تداخل الکترومغناطیسی (EMI) یک مشکل سردرد برانگیز است اما اغلب در بسیاری از طراحی های سیستم اجتناب ناپذیر است.و تاثیر آن با افزایش فرکانس کار شدیدتر خواهد شد.EMI می تواند از طریق هوا، از طریق خطوط سیگنال و برق هدایت شود و به مدارها تزریق شود، یا به عنوان آنتن استفاده شود تا دوباره آن را منتشر کند.
اگر یک محصول EMI تولید یا تابش کند (یعنی "منبع تداخل") ، ممکن است با عملکرد عادی سیستم های اطراف تداخل داشته باشد، آزمایش انطباق را رد کند و از راه اندازی آن منع شود.برعکس، اگر یک محصول در نقش مخالف باشد و یک گیرنده عمدی یا غیرعمدی از EMI (یعنی یک "شکل مختل شده") شود، ممکن است نقص های متناوب غیر قابل توضیح، خرابی،و عملکرد ناپایدار.
تاثیر این مسائل گسترده است، از کمی خنده دار مانند سرعت سنج بی سیم دوچرخه من، تا موقعیت های بالقوه تهدید کننده زندگی مانند هواپیماها یا بیمارستان ها،و باعث خسارت های بزرگ در خطوط تولید می شود.سرعت سنج من در نوار فرکانس 432 مگاهرتز کار ميکنه و به دليليدر یک امتداد 100 یارد جاده ای بین یک خانه دور افتاده و خطوط آمتراک در نزدیکی (با یک خط هوایی 20 کیلو ولت بالای خطوط)، اندازه گیری به طور مداوم بین 65 تا 85 مایل در ساعت نشان می دهد.
چگونه تاثیر EMI را به حداقل برسانیم؟
کاهش یا از بین بردن منابع EMI و اثرات آنها می تواند هم ساده و هم پیچیده باشد. مراحل اساسی شامل زمین گیری کافی، محافظت جامع، دور زدن معقول و البتهاستفاده از فیلترهاعلاوه بر این مراحل، معمولاً "اصول پارتو" وجود دارد: از بین بردن 80٪ از تداخل ها تنها 20٪ تلاش را نیاز دارد.در حالی که حذف 20 درصد باقی مانده از تداخل ممکن است 80 درصد از تلاش نیاز داشته باشد.
هر شکافی که در محفظه وجود داشته باشد، مانند شکاف مورد نیاز برای پلاگین های اتصال و سوکت ها، مانند یک درب است که اجازه می دهد انرژی EMI در هر دو جهت عبور کند.اگر EMI فقط به دلیل انرژی تابش شده است، وصل کننده های محافظ می توانند مشکل را حل کنند.
ده ها سال پیش، مردم شروع به حل این مسئله کردند، در ابتدا با استفاده از کابل های هم محوری و کانکتورهای کلاسیک SO-239 و PL-259 زن و مرد، و همچنین کانکتورهای سری BNC.این کانکتورهای RF کاملاً محافظ می توانند فقط یک سیگنال را پشتیبانی کنند و برای استفاده با منابع برق DC و سیگنال های غیر RF مناسب نیستند..
یک جایگزین خوب این است که با استفاده از یک نوع کانکتور که زمانی بر پیوندهای ارتباطی و سایر رابط ها تسلط داشت "به آینده برگردیم":کانکتور D-type ultra small (D-Sub) تولید شده توسط شرکت هایی مانند Molex (شکل 1)قبل از ظهور پورت های USB و موازی، مهندسان و بسیاری از مصرف کنندگان از این نسخه 9 پین (که به عنوان DB-9 شناخته می شود) به عنوان یک دستگاه اتصال برای پروتکل سریال RS-232 استفاده می کردند.
شکل ۱: مجموعه ای از کانکتورها و آداپتورهای فرعی D که به طور گسترده و با دوام استفاده می شوند، با تعداد تماس های متعدد، امتیازات الکتریکی، پهنای باند فیلتر EMI و روش های پایان فیزیکی؛فیلترهای پای می توانند مشکل EMI را حل کنند. (منبع تصویر: Molex)
USB و اترنت تا حد زیادی RS-232 را جایگزین کرده اند، بنابراین این پروتکل در حال حاضر عمدتا در سیستم های قدیمی وجود دارد و به ندرت در طرح های جدید استفاده می شود؛ با این حال، کانکتور D-sub زنده مانده است.دلایل زیادی وجود دارد که چرا این نوع اتصال دهنده با دوام است:
طراحي بدون دنده فلز به فلز 100 درصد محافظ سيم ها را فراهم مي کند.
