienu. Używana w zastosowaniach wymagających wystawienia na działanie fosforanów
np. płynów hydraulicznych.
C
CAŁKOWITA INTEGRALNOŚĆ (FULL INTEGRITY): Określenie obudowy, w której wszystkie szczeliny, połączenia,
otwory są całkowicie uszczelnione lub osłonięte i nie powodują pogorszenia parametrów ekranowania.
CHROMOWANA POWŁOKA KONWERSYJNA (CHROMATE CONVERSION COATING): Obróbka często używana
w ekranowaniu zabezpieczająca powierzchnię. Chociaż
chromowana powłoka konwersyjna sama w sobie jest nie
przewodząca, to materiał uszczelnień EMI łatwo przez nią
przenika po przyłożeniu siły. Takie stosunkowo tanie rozwiązanie często jest stosowane dla MIL-C-5541.
CZAS USTALANIA (HANDLING TIME): Czas potrzebny
na utwardzenie, suszenie, wiązanie materiału zanim będzie
zdatny do użytku.
CZYNNIK ODPROWADZANY (BLEED): Ciecz lub gaz odprowadzany przez otwór upustowy.
D
dB: Zobacz DECYBEL (DECIBEL)
DECYBEL (DECIBEL): Dziesiąta część bela. Bezwymiarowa jednostka wyrażająca stosunek dwóch wartości mocy.
Jeden bel jest równoważny logarytmowi dziesiętnemu stosunku dwóch mocy (log P1/P2): jeden decybel jest równoważny 0,1 bela (10 log P1/P2). Używana również do wyrażenia amplitud dwóch wielkości np. napięcia 10 log (E1/E2)2 =
20 log (E1/E2) i prądu 10 log (I1/I2)2 = 20 log (I1/I2).
EMULSJA (EMULSION): Zawiesina jednej cieczy w drugiej.
F
FALA PROSTA (PLANE WAVE): Fala elektromagnetyczna,
której wszystkie punkty prostopadłe do kierunku propagacji są w fazie.
FALE RADIOWE (RADIO WAVES): Fala elektromagnetyczna z zakresu częstotliwości od 10kHz do 100GHz rozprzestrzeniająca się swobodnie bez przewodników.
FILTR UDAROWY (IMPINGEMENT FILTER): Filtr powietrzny pokryty lepką cieczą by polepszyć zdolność wychwytywania kurzu i jego pojemność przechowywania.
FLUOROSINIKON (FLUOROSILICONE): Syntetyczna
guma używana w zastosowaniach, w których pojawia się
ropa naftowa, paliwa i oleje silikonowe.
g/cm3: Gram na centymetr sześcienny, metryczna miara
gęstości (jednostka masy na jednostkę objętości).
E
G: Giga, mnożnik 109
g: Gram, metryczna jednostka masy.
GASKET EMI (EMI GASKET): Materiał lub kombinacja materiałów, które przewodzą prąd elektryczny i które służą do
zapewnienia ciągłego zestyku o niskiej impedancji pomiędzy dwoma powierzchniami przewodzącymi energię elektromagnetyczną.
GO/NO-GO: Technika pomiaru, w której od badanego
obiektu wymaga się działania w ściśle określony sposób.
Jeśli działa (GO) – przeszedł badanie, jeśli nie działa (NO-GO) – nie przeszedł badania. Prosty przykład: gwintowany otwór dla śruby o danej średnicy gwintu ma tylko dwie
opcje: wkręci się lub nie.
GRZYBY (FUNGUS): Drożdże, pleśnie i inne mikroorganizmy.
GRZYBY OBOJĘTNE (FUNGUS INERT): grzyby, które nie
mają ani wpływu negatywnego ani pozytywnego.
38
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
H
HERC (HERTZ, Hz): Jednostka częstotliwości równoważna
jednemu cyklowi na sekundę (1/s).
HYDROSKOPIJNOŚĆ (HYDROSCOPIC): Zdolność do absorbowania kurzu.
Hz: Zobacz HERC
I
IMPEDANCJA (IMPEDANCE, Z): Całkowity opór elementu lub obwodu dla płynącego zmiennego lub przemiennego prądu. Impedancja Z wyrażona jest w omach i jest
kombinacją rezystancji R i reaktancji X wyliczona ze wzoru
.Impedancję można również wyliczyć jako iloraz
Z=E/I, gdzie E jest przyłożonym napięciem AC a I jest płynącym prądem. W obliczeniach impedancja jest zapisywana jako stosunek napięcia do prądu w postaci liczb zespolonych.
IMPULS ELEKTROMAGNETYCZNY (ELECTROMAGNETIC PULSE, EMP): Szerokopasmowy impuls o dużym natężeniu; przejściowe pole elektromagnetyczne np. takie jakie
powstaje przy wyładowaniach atmosferycznych lub eksplozji nuklearnej.
IZOLACJA EMC (EMC ISOLATION): Technika polegająca na utworzeniu dużej impedancji elektrycznej pomiędzy
układem scalonym a podłożem na którym się znajduje.
K
K: Kelwin, metryczna jednostka temperatury. Zero stopni
Celsjusza = 273,16 K.
k: Kilo (mnożnik, 103)
KATODA (CATHODE): Elektroda, na której gromadzą się
elektrony lub jony ujemne lub na której zachodzą reakcje
redukcji (odtleniania)
KLEJ DOCISKOWY (PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE): Klej,
który w normalnych warunkach temperatury i wilgotności
jest lepki. Używany często na materiale gasketu w celu
przytrzymania gasketu w odpowiedniej pozycji przy montażu. Docelowy jest montaż na stałe.
KLEJ USZCZELNIAJĄCY (ADHESIVE-SEALANT): Materiał, który może spełniać zarówno rolę kleju jak i uszczelnienia środowiskowego.
KOMPRESJA (COMPRESSION): Ściskanie materiału
(przeciwieństwo rozciągania). W przypadku elastomerów
gąbkowych kompresja skutkuje zmniejszeniem powierzchni przekroju poprzecznego. Kompresja elastomerów litych
skutkuje zmianą kształtu przekroju poprzecznego bez zmiany powierzchni. Zobacz też ODGIĘCIE.
KONDUKTANCJA (CONDUCTANCE): Miara zdolności
materiału do przewodzenia prądu elektrycznego. Jest to
odwrotność rezystancji materiału wyrażona w omach.
KONDUKTYWNOŚĆ (CONDUCTIVITY): Inaczej przewodność, kondunktancja jednostki sześciennej dowolnego
materiału. Odwrotność rezystancji skrośnej wyrażonej
w omach na centymetr.
KONTROLA IMPEDANCJI (IMPEDANCE CONTROL):
Technika tłumienia niepożądanych zakłóceń poprzez odpowiednie zaprojektowanie ścieżek o odpowiedniej impedancji, które przewodzą sygnały elektroniczne.
KOROZJA (CORROSION): Reakcja chemiczna powodująca stopniowe niszczenie powierzchni materiału poprzez
utlenianie, elektrolizę lub chemiczne zanieczyszczenie.
