Každý deň používame množstvo elektronických zariadení – mobilné telefóny 📱, počítače 💻, notebooky, Wi-Fi routery 🛜, televízory 📺, GPS navigácie 🛰️ či zdravotnícke prístroje 🩺. Málokto si však uvedomuje, že vo vnútri mnohých z nich sa nachádzajú špeciálne kovové kryty a tieniace vrstvy, ktorých úlohou je chrániť citlivú elektroniku pred elektromagnetickým rušením.
Ide o technológiu známejšiu pod označením EMI shielding, teda elektromagnetické tienenie 🛡️.
Je to v podstate princíp podobný Faradayovej klietke ⚡, ktorý sa využíva aj v miniatúrnej podobe priamo na elektronických doskách plošných spojov.
Elektronické zariadenia pracujú s elektrickými signálmi . Ich čipy, tranzistory a ďalšie súčiastky spracúvajú informácie pomocou veľmi presne definovaných napäťových úrovní.
V digitálnej elektronike sa tieto úrovne zjednodušene označujú ako: Logická 0 – nízka napäťová úroveň a
Logická 1 – vysoká napäťová úroveň.
A práve tu vzniká zaujímavý problém .
Elektromagnetické pole môže v elektrických vodičoch a obvodoch indukovať nežiaduce napätia a prúdy. Ak je rušenie dostatočne silné a obvod je naň citlivý, môže narušiť správne spracovanie elektrických signálov.
Predstavme si napríklad situáciu, keď má elektronický obvod rozpoznať logickú nulu, ale v dôsledku elektromagnetického rušenia sa v jeho vodiči indukuje nežiaduce napätie. Ak toto napätie prekročí určitú hranicu, obvod môže signál nesprávne vyhodnotiť .
V určitých prípadoch tak môže dôjsť k chybe pri prenose dát , nesprávnemu vyhodnoteniu signálu alebo k nestabilite elektronického zariadenia
.
V praxi by sa elektromagnetické rušenie mohlo prejaviť od drobných výpadkov komunikácie, zhoršenia kvality obrazu či zvuku až po chyby pri spracovaní dát, nesprávnu činnosť senzorov, zamŕzanie zariadení alebo ich neočakávané reštarty. V najhorších prípadoch, najmä pri veľmi silnom rušení a nedostatočnej odolnosti elektroniky, by mohlo dôjsť k strate dát, výpadku dôležitých riadiacich systémov alebo úplnému zlyhaniu zariadenia.
V zdravotníckej, leteckej či priemyselnej technike by takéto poruchy mohli mať aj vážne bezpečnostné dôsledky.
Medzi vonkajšie zdroje patria napríklad:
🗼 Mobilné vysielače a základňové stanice.
🛜 Wi-Fi routery.
🎧 Bluetooth zariadenia.
📻 Rádiové a televízne vysielače.
📡 Radarové systémy
📱 Mobilné telefóny
🏭 Priemyselné elektrické zariadenia
⚡ Spínané zdroje a výkonové meniče.
Zaujímavé je, že elektronické zariadenie môže rušiť aj samo seba 🔄.
Napríklad procesor počítača 💻 pracuje s veľmi rýchlymi elektrickými impulzmi. Tie môžu vytvárať nežiaduce elektromagnetické polia 〰️. Podobne aj napájacie obvody, vysokorýchlostné dátové vedenia a generátory hodinových signálov ⏰ môžu vytvárať elektromagnetické rušenie.
Preto sa elektronika netieni iba pred vonkajším žiarením, ale často aj pred elektromagnetickým rušením, ktoré vzniká priamo vo vnútri zariadenia 🏠.
Možno ste už niekedy videli otvorený mobilný telefón 📱, Wi-Fi router 🛜 alebo základnú dosku počítača 💻.
Na doske plošných spojov sa môžu nachádzať malé strieborné kovové kryty 🛡️, ktoré zakrývajú určité elektronické súčiastky.
Tieto kryty sa označujú ako EMI shield alebo RF shield 🏷️.
Ich úlohou je obmedziť prenikanie elektromagnetického rušenia do chránenej oblasti a zároveň obmedziť vyžarovanie rušenia z tejto oblasti smerom von ↗️.
Tienenie môže mať viacero podôb:
🛡️ Kovové kryty a puzdra okolo citlivých obvodov.
🧬 Vodivé vrstvy a povlaky na vnútorných stenách zariadení.
📦 Kovové kryty celých elektronických zariadení.
🌐 Tieniace vrstvy a uzemňovacie plochy na doskách plošných spojov.
🔌 Špeciálne tienené káble a konektory.
Materiálom býva napríklad meď, hliník, oceľ alebo špeciálne vodivé zliatiny.
Kovový kryt funguje tak, že elektromagnetické pole v jeho vodivom materiáli vyvoláva elektrické prúdy ⚡ a tie ovplyvňujú výsledné elektromagnetické pole. Časť energie sa odrazí 🪞 a časť sa môže v materiáli absorbovať 🧽. Výsledkom je zníženie intenzity elektromagnetického poľa vo vnútri tieneného priestoru 📉.
Účinnosť závisí od materiálu, hrúbky, frekvencie, konštrukcie krytu a kvality jeho spojov . Ani malá škára alebo otvor niekedy nie sú zanedbateľné.
Tienenie sa využíva v obrovskom množstve elektronických zariadení 🌐. Nie vždy je tienené celé zariadenie – niekedy sa chránia iba najcitlivejšie časti alebo konkrétne integrované obvody 🧩.
Je dôležité uvedomiť si, že elektromagnetické tienenie má dva základné smery využitia 🧭
🌍
🛡️ Ochrana pred vonkajším elektromagnetickým rušením
Elektronické zariadenie sa chráni pred nežiaducimi rádiovými vlnami a elektromagnetickými poľami z okolia.
Obmedzenie vnútorného elektromagnetického vyžarovania
Elektronické zariadenie sa navrhuje tak, aby jeho vlastné elektromagnetické polia zbytočne nerušili iné súčiastky alebo okolité zariadenia.
Obidva princípy patria do oblasti elektromagnetickej kompatibility, označovanej skratkou EMC 🏷️.
V súčasnosti sme obklopení obrovským množstvom elektromagnetických signálov . Vzduchom sa neustále šíria rádiové vlny z mobilných sietí, Wi-Fi, Bluetooth, televíznych a rádiových vysielačov či ďalších technológií.
Napriek tomu dokážu moderné elektronické zariadenia spracúvať obrovské množstvo dát s mimoriadnou presnosťou .
Jedným z dôvodov je práve elektromagnetické tienenie.
Malé kovové kryty ukryté vo vnútri mobilných telefónov , počítačov
či zdravotníckych prístrojov
plnia dôležitú úlohu: pomáhajú zabezpečiť, aby citlivé elektronické obvody neboli rušené vonkajšími elektromagnetickými poľami.
.
🏡 Chcete vedieť, ako je na tom Váš domov
Máte záujem o meranie elektrosmogu vo Vašom priestore?
Potrebujete poradiť alebo plánujete tieniť?
Neváhajte nás kontaktovať! Radi Vám pomôžeme nájsť vhodné riešenie.