ساختار مکانیکی محکم و با دوام است و می تواند با استفاده از پین ها و پیچ ها بین اتصال کننده های جفت شده به طور قابل اعتماد قفل شود.
نسخه های متعددی برای انتخاب وجود دارد، از جمله 9-پین، 15-پین، 25-پین، 37-پین و 50-پین.
ارائه روش های پایان متعدد، از جمله لیوان های جوش و قرار دادن مستقیم یا پین های صفحه مدار چاپی (PCB) زاویه راست.
وقتی که مسدود کردن به تنهایی برای حل مشکل کافی نیست
محافظت از کانکتورهای D-sub مشکل انرژی EMI تابش شده را حل می کند اما نمی تواند مشکل EMI هدایت شده را حل کند.سری آداپتور و کانکتورهای D-sub Pi با عملکرد بالا برای فیلتر EMI (همچنین به شکل 1) تبدیل به یک راه حل جذاب شده است.
این کانکتورها فیلترهای EMI را در تماس های خود یکپارچه کرده اند، بنابراین نیازی به اشغال فضای اضافی یا اضافه کردن اجزای روی صفحه مدار چاپی نیست.سیم زمین و سیم عایق در یک اتصال قرار داردآنها انواع مختلفی از ساختارهای مکانیکی و انواع ترمینال را برای پاسخگویی به الزامات طراحی ارائه می دهند.
فیلتر داخلی می تواند مانع از عبور EMI از طریق کانکتور شود، بنابراین EMI را در سناریوهای بحرانی مانند کنترل موتور هواپیما، رادیو در هواپیما، تجهیزات تصویربرداری،تجهیزات پردازش، و بسیاری از سناریوهای کاربردی دیگر.
ویژگی های اصلی آداپتور و کانکتور شامل:
ساختار: پوسته ای از مدفوع و ساختار داخلی کاملاً جوش داده شده عملکرد مکانیکی و الکتریکی را افزایش می دهد و از خرابی در محیط های ارتعاش بالا جلوگیری می کند.این کانکتورها با استاندارد M24308 (MIL-DTL-24308) مطابقت دارند.پوسته پلی استری پر از فیبر شیشه ای آن نیز استاندارد ضد شعله UL 94 V-0 را برآورده می کند.
مقاومت الکتریکی: این کانکتورها می توانند تا ضربه های صاعقه سطح IV DO-160 و شرایط محیطی گذرا AC را در استاندارد آزمایش محیط سخت افزاری در هواپیما تحمل کنند.
فیلتر کردن الکتریکی: با استفاده از پیکربندی سه عنصر پی (کنداسیتور، اندوکتور و کانداسیتور) ، فیلتر می تواند صدای فرکانس بالا را از خطوط برق و سیگنال جذب کند.شیب شیب شدید آن به سرکوب EMI پهن باند کمک می کند.
تغذیه در خازن ها: برای جلوگیری از انتقال سیگنال غیر ضروری در نقطه اتصال، تغذیه در خازن ها یک مسیر زمین گیری با مقاومت پایین را فراهم می کند.این خازن ها می توانند به طور موثر تشعشعات هدایت شده را کاهش دهند، به خصوص در محفظه های محافظ که در آن خازن های سنتی عملکرد بدی دارند.
اجزای محرک (فریت، کویل های تروییدال): این اجزای انرژی فرکانس بالا را جذب می کنند و آن را به صورت گرما تبعید می کنند و اتصال تصادفی را به حداقل می رسانند.
فرکانس قطع فیلتر EMI می تواند توسط کاربر انتخاب شود، زیرا این کانکتورها طیف گسترده ای از مقادیر ظرفیت را فراهم می کنند،با طیف گسترده ای از فرکانس های قطع و تلفات مربوط به ورودی (شکل 2).