KOROZJA ELEKTROLITYCZNA (ELECTROLYTIC CORROSION): Korozja, która ma miejsce gdy prąd DC płynie
między dwoma metalami w obecności przewodzącego płynu (elektrolitu). Tempo korozji zależy od płynącego prądu
i natury elektrolitu. Zobacz też KOROZJA GALWANICZNA.
KOROZJA GALWANICZNA (GALVANIC CORROSION): Korozja, która ma miejsce pomiędzy dwoma różnymi metalami
w obecności kurzu lub innego elektrolitu. W takich warunkach tworzą się ogniwa elektrochemiczne i płynie prąd od
jednego metalu do drugiego przenosząc ze sobą jony metalu. Zobacz również KOROZJA ELEKTROLITYCZNA.
Ł
ŁADUNEK ELEKTROSTATYCZNY (ELECTROSTATICCHARGE): Ładunek elektryczny gromadzący się na przedmiocie, najczęściej poprzez tarcie.
M
m: mili (mnożnik 10-1) lub metr
MASA (GROUND): Potencjał odniesienia względem którego
mierzymy wszystkie wartości sygnałów danych i zasilających.
KOHEZJA (COHESION): Wzajemne przyciąganie powodujące, że elementy z tego samego materiału przywierają
do siebie. Porównaj z ADHEZJĄ, która powoduje wzajemne
przywieranie do siebie elementów z różnych materiałów.
MIL: 0,001 część cala
KOŁNIERZ DŁAWIKA (CHOKE FLANGE): Kołnierz falowodu posiadający odpowiednio dopasowaną powierzchnię,
wykonany z zagłębieniem by ograniczyć upływ energii elektromagnetycznej.
NATĘŻENIE POLA (FIELD STRENGTH): Natężenie pola
elektromagnetycznego. Pomiar może dotyczyć zarówno
składowej elektrycznej jak i magnetycznej pola elektromagnetycznego i może być wyrażone w V/m, A/m lub W/m2.
Istnieje możliwość przejścia z jednej jednostki do drugiej
jeżeli znamy impedancję fali.
KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, EMC): Jest to zdolność
elektronicznego systemu lub podsystemu do niezawodnej
pracy w swoim docelowym środowisku elektromagnetycznym charakteryzująca się niewrażli-wością na zakłócenia
elektryczne jak i ograniczoną emisją niepożądanych zakłóceń elektrycznych.
MONEL: Stop 67% niklu i 30% miedzi.
N
NEOPREN (NEOPRENE): Syntetyczna guma wytworzona poprzez polimeryzację chloroprenu. Polimer ogólnego
przeznaczenia, który ma ciekawe właściwości włączając
w to dużą sprężystość powrotną przy małych siłach nacisku
oraz odporność na płomień. Nieodporny na ozon i pochodne węglowodorów, włączając w to paliwa lotnicze.
39
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
NIUTON (NEWTON): Metryczna jednostka siły równa
0,2248 funta.
O
OBUDOWA (ENCLOSURE): Każda obudowa urządzenia
elektrycznego lub elektronicznego.
ODBICIE (REFLECTION): Zmiana kierunku energii elektromagnetycznej na granicy powietrze-metal ekranu. Sprawność odbijającego ekranu jest skomplikowaną funkcją impedancji fali i ekranu. Zobacz też POCHŁANIANIE (ABSORPCJA).
ODGIĘCIE (DEFLECTION): Przesunięcia materiału będącego wynikiem naprężeń. Odgięcie elastomerów pojawia
się gdy zastosujemy siłę ściskającą.
ODKSZTAŁCENIE STAŁE PO ŚCIŚNIĘCIU (COMPRESSION SET): Procent o który na stałe zmniejszy się wysokość
materiału spowodowany ściskaniem w określonych warunkach obciążenia, temperatury i czasu.
ODPORNOŚĆ NA GRZYBY (FUBGUS RESISTANT): Niepodatność na grzyby zgodnie z normą MIL-STD-810, metoda 508.
ODPORNOŚĆ PROMIENIOWANA (RADIATED SUSCEPTIBILITY): Niewrażliwość urządzenia elektronicznego na zakłócenia elektromagnetyczne z zewnątrz, które rozchodzą
się na drodze promieniowanej (w powietrzu).
ODPORNOŚĆ PRZEWODZONA (CONDUCTED SUSCEPTIBILITY): Niewrażliwość urządzenia elektronicznego
na zakłócenia elektromagnetyczne z zewnątrz, które rozchodzą się na drodze przewodzonej (po przewodach).
OGRANICZNIK DOCISKU (COMPRESSION STOP): Element mechaniczny, który nie pozwala na dalsze ściskanie
uszczelnienia. Pozwala otrzymać zadany wymiar szczeliny
i zapobiega zniszczeniu uszczelnienia z powodu zbyt mocnego ściskania.
OM (OHM, Ω): Jednostka rezystancji elektrycznej
OM/cm: Jednostka rezystancji objętościowej materiału
OM/KWADRAT: Jednostka rezystancji powierzchniowej
materiału.
P
PARAMETR (PARAMETER): Wielkość, do której można
przypisać dowolne wartości.
PASKAL (PASCAL, pa): Metryczna jednostka ciśnienia lub
naprężenia wynosząca jeden N/m2 lub 0,000145 psi (funtów/cal2).
PASYWACJA (PASSIVATION): Przyrost warstwy tlenku na
powierzchni metalu zapewniający odporność przed korozją
poprzez izolację powierzchni od zewnętrznych czynników
środowiskowych i elektrycznych.
PEŁZANIE (CREEP): Powolna zmiana w czasie wymiarów
materiału pod wpływem siły.
PLASTER MIODU (HONEY COMB): Materiał używany do
uszczelniania otworów wentylacyjnych cechujący się małym oporem przepływu strumienia powietrza przez niego.
Zazwyczaj zrobiony z aluminium, mosiądzu lub stali. Złożony z wielu sześciokątnych komórek pracujących jako falo-
wody poniżej częstotliwości odcięcia. Elementy te zapewniają bardzo dużą przepustowość powietrza przy bardzo
dużej skuteczności ekranowania.
PŁYNIĘCIE NA ZIMNO (COLD FLOW): Zobacz PEŁZANIE.
POCHŁANIANIE (ABSORPTION): Rozproszenie lub strata energii elektromagnetycznej w medium, przez które ta
energia przepływa. Mierzona w decybelach (dB).
POLE ELEKTRYCZNE (ELECTRIC FIELD): Elektryczna
(wysoko impedancyjna) składowa fali elektro-magnetycznej. Pole elektryczne indukuje ładunek w ekranie i jest mierzona w woltach na metr. Zobacz również POLE MAGNETYCZNE (POLE-H).
POLE MAGNETYCZNE (MAGNETIC FIELD): Magnetyczna
składowa (nisko impedancyjna) fali elektromagnetycznej.
Pole magnetyczne indukuje prąd w ekranie i jest mierzona
w amperach na metr. Porównaj z POLEM ELEKTRYCZNYM.
POLE-E (E-FIELD): Zobacz POLE ELEKTRYCZNE
POLE-H (H-FIELD): Zobacz POLE MAGNETYCZNE
POWIERZCHNIA ODNIESIENIA (GROUNDPLANE):
Przewodząca powierzchnia lub płyta używana jako wspólny
punkt odniesienia dla powrotów linii sygnałowych lub potencjałów elektrycznych i sygnałowych.
PROMIENIOWANIE (RADIATION): Energia elektro-magnetyczna taka jak fala świetlna, fale radiowe, promieniowanie X (rentgenowskie), podczerwień przenikająca przed
medium lub przez przestrzeń.
PRZEGRODA (BARRIER): Ścianka pełniąca funkcję izolatora lub izolacja obwodów elektrycznych.
PRZENIKALNOŚĆ CHEMICZNA (CHEMICAL PERMEABILITY): tendencja jednego składnika do przepuszczania molekuł innego składnika, zazwyczaj gazu lub oparów.
PRZENIKALNOŚĆ MAGNETYCZNA (MAGNETIC PERMEABILITY, μ): Względny pomiar zdolności materiału do
pracy jako przewodnik energii elektromagnetycznej odniesiony do powietrza = 1. Przenikalność jest indukcją magnetyczną B podzielona przez siłę magnesującą H.
PRZESŁUCH (CROSSTALK): Zakłócenie wywołane przez
zakłócenia atmosferyczne lub elektrostatyczne sprzęganie
się energii z jednego obwodu do drugiego.
PRZEWĘŻENIE (NECKING): Miejscowe zmniejszenie przekroju poprzecznego pod wpływem siły rozciągającej.
PRZEWODNOŚĆ WZGLĘDNA (RELATIVE CONDUCTIVITY, σr): Wielkość charakteryzująca przewo-dność elektryczną w odniesieniu do miedzi = 1.
PRZYPADKOWY ELEMENT PROMIENIUJĄCY (INCIDENTAL RADIATOR): Promieniowanie z zakresu spektrum
częstotliwości radiowych z urządzenia, które nie zostało
zaprojektowane jako nadajnik energii elektromagnetycznej.
PRZYPADKOWY ODBIORNIK (INCIDENTAL RECEIVER):
Urządzenie, które przedstawia niezamierzoną pojemność,
jako reakcję na energię elektromagnetyczną.
R
REZYSTANCJA STYKU (CONTACT RESISTANCE): Rezystancja w omach pomiędzy dwoma stykającymi się ze
sobą elementami metalowymi.
40
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
S
W
SIATKA METALOWA ROZCIĄGANA (EXPANDED METAL): Technika, dzięki której folia metalowa lub materiał
w arkuszach są nacinane w małe wzory i rozciągane, co
umożliwia budowę dużego ekranu z mniejszego kawałka
materiału.
WYPEŁNIACZ (FILLER): Ogólnie jest to materiał dodawany
do innego materiału po to, by polepszyć istniejące właściwości lub dodać nowe. W przypadku przewodzących elastomerów wprowadzany jest np. węgiel lub srebro by uzyskać przewodność elektryczną.
SPRZĘGANIE (COUPLING): Powiązanie dwóch lub więcej
obwodów w taki sposób, że moc przenoszona jest z jednego do drugiego.
WYPŁYW (FLASH): Inaczej rąbek prasowniczy; nadmiar
materiału na elemencie z gumy będący skutkiem wciskania
gumy w otwór formy podczas wytłaczania.
STRATY POCHŁANIANIA (ABSORPTION LOSS): Współczynnik energii wchodzącej do substancji do energii pochłoniętej przez substancję. Mierzona w decybelach (dB).
WYTRZYMAŁOŚĆ
DIELEKTRYCZNA (DIELECTRIC
STRENGTH): Maksymalny potencjalny gradient materiału
izolacyjnego (dielektryka), który nie ulegnie zniszczeniu na
skutek przebicia (wyrażony w woltach na metr).
STRATY PRZY ODBICIACH (REFLECTION LOSS): Stosunek energii docierającej do granicy powietrze-metal ekranu
do energii odbitej. Mierzona w decybelach (dB).
SZCZELINA (APERTURE): Otwór lub szczelina w obudowie
urządzenia elektronicznego, przez które może przenikać
pole elektromagnetyczne do wewnątrz lub na zewnątrz.
SZYNA (BUS): Metalowy przewodnik elektryczny używany
do stworzenia połączenia o wspólnym potencjale.
T
TŁUMIENNOŚĆ (ATTENUATION): Strata energii, zazwyczaj wyrażona w decybelach.
TŁUMIENNOŚĆ WTRĄCENIOWA (INSERTION LOSS):
Strata mocy wynikająca z zastosowania gasketu, okna lub
panelu wentylacyjnego w szczelinie, połączeniu lub otworze. Ogólnie wyrażona jako stosunek w decybelach mocy
zmierzonej przed zamontowaniem elementu tłumiącego do
mocy po zamontowaniu.
TWARDOŚĆ (HARDNESS): Odporność materiału na odkształcenia plastyczne, które powstają zazwyczaj na skutek
wgniatania i ściskania.
U
USZCZELNIENIE ŚRODOWISKOWE (ENVIRON-MENTAL SEAL): Uszczelnienie za pomocą gasketu lub innymi
sposobami (np. zalewanie) mające na celu eliminację zanieczyszczeń mogących pogorszyć parametry użytkowe
urządzenia.
R
ZABURZENIA ELEKTROMAGNETYCZNE (ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE, EMI): Każde zaburzenie elektromagnetyczne, okresowe lub losowe, które może mieć negatywny wpływ na urządzenie na nie narażone.
ZABURZENIA ELEKTRYCZNE (ELECTRICAL NOISE):
Każde niepożądane zaburzenie w obrębie systemu elektrycznego (np. fałszywy sygnał lub niepożądana emisja
elektromagnetyczna) które zmienia transmitowane, odbierane, wskazywane lub zapisywane dane.
ZAKRES DYNAMIKI (DYNAMIC RANGE): Stosunek maksymalnego poziomu do najmniejszego wykrywalnego lub
najmniejszego poziomu (np. maksymalny poziom sygnału
do poziomu szumów). Zazwyczaj wyrażony w decybelach.
ZBYT DUŻE ŚCIŚNIĘCIE (OVERCOMPRESSION): Ściskanie, które powoduje nieodwracalne zniszczenie materiału
lub elementu.
ZDOLNOŚĆ JEDNORODNEGO MIESZANIA SIĘ (COMPATIBILITY): Zdolność dwóch materiałów do utworzenia
chemicznie trwałego związku. Gdy dwa lub więcej metali
w kontakcie ze sobą nie wykazują korozji, to mówi się że
materiały te posiadają zdolność jednorodnego mieszania.
ZŁĄCZE ELEKTRYCZNE (ELECTRICAL BOND): Niskoimpedancyjne połączenie dwóch powierzchni metalowych.
ZŁĄCZE MECHANICZNE (MECHANICAL BOND): Połączenie dwóch przylegających do siebie elementów.
UTWARDZANIE (CURE): Zmiana właściwości fizycznych
materiału poprzez chemiczną reakcję z udziałem ciepła lub
katalizatora lub kombinacji obu powyższych.
ZNAMIONOWY (NOMINAL): Wartość parametru, na które
dane urządzenie zostało zaprojektowane (np. znamionowe
napięcie zasilające 230Vac). Najczęściej wyraża wartość po-
UZIEMIENIE (GROUNDING): Utworzenie przewodzącej
ścieżki pomiędzy dwoma punktami, z których jeden jest
punktem odniesienia.
między skrajnymi wartościami, wartość średnią lub typową.
