Interferencje elektromagnetyczne (EMI) są problemem powodującym ból głowy, ale często nieuniknionym w wielu projektach systemów.i jego wpływ stanie się bardziej poważny wraz ze wzrostem częstotliwości pracyEMI mogą być promieniowane przez powietrze, przeprowadzane przez sygnały i przewody energetyczne i wstrzykiwane do obwodów lub wykorzystywane jako anteny do ponownej emisji.
Jeżeli produkt wytwarza lub promieniuje EMI (tj. "źródło zakłóceń"), może on zakłócać normalną pracę pobliskiego systemu, nie spełniać wymogów badań zgodności i może zostać zabroniony do uruchomienia.Wręcz przeciwnie., jeżeli produkt pełni odwrotną rolę i staje się celowym lub niezamierzonym odbiorcą EMI (tj. "obiektem zakłóconym"), może występować niewyjaśnione przerywane usterki, awarie,i niestabilna wydajność.
Wpływ tych problemów jest szeroki, począwszy od tego, że jest trochę zabawny, jak mój bezprzewodowy prędkościomierz rowerowy, do potencjalnie zagrażających życiu sytuacji, takich jak samoloty lub szpitale,i powodując ogromne straty w liniach produkcyjnychMój prędkościomierz działa w zakresie częstotliwości 432 MHz, i z jakiegoś powodu,na odcinku 100 jardów drogi między odległym domem a pobliskimi torami Amtrak (z linią powietrzną 20 kV nad torami), odczyty wykazują ciągłość pomiędzy 65 a 85 mil na godzinę.
Jak zminimalizować wpływ EMI
Zmniejszenie lub wyeliminowanie źródeł EMI i ich skutków może być zarówno proste, jak i złożone.stosowanie filtrówOprócz tych kroków istnieje zazwyczaj "zasada Pareto": wyeliminowanie 80% zakłóceń wymaga tylko 20% wysiłku,Wyeliminowanie pozostałych 20% zakłóceń może wymagać 80% wysiłku..
Wszelkie szczeliny na obudowie, takie jak szczeliny wymagane dla wtyczek i gniazdek złącza, są jak drzwi, które pozwalają energii EMI przejść w obu kierunkach.jeśli EMI jest spowodowane wyłącznie promieniowaną energią, osłonięte złącza mogą rozwiązać problem.
Kilkadziesiąt lat temu ludzie zaczęli się zajmować tym problemem, początkowo używając kabli koaksjalnych i klasycznych łączników SO-239 i PL-259 dla kobiet i mężczyzn, a także łączników serii BNC.te w pełni osłonięte złącza RF mogą obsługiwać tylko jeden sygnał każdy i nie są odpowiednie do stosowania z zasilaczami prądu stałego i sygnałów nie-RF.
Dobrą alternatywą jest "powrót do przyszłości" za pomocą typu złącza, który kiedyś zdominował łącza komunikacyjne i inne interfejsy:łącznik typu D ultra mały (D-Sub) produkowany przez takie firmy jak Molex (rysunek 1)Przed pojawieniem się portów USB i równoległych inżynierowie i wielu konsumentów używali tej wersji 9-pin (znanej jako konektor DB-9) jako urządzenia do połączeń międzyprzewodowych dla protokołu seryjnego RS-232.
Rysunek 1: Powszechnie stosowana i trwała seria łączników i adapterów D-sub, z wieloma numerami kontaktów, parametrami elektrycznymi, przepustowością filtrowania EMI i metodami fizycznego zakończenia;Filtry Pi mogą rozwiązać problem przewodzących EMI(źródło zdjęcia: Molex)
USB i Ethernet w dużej mierze zastąpiły RS-232, więc protokół ten jest obecnie obecny głównie w starszych systemach i rzadko jest używany w nowych projektach.Istnieje wiele powodów, dla których ten rodzaj złącza jest trwały:
Bezszwowa konstrukcja metalu do metalu zapewnia 100% osłonę drutów.
Konstrukcja mechaniczna jest wytrzymała i trwała, a także może być niezawodnie zablokowana pomiędzy parnymi złączami za pomocą szpil i śrub.
Istnieje wiele wersji dostępnych do wyboru, w tym 9-pin, 15-pin, 25-pin, 37-pin i 50-pin.
Należy zapewnić wiele metod zakończenia, w tym kubki lutowe i szpilki do bezpośredniego wstawiania lub do płytek drukowanych pod kątem prostym (PCB).
Kiedy same bloki nie wystarczą do rozwiązania problemu
Osłona złączy D-sub rozwiązuje problem promieniowanej energii EMI, ale nie może rozwiązać problemu prowadzonej EMI.Wysokiej wydajności serii adapterów i złączy D-sub Pi firmy Molex do filtrowania EMI (zob. również rysunek 1) stała się atrakcyjnym rozwiązaniem.
Złącza te posiadają wbudowane filtry EMI w swoje kontakty, dzięki czemu nie ma potrzeby zajmowania dodatkowej przestrzeni ani dodawania komponentów do płyty obwodowej drukowanej.Drut uziemieniowy i izolowany drut znajdują się w tym samym złączeW celu spełnienia wymagań projektowych oferują różnorodne konstrukcje mechaniczne i typy końcówek.
Wbudowany filtr może uniemożliwić przeprowadzanie EMI przez złącze, zmniejszając tym samym EMI w krytycznych scenariuszach, takich jak sterowanie silnikiem samolotu, pokładowe radio, sprzęt do obrazowania,urządzenia przetwórcze, i wielu innych scenariuszy zastosowań.
Główne cechy adaptera i złącza obejmują:
Struktura: Zintegrowana powłoka odlewania na maty i w pełni spawana struktura wewnętrzna zwiększają wydajność mechaniczną i elektryczną, zapobiegając awariom w środowiskach o wysokich wibracjach.Połączenia te są zgodne ze standardem M24308 (MIL-DTL-24308).Jego powłoka poliestrowa wypełniona włóknem szklanym spełnia również normę UL 94 V-0 w zakresie opóźnienia płomienia.
Wytrzymałość elektryczna: złącza te mogą wytrzymać uderzenia piorunów DO-160 poziomu IV i warunki przemiennego przepływu prądu AC w standardzie badań środowiska sprzętu pokładowego.
Filtrowanie elektryczne: Filtr może pochłaniać hałas o wysokiej częstotliwości z linii zasilania i sygnału, wykorzystując konfigurację z trzech elementów Pi (kondensator, induktor i kondensator).Jego stromy nachylony nachylenie pomaga w tłumieniu EMI szerokopasmowego.
Wprowadzenie do kondensatorów: Aby zapobiec niepotrzebnej transmisji sygnału w punkcie połączenia, wprowadzenie do kondensatorów zapewnia ścieżkę uziemienia o niskiej impedancji.Te kondensatory mogą skutecznie zmniejszyć przeprowadzane promieniowanie, zwłaszcza w osłoniętych obudowach, gdzie tradycyjne kondensatory działają słabo.
Komponenty indukcyjne (ferryt, cewki toroidalne): Komponenty te absorbują energię o wysokiej częstotliwości i rozpraszają ją w postaci ciepła, minimalizując przypadkowe sprzężenie.
częstotliwość odcięcia filtracji EMI może być wybrana przez użytkownika, ponieważ złącza te zapewniają szeroki zakres wartości pojemności,odpowiadające szerokemu zakresowi częstotliwości odcięcia i związanym z tym stratom wstawienniczym (rysunek 2).