I et EMC- eller elektrisk testprosjekt er det første spørsmålet ofte ikke "Hvor mye skjerming trenger vi?" men heller "Hvordan stopper vi testmiljøet fra å påvirke resultatet?"
Det er her et EMI-skjermingsrom blir viktig.
Et normalt rom kan ikke forhindre at elektromagnetiske signaler kommer inn i eller forlater testområdet. Strømkabler, kommunikasjonslinjer, ventilasjonsåpninger, dører, bygningskonstruksjoner og til og med elektrisk utstyr i nærheten kan alle bli veier for elektromagnetisk interferens. For sensitive målinger kan interferensen være sterk nok til å påvirke testresultatene selv når selve utstyret fungerer normalt.
Et EMI-skjermingsrom skaper et kontrollert elektromagnetisk miljø ved å omslutte testrommet med en kontinuerlig ledende skjermingsstruktur og nøye kontrollere hvert punkt der signaler, strøm, luft eller mennesker trenger å passere gjennom kabinettet.
Grunnprinsippet er enkelt. Ingeniørarbeidet