41
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
8.
DODATKI
8.1. Dodatek A: Materiały ekranujące
W tabelce A-1 znajdują się materiały, które najczęściej można znaleźć w projektach ekranów. Materiały wypisane są w dwóch grupach. Pierwsza grupa
materiałów niemagnetycznych uszeregowana jest
po przewodności względnej zaczynając od srebra
(największa przewodność) a kończąc na tytanie
(najmniejsza przewodność). Druga grupa uszeregowana jest po względnej przenikalności magnetycznej zaczynając od stali (najmniejsza przenikalność) a kończąc na supermaloju (największa
przenikalność). Przenikalność względna dla materiałów pierwszej grupy nie zależy od częstotliwości,
podczas gdy materiały drugiej grupy silnie zależą
od częstotliwości i indukcyjności magnetycznej lub
gęstości strumienia (Gauss).
Wartość przenikalności względnej dla materiałów
magnetycznych (przenikalność względna μr > 1)
pokazana jest dla częstotliwości 1, 10 i 100 kHz.
Powyżej 1 MHz przenikalność względna osiąga
wartość 1 i w przybliżeniu wynosi tyle samo co dla
materiałów niemagnetycznych z pierwszej grupy.
Dla materiałów magnetycznych pokazany jest
wpływ częstotliwości zależnej od przenikalności na
składnik strat pochłaniania (AdB) dla dyskretnych
częstotliwości od 1kHz do 1 MHz. Przykładowo
straty pochłaniania dla Mu-metalu mają maksimum
przy około 9 kHz podczas gdy supermaloj ma maksimum przy około 20 kHz ze stałą indukcją magnetyczną (B) wynoszącą 20 gausów.
Ostatnia kolumna przedstawia względne straty na
odbicia (RdB) spowodowane wysokimi wartościami
przenikalności przy niskich częstotliwościach.
Tabela A-1 Charakterystyki materiałów ekranujących
•
przenikalność powyżej 1 MHz dla większości materiałów dąży do jedności (μr®1)
42
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
8.2. Dodatek A: Normy
Tabela B-1 FCC Część 15: Dopuszczalne poziomy emisji dla urządzeń cyfrowych
Tabela B-2 FDA: Podsumowanie wytycznych dla EMC
43
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Tabela B-3 Dopuszczalne poziomy dla urządzeń techniki informacyjnej według EN 55022
Tabela B-4 Podsumowanie wymagań odporności według EN 50082-1:1997
44
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Tabela B-5 Podsumowanie wymagań odporności według EN 50082-2:1995
45
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Tabela B-6 Podsumowanie wymagań według EN 60601-1-2
Tabela B-7 Dopuszczalne wartości dla urządzeń
przemysłowych, badawczych i medycznych według EN 55011 (grupa I)
46
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Tabela B-8 Podsumowanie wymagań emisji według EN 50081-1:1992
Uwaga 1: Słuszny tylko dla urządzeń zawierających element przetwarzający np. mikroprocesor pracujący
przy częstotliwościach większych niż 9 kHz.
Uwaga 2: Słuszny dla urządzeń objętych przez normy EN 60555-2 i EN 60555-3. Dopuszczalne poziomy
dla urządzeń nie objętych normami EN 60555-2 i EN 60555-3 są na etapie opracowania.
Tabela B-9 Podsumowanie wymagań według MIL-STD-416D
47
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
9.
OFERTA FIRMY ASTAT
9.1. Uszczelnienia o małej sile docisku
TECKFIP – Silikon wypełniony przewodzącymi drobinami:
miedź pokryta srebrem
TECKFIP jest systemem automatycznego nanoszenia (ploter XY) uszczelnienia przewodzącego i jest przeznaczony głównie
do masowego zastosowania w celu redukcji kosztów. Nanoszonym materiałem jest silikon wypełniony drobinkami miedzi pokrytej
srebrem, który po zastygnięciu stanowi ekran elektromagnetyczny
i uszczelnienie środowiskowe. Skuteczność ekranowania:
SE >75 [email protected]; >70 [email protected]
Doskonale nadaje się do skomplikowanych kształtów obudów.
Oferta dotyczy:
a) nakładania tego typu uszczelnienia na obudowy, pokrywy dostarczone przez Klienta do naszej firmy (posiadamy urządzenie
– Ploter XY z głowicą dozującą)
b) sprzedaży plotera XY wraz z instalacją/przeszkoleniem
i dostarczaniem masy uszczelniającej
TECKSOF 2000 - Elastyczne uszczelnienie,
przewodzący materiał na piance poliuretanowej UL94 V-0
TECKSOF 2000 jest uszczelnieniem zaprojektowanym dla szerokiego zastosowania w aplikacjach cywilnych, gdzie
mamy do czynienia ze szczelinami o dużych wymiarach. Elastyczny rdzeń wykonany z pianki poliuretanowej jest idealny dla
zastosowań wymagających kompresji uszczelnienia przy bardzo
małej sile nacisku. TECKSOF 2000 posiada klasę nie palności UL
94 V-0 i może być używany w wysokich temperaturach. Montaż za
pomocą paska taśmy samoprzylepnej dwustronnie klejącej (PSA)
naklejonej już na uszczelnienie. Skuteczność ekranowania:
SE >80 [email protected]
Uszczelnienie Sprężyste Be/Cu – Uszczelnienie
sprężyste wykonane z miedzi z dodatkiem berylu
Uszczelnienie Be/Cu charakteryzuje się wysoką skutecznością ekranowania w obudowach urządzeń, gdzie wymagana
jest bardzo mała siła nacisku. Są idealnym rozwiązaniem wszędzie
tam, gdzie siła docisku przyłożona jest równolegle do powierzchni.
Jednak największą ich zaletą jest zdolność do utrzymania pierwotnego kształtu po ustąpieniu docisku nawet w bardzo długim przedziale czasu. Dostępne w dwóch klasach wykonania: standard
(miękki materiał) i SoftStock (bardzo miękki) dla najmniejszych jak
i największych obudów. Skuteczność ekranowania:
SE >100 [email protected]; >90 [email protected]
48
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
9.2. Okna ekranowane
PANELE DOTYKOWE
Oferujemy panele dotykowe spełniające konkretne oczekiwania Klienta. Rezystancyjne – działają na dotyk palca (również
w rękawiczce), długopisu, wykonanie 4 lub 5 przewodowe. Pojemnościowe – działają tylko na dotyk palca. Panele dotykowe mogą
być dostarczone ze sterownikiem lub bez i są zgodne z większością urządzeń tego typu dostępnych na rynku co ułatwia ich wymianę. Gdy potrzebna jest ochrona EMI panel może być połączony z oknem ekranowanym dzięki czemu uzyskuje się ekranowany
panel dotykowy.
OKNA EKRANOWANE Z ALLYLCARBONATU
Okna ekranowane z allylcarbonatu to lekkie, tańsze niż
szklane okna ekranowane. Standardowo dostępny rozmiar okna
to maksymalnie 400 mm x 400 mm i grubości od 2 mm do 6 mm.
Skuteczność ekranowania dla siatki miedzianej:
SE >120 [email protected]; >60 [email protected]; >40 [email protected]
TECKSHIELD-F® – ekranowane płaskie okno o bardzo dużej szczelności
Okna TECKSHIELD zapewniają optymalną przejrzystość optyczną i ekranowanie EMI. Specjalna warstwa czernionej siatki jest laminowana pomiędzy dwiema warstwami szkła lub
akrylu. Całkowite laminowanie zapewnia brak zniekształceń siatki,
zabezpiecza przez wnikaniem kurzu i polepsza kontrast optyczny.
Jako opcja można zamówić specjalną obróbkę krawędzi, ramki,
wykonanie z polaryzatorami, filtrami optycznymi i warstwą anty
odblaskową.
Skuteczność ekranowania:
SE >120 [email protected]; >80 [email protected]
TECKFILM™ – przejrzysta, przewodząca warstwa na poliestrowym filmie
TECKFILM jest wysoce przewodzącym pokryciem nałożonym na warstwę poliestrowego filmu. Warstwa przewodząca
jest pokryta filmem ceramicznym w celu zwiększenia przenikalności świetlnej i ochrony warstwy przewodzącej. Dostępne
w przyciętych arkuszach o maksymalnych wymiarach 711 mm
x 381 mm, rolkach 762 mm x 381 mm lub innych wymiarach
optymalnych dla konkretnej aplikacji.
Skuteczność ekranowania:
SE >90 [email protected]; >30 [email protected]
49
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
9.3. Ukierunkowane siatki druciane
zatopione w nośniku elastycznym
ELASTOMET® – ukierunkowana siatka druciana
zatopiona w gumie silikonowej
ELASTOMET jest materiałem uszczelniającym zbudowanym z odpowiednio ukierunkowanej siatki drucianej z monelu,
brązu fosforowego lub aluminium zatopionej w silikonie. Siatka
druciana jest chemicznie scalona z nośnikiem silikonowym by zapobiec wypadaniu i skierowana prostopadle do uszczelnianej powierzchni – powoduje to przebicie warstwy tlenków na powierzchni
metalowej obudowy i stabilny w czasie kontakt elektryczny. Dostępny w arkuszach o szerokości 230 mm i długości 900 mm lub
paskach do 25 mm szerokości i długości 3,3m. Na zamówienie
można dostarczyć bardziej złożone kształty z wykrojnika. Skuteczność ekranowania:
SE >130 [email protected]; >115 [email protected]
ELASTOFOAM® – ukierunkowana siatka druciana
zatopiona w gąbce silikonowej
ELASTOFOAM składa się z pojedynczych, cienkich
drutów, chemicznie scalonych z miękką zamknięto porową gąbką silikonową. Uszczelnienie ma znakomitą ściśliwość i zdolność do odzyskania wymiarów jak dla stanu przed ściśnięciem.
Uszczelnienie dostępne w standardowych szerokościach od
3,2 mm do 25,4 mm. Standardowa długość to 3,3 m. Na zamówienie można dostarczyć bardziej złożone kształty z wykrojnika.
Skuteczność ekranowania:
SE >120 [email protected]; >100 [email protected]
9.4. Siatki i sploty druciane
Pleciona siatka druciana
Plecione siatki druciane zapewniają ekranowanie EMI na
połączeniach i szczelinach obudów urządzeń elektronicznych.
Elastyczny przekrój poprzeczny może być prostokątny, okrągły,
okrągły ze stopką (ułatwiony montaż) oraz podwójnie okrągły ze
stopką. Typowy materiał to cynowany brąz fosforowy, stal w osnowie miedzianej wykończona ostatecznie warstwą cyny, mosiądz
pokryty srebrem, monel oraz aluminium.
Skuteczność ekranowania:
SE >130 [email protected]; >110 [email protected]
50
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
TAŚMY EKRANUJĄCE – cienki pasek plecionej siatki drucianej
Taśma ekranująca składa się z podwójnej warstwy
plecionki i jest idealnym rozwiązaniem do ekranowania pojedynczych przewodów i wiązek przewodów elektronicznych. Szerokość taśmy wynosi 25 mm, a długość na rolce to 7,5 m lub 30
m a na wałku do 760 m. Typowy materiał to stal w osnowie miedzianej wykończona ostatecznie warstwą cyny. Istnieje możliwość
wykonania taśmy pod klienta o innych wymiarach i materiałach.
Skuteczność ekranowania:
SE >60 [email protected]; >40 [email protected]
TECKMESH – siatka ekranująca i uszczelniająca środowiskowo
TECKMESH jest elastyczną taśmą EMC do ekranowania i uszczelniania środowiskowego przewodów i wiązek przewodów. Składa się z paska plecionej siatki (ekranowanie) oraz
paska silikonu (uszczelnianie). Uszczelnienie środowiskowe
w kontakcie z kolejnymi warstwami stapia się bez kleju, tworząc
ciągłą ochronę przed wilgocią i kurzem. Nie wymaga kleju, zacisków i innych specjalnych narzędzi przy owijaniu przewodów
lub wiązek.
Skuteczność ekranowania:
SE >60 [email protected]; >40 [email protected]
DUOSIL – wtopiony pasek siatki drucianej w silikon
DUOSIL jest połączeniem silikonu i siatki, co zapewnia ekranowanie EMI oraz uszczelnienie środowiskowe. Wytwarzany jest
poprzez odpowiednie zalanie silikonem porowatego fragmentu
paska siatki ekranującej. Zapewnia to nierozłączne połączenie
tych dwóch materiałów składowych (wnikanie silikonu w szczeliny siatki drucianej). Znajduje zastosowanie w wielu aplikacjach,
najlepiej sprawdza się przy montażu w wąskich rowkach. Silikon
występuję w wykonaniu standard i jako odporny na rozpuszczalniki i oleje fluorosilikon. Skuteczność ekranowania:
SE >130 [email protected]; >100 [email protected]
51
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
DUOLASTIC – metalowe włókna impregnowane elestomerem
DUOLASTIC składa się z ekranu tkanego z włókien aluminiowych zatopionych w neoprenie lub silikonie (całkowita grubość
0,4 mm lub 0,5 mm). Ekran z włókien aluminiowych zapewnia styk
elektryczny między dwoma uszczelnianymi powierzchniami, elastomer zapewnia szczelność przed cieczami. Fizyczne właściwości DUOLASTIC umożliwiają produkcję uszczelnień o skomplikowanych kształtach. Skuteczność ekranowania:
SE >100 [email protected]; >80 [email protected]
TECKSPAN – rozciągany metal wraz z wypełnieniem
elastomerem jako opcja
Uszczelnienia TECKSPAN zrobione są z ponacinanego
i rozciągniętego arkusza aluminium lub monelu. Posiada ponad 200 punktów styku na cal kwadratowy powierzchni uszczelnienia. Małe otwory powstałe w wyniku rozciągania mogą być
wypełnione silikonem w celu dodatkowej (oprócz EMI) ochrony
środowiskowej. Skuteczność ekranowania:
SE >125 [email protected]; >85 [email protected]
9.5. Przewodzące elastometry
CONSIL-E – wytłaczany silikon wypełniony drobinami srebra
CONSIL-E jest wytłaczanym silikonem wypełnionym drobinami szkła pokrytymi srebrem. Zapewnia dużą przewodność elektryczną i szczelność przed wilgocią. Typowe przekroje poprzeczne
prostokątne, okrągłe, rurkowe, Kształt ”D”, „P”, kanały „U”. Istnieje
możliwość wykonania innego przekroju według wymagań klienta.
CONSIL-E zapewnia niezawodne uszczelnienie w przystępnej cenie do szerokiego zastosowania w aplikacjach EMI. Skuteczność
ekranowania:
SE >130 [email protected]; >100 [email protected]
52
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
CONSIL-C – silikon wypełniony drobinami srebra i miedzi
CONSIL-C jest silikonem wypełnionym drobinami miedzi
pokrytej srebrem. CONSIL-C zapewnia wysoką skuteczność ekranowania i uszczelnienie przed wilgocią. CONSIL-C dostępny jest
w arkuszach, elementach z wykrojnika lub w postaci odlanego
uszczelnienia. Może być również wyciskany w formie typowych
kształtów przekroju poprzecznym: prostokątnym , okrągłym, typu
„D”. Na specjalne zamówienie klienta istnieje możliwość wyciskania pasków z rowkiem. Skuteczność Ekranowania:
SE >120 [email protected]; >115 [email protected]
SC-CONSIL – silikon wypełniony drobinami węgla
SC-CONSIL jest silikonem wypełnionym drobinami węgla
zapewniając ekranowanie i uszczelnianie środowiskowe. Utrzymuje właściwości fizyczne i elektryczne w bardzo szerokim zakresie temperatury. SC-CONSIL wytwarzany jest jako arkusze,
odlewany lub wyciskany w formie pasków. Wszystkie przekroje
mają dopuszczenie UL-400.
Skuteczność ekranowania:
SE >85 [email protected]; >65 [email protected]
CONSIL-A – silikon wypełniony drobinami srebra i aluminium
CONSIL-A jest bardzo lekkim silikonem wypełnionym drobinami aluminium pokrytymi srebrem. Zaprojektowany tak, by zapewnić maksymalną przewodność elektryczną przy ekranowaniu,
w połączeniu z minimalną podatnością na korozję elektrogalwanicznej. Zapewnia doskonałe szczelność przed wilgocią przy złączach i szczelinach. Dostępny w arkuszach, elementach z wykrojnika, odlanych lub w postaci wyciskanych pasków. Skuteczność
ekranowania:
SE >120 [email protected]; >110 [email protected]
53
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
NC-CONSIL – silikon wypełniony drobinami niklu i grafitu
NC-CONSIL zapewnia wysoką przewodność elektryczną ,
ekranowanie w szerokim zakresie częstotliwości oraz uszczelnianie środowiskowe. NC-CONSIL jest zaprojektowany specjalnie po
to, by osiągnąć optymalny stosunek jakość-cena. Dlatego znajduje szerokie zastosowanie w aplikacjach cywilnych. Dostępny
w odlewanych arkuszach, w formie elementów z wykrojnika, również jako elementy odlewane i wyciskane. Jako dodatek do tego
uszczelnienia występuje niklowo-grafitowy przewodzący klej silikonowy RTV. Skuteczność ekranowania:
SE >100 [email protected]
9.6. Panele wentylacyjne
TECKCELL – plaster miodu
Ekranowane panele wentylacyjne TECKCELL zbudowane
są z plastra miodu średniej wielkości oczek osadzonego w ramce. Używa się ich w sprzęcie elektronicznym wymagającym jednocześnie wysokiego poziomu ekranowania i skutecznej wentylacji. Typowym materiałem jest aluminium (dostępny w wielu
rozmiarach) oraz stal i mosiądz. Opcjonalnie różne wykonania
ramek, materiałów, wykończeń i metod montażu. Skuteczność
ekranowania:
SE >125 [email protected]; >105 [email protected]
TECKSCREEN – panel wentylacyjny z ochroną przed kurzem
Panele TECKSCREEN zbudowane są z trzech warstw
aluminiowych ekranów, osadzonych w ramce. Typowe panele dostępne są z uszczelnieniami EMI zamocowanymi na ramce po to,
by zapewnić lepsze dopasowanie/styk z obudową. Panele TECKSCREEN są alternatywą dla plastrów miodu. Skuteczność ekranowania:
SE >120 [email protected]; >80 [email protected]
54
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
TECKAIRE – panel filtrujący emi i kurz o niskim profilu
Panel TECKAIRE zbudowany jest z aluminiowego filtru
przepływowego zamocowanego na ramce. Wąski panel zapewnia dobrą skuteczność przechwytywania kurzu oraz ekranowania
przy małym ograniczeniu przepływu powietrza. Panele dostępne
są z uszczelnieniem wokół ramki. Maksymalne wymiary panelu to
305 mm na 630 mm. Skuteczność ekranowania:
SE >125 [email protected]; >75 [email protected]
9.7. Materiały przewodzące
KLEJ PRZEWODZĄCY – jednoskładnikowy klej rtv wypełniony srebrem
TECKNIT RTV CON/RTV-1 jest klejem silikonowym RTV zawierającym drobiny czystego srebra. Dostępny
w tubkach 56g, możliwy do natychmiastowego użycia bez konieczności mieszania. TECKNIT RTV CON/RTV-1 zastyga szybko
w temperaturze pokojowej i wystawiony na działanie wilgotnego
powietrza formuje elastyczne, sprężyste i przewodzące połączenie. Rezystancja objętościowa wynosi 0,01 Ω/cm.
KLEJ PRZEWODZĄCY – dwuskładnikowy klej rtv wypełniony niklem
Dwuskładnikowy klej – elektrycznie przewodzący,
o średniej lepkości z drobinami szkła pokrytymi srebrem lub niklu.
Każdy z klejów zawiera specjalnie dobrane dodatki przewodzące,
co nadaje im unikalne zalety. Po zaschnięciu otrzymane połączenie lub uszczelnienie jest elastyczne i sprężyste. Rezystancja objętościowa wynosi 0,01 Ω/cm (srebro-szkło) lub 0,1 Ω/cm (nikiel).
55
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
TECKBOND-C – klej silikonowy
wypełniony drobinami miedzi pokrytej srebrem
Jednoskładnikowy klej TECKBOND-C bazuje na gumie
silikonowej wypełnionej drobinami miedzi pokrytymi warstwą srebra, co daje dużą przewodność elektryczną. Klej jest lepiszczem
utwardzającym się pod wpływem wilgoci i dlatego jest gotowy do
użycia bez żadnych dodatkowych zabiegów lub mieszania. Składnik klejowy zastyga w temperaturze pokojowej, tworzy elastyczne
i sprężyste przewodzące połączenie lub uszczelnienie. Rezystancja objętościowa wynosi 0,04 Ω/cm.
PRZEWODZĄCE DOSZCZELNIENIA – system doszczelnień
na bazie żywicy z drobinami srebra
Doszczelnienia Tecknit składają się z czterech przewodzących, jednoskładnikowych komponentów na bazie żywicy
z obojętnymi drobinami pokrytymi srebrem lub drobinami miedzi pokrytymi srebrem. Zapewniają skuteczność ekranowania
na poziomie 100dB w paśmie RF oraz dużą łatwość użycia, nanoszenia i odporne na korozję połączenie. Polepszają parametry łączonych szczelin we wszystkich typach obudów urządzeń
elektronicznych. Zakres rezystancji objętościowej od 0,005 Ω/cm
do 0,01 Ω/cm.
FARBY /POWŁOKI/ PRZEWODZĄCE
– FARBY /POWŁOKI/ WYPEŁNIONE DROBINAMI SREBRA
Farby te są organicznymi akrylowymi i poliuretowanowymi, wysoce przewodzącymi materiałami, które są w dużym stopniu nasycone srebrem. Można je nakładać pędzlem, sprayem, poprzez
zanurzanie lub wałkiem i mieć pewność, że zapewni to dobre
ekranowanie i uziemienie plastikowej obudowy. Farby zapewniają
tanią metodę ekranowania i uziemiania plastikowych obudów. Rezystancja powierzchniowa wynosi 0,5 Ω/cm2 do 1,0 Ω/cm2.
56
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
PRZEWODZĄCE EPOXY – zestaw do łączenia
i uszczelniania wypełniony drobinami srebra
Zestawy EPOXY to dwuskładnikowy zestaw bazującymi na
żywicy składającymi się z bazy epoxy i utwardzacza, wypełniony
obojętnymi drobinami, pokrytymi srebrem lub wypełnionymi czystym srebrem. Po wymieszaniu razem dwóch składników powstaje łatwa do aplikacji lekka pasta o konsystencji kremu. Materiał
jest bezpieczny, nie toksyczny i nie wydziela oparów. Rezystancja
objętościowa waha się od 0,001 Ω/cm do 0,02 Ω/cm.
PRZEWODZĄCE SMARY – elektrycznie przewodzący smar
wypełniony drobinami srebra
Przewodzący smar jest jednoskładnikowym smarem
silikonowym wypełnionym obojętnymi drobinami pokrytymi srebrem. Zapewnia ciągłość przewodzenia pomiędzy ruchomymi
elementami. Przewodzący smar można nakładać w podniesionej temperaturze pracy na pionowe lub napowietrzne elementy
bez ryzyka ściekania i spływania. Rezystancja objętościowa wynosi 0,02 Ω/cm.
9.8. Materiały ekranujące
PRZEWODZĄCE USZCZELNIENIA O KSZTAŁCIE „O”
– SILIKONOWE PIERŚCIENIE
Pierścienie silikonowe to elastyczne uszczelnienia
z silikonu przewodzącego. Dostępne są pierścienie o przekroju
poprzecznym: okrągłym lub kwadratowym i zapewniają zarówno
uszczelnienie EMI jak i środowiskowe.. Pierścienie przewodzące
znajdują zastosowanie w aplikacjach gdzie elementy nie poruszają się względem siebie. Mogą być wykonane z wielu różnych materiałów typu CONSIL (zobacz przewodzące elastomery).
57
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
USZCZELNIENIA POD ZŁĄCZA – USZCZELNIENIA
KOŁNIERZOWE DO RÓŻNEGO TYPU ZŁĄCZ EKTRYCZNYCH
Uszczelnienia pod złącza z wykrojników zapewniają szczelność EMI i środowiskową pomiędzy kołnierzem złącza
a obudową. Istnieje szeroka gama materiałów, zarówno dla zastosowań cywilnych jak i wojskowych. Dostępne materiały to CONSIL
oraz TECKFELT, DUOLASTIC, TECKSPAN, ELASTOMET.
TAŚMY PRZEWODZĄCE – samoprzylepne taśmy przewodzące
Taśmy przewodzące wykonane z folii miedzianej lub
aluminiowej z warstwą przewodzącego kleju akrylowego. Są
idealne do uszczelniania szczelin w pomieszczeniach ekranowanych i w szafach z elektroniką, do owijania przewodów, odprowadzania ładunków ESD i uziemiania. Można jej również używać
jako materiał do naprawy. Taśmy te spełniają wymagania normy
MIL-T-47012.
Skuteczność ekranowania SE: miedź 60 dB, aluminium 55 dB.
TECKMASK – taśma przewodząca
z łatwo usuwalną warstwą maskującą
Taśma TECKMASK została opracowana by wytrzymać
rygorystyczny proces malowania proszkowego, który jest wykorzystywany do produkcji obudów metalowych. Po pomalowaniu
i wypiekaniu warstwa maskująca jest usuwana, pozostaje czysta
i dobrze przewodząca powierzchnia taśmy pokryta na brzegach
wypaloną farbą proszkową (warstwa maskująca jest minimalnie
węższa od warstwy taśmy). Standardowe szerokości od 10 mm
do 38 mm.
Skuteczność ekranowania:
SE >114 [email protected]; >115 [email protected]
58
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA EKRANOWANIA I USZCZELNIANIA
Fale radiowe
Mikrofale
Podczerwień
Fale
Widzialne
Ultrafiolet
Promieniowanie
Gamma
Promieniowanie X (twarde)
Promieniowanie X (miękkie)
59
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
SYSTEMY, INSTRUMENTY, AKCESORIA,
OPROGRAMOWANIE DO TESTÓW EMC
(EMISJA, ODPORNOŚĆ)
Skonfigurujemy system pomiarowy dokładnie taki jakiego szukasz, spełniający wszystkie Twoje wymagania,
posiadający wymagane certyfikaty i zawsze zgodny z aktualnie obowiązującymi normami. Uruchomienie
przyrządów zawsze połączone jest ze szkoleniem Personelu laboratorium. Prowadzimy serwis gwarancyjny
i pogwarancyjny oferowanych urządzeń, a w nagłych przypadkach zapewniamy sprzęt zastępczy.
t
SYSTEMY POMIAROWE POD KLUCZ:
• Pełna kompatybilność, niezawodność i harmonijna współpraca urządzeń w ramach jednego systemu
t INSTRUMENTY DO POMIARÓW EMISJI:
• Pomiarowy odbiornik zaburzeń (9kHz..1GHz..2,75GHz..18GHz)
• Sieć sztuczna (1 lub 3 fazowa)
• Antena odbiorcza
• Sonda napięciowa
t INSTRUMENTY DO BADAŃ ODPORNOŚCI:
• Generator sygnałowy/generator wielofunkcyjny
• Sieć sprzęgająca zaburzenia z torem zasilania
• Sieć sprzęgająca zaburzenia z torem transmisji danych
• Wzmacniacz mocy
• Miernik mocy
• Sprzęgacz kierunkowy
• Antena nadawcza
• Sonda pola
t AKCESORIA:
• Maszt antenowy
• Stół obrotowy
• Panel przejściowy z filtrami, przepustami, falowodami,...
• System monitorujący
• Manipulator do odpowiedniego ustawienia eut w komorze
• Sterownik PC odpowiednio skonfigurowany i wyposażony
t OPROGRAMOWANIE:
• Intuicyjna obsługa, zdeklarowane biblioteki testów, kompletny raport i wiele przydatnych narzędzi
Nasze atuty to doświadczona kadra (tylko prawdziwi inżynierowie) współpraca z najlepszymi partnerami/
dostawcami (Schaffner, Maschek, IFI, EMC Partner, Schwarzbeck, INN-CO, Erika Fiedler, ...) i wiele lat doświadczeń na rynku EMC.
Twój pewny partner w EMC.
Kompleksowa oferta EMC z jednego źródła.
60
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
KOMORY BEZODBICIOWE,
KOMORY GTEM, KABINY
EKRANOWANE, POMIESZCZENIA TAJNE
Pewne i powtarzalne badania w zakresie sygnałów promieniowanych wymagają odpowiedniej przestrzeni
pomiarowej. Kabina ekranowana zapewnia szczelność elektromagnetyczną w szerokim spektrum częstotliwości, wyłożona materiałami absorbującymi (płytki ferrytowe, absorbery piankowe, hybrydy) niweluje odbicia po to, aby uzyskać właściwą jednorodność pola. Montaż wykonywany jest przez naszą wykwalifikowaną
kadrę, zgodnie ze sztuką EMC, na bazie najnowocześniejszych rozwiązań. Komora jest elementem większego systemu i ważna jest jej pełna integracja z pozostałymi urządzeniami. Jesteśmy gotowi by spełnić Twoje
indywidualne życzenia, również prowadzimy w ramach projektu prace budowlano-montażowe. Posiadamy
listę referencyjną i bogatą dokumentację techniczno-zdjęciową z wykonanych projektów.
KOMORY BEZODBICIOWE
KOMORY GTEM
KABINY EKRANOWANE
POMIESZCZENIA TAJNE
Twój pewny partner w EMC.
Kompleksowa oferta EMC z jednego źródła.
61
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
TECHNIKA FILTROWANIA,
USZCZELNIANIA I EKRANOWANIA:
ELEMENTY REDUKUJĄCE ZABURZENIA
Właściwy wybór odpowiednich środków redukujących zaburzenia przewodzone (filtrowanie) i promieniowane (ekranowanie, uszczelnianie) to prawdziwa wiedza a nie magia. Posiadamy ją nie od dziś dlatego
pomożemy Ci dobrze zadecydować, tak byś nie stracił nakładów finansowych i czasu. Zapewnienie odpowiednio niskiej emisji i wystarczającej odporności na zaburzenia elektromagnetyczne wprost wynika z zastosowanych komponentów EMC. Współczesne urządzenia elektroniczne bazują na układach wysokiej
skali integracji, pracują z dużymi częstotliwościami przetwarzania sygnałów i korzystają z transmisji bezprzewodowej. To pociąga za sobą konieczność uwzględniania problematyki EMC już na etapie projektowania i stosowanie właściwych środków. Dostarczamy najpełniejszą na rynku ofertę akcesoriów z zakresu
filtrowania czy ekranowania zaburzeń i w każdej chwili dla Ciebie próbki do zastosowania w prototypach.
Wybierz właściwie – skorzystaj z naszej wiedzy, doświadczenia, poznaj produkty EMC.
t Technika filtrowania zaburzeń:
• Filtry sieciowe jednofazowe
(montaż: chassis, PCB, IEC)
• Filtry sieciowe trójfazowe
• Dławiki jedno i trójfazowe
• Filtry i dławiki wyjściowe (du/dt, sinus)
• Rdzenie ferrytowe
t Technika ekranowania, uszczelniania zaburzeń:
• Uszczelnienia elastyczne (piankowe) i sprężyste (BeCu)
• Uszczelnienia kombi
(łączące funkcje ochrony EMC i środowiskowej)
• Uszczelnienia kombi nanoszone automatycznie
na obudowy klienta - nowość w Polsce !!!
• Uszczelnienia ze splotów drucianych
• Farby, kleje i masy przewodzące
• Przepusty wentylacyjne (honey comb)
• Okna, folie ekranowane do wyświetlaczy i monitorów
• Ekranowane panele dotykowe
• Ekranująco-absorbujące obudowy układów i przetwornic
scalonych do montażu na płytce PCB - nowość w Polsce !!!
• Elastomery i silikony przewodzące
• Elastomery z poprzeczną siatką drucianą
Twój pewny partner w EMC.
Kompleksowa oferta EMC z jednego źródła.
62
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
Profesjonalne podejście do EMC
instrumenty i komory pomiarowe, technika
filtrowania i ekranowania w jednym źródle
Komory pomiarowe i kabiny ekranowane
Pierwsza część trylogii EMC opisuje współczesne techniki projektowania/budowy komór pomiarowych i kabin ekranowanych. Podstawą wszystkich tych
obiektów jest klatka Faraday’a. Firma Astat montuje je z odpowiednio przygotowanych paneli blaszanych skręconych po uprzednim uszczelnieniu dla fali
elektromagnetycznej. Inną grupą są komory typu GTEM, w których budowie
korzystamy z technologii firmy Schaffner - światowego potentata tej branży.
Ostatnie strony broszury zawierają kartę techniczną, w której punkt po punkcie
można przygotować się do inwestycji wybudowania kabiny ekranowanej.
Technika ekranowania i uszczelniania
Druga część trylogii EMC zawiera doskonałe połączenie teorii (ekranowanie,
uszczelnianie sygnałów elektromagnetycznych) oraz praktycznych wskazówek
- rozwiązań rzeczywistych problemów. Wiedza jest przedstawiona w sposób
przystępny za pomocą grafów i przykładów. Autorzy bazowali na materiale
partnera Astatu, firmy Tecknit - niekwestionowanego lidera rynku wojskowych
metod redukowania zaburzeń promieniowanych. Publikacja opisuje wszystkie najnowocześniejsze produkty, jakie można zdobyć dając konstruktorom
wskazówki co do ostatecznych rozwiązań. Przebojem na pewno stanie się
usługowe nanoszenie uszczelnienia typu kombi (łączy funkcje ochrony EMC
i środowiskowej) na urządzenia i obudowy dostarczone przez Klienta.
Jako jedyni w Polsce już to robimy - sprawdź naszą jakość, bądź nowoczesny !!!
Technika filtrowania zaburzeń
Trzecia część trylogii EMC dotyczy filtrowania zaburzeń w sieci zasilającej za
pomocą wielostopniowych filtrów L, C i indukcyjnych elementów dyskretnych.
Całość publikacji zawiera 3 części: analizę źródeł zaburzeń, charakterystykę
metod pomiarowych/wymagań aktualnych norm i wreszcie sugeruje konkretne
rozwiązania przeciwzaburzeniowe. Wszechobecność zaburzeń, ich negatywny wpływ na urządzenia i systemy elektroniczne, wymaga znajomości zasad
redukowania zaburzeń. Astat od kilkunastu lat współpracuje z największym
europejskim producentem filtrów i dławików - firmą Schaffner. Wiedza i doświadczenie w zakresie sygnałów RF nie pojawia się z dnia na dzień - skorzystaj z tego i współpracuj z nami!
Już wiesz gdzie jest Twoje źródło techniki
EMC - to ASTAT!
63
ASTAT, sp. z o.o., 60-451 Poznań, ul. Dąbrowskiego 441, tel. (061) 848 88 71, faks (061) 848 82 76, www.astat-emc.com.pl, [email protected]
Download

Technika ekranowania i uszczelniania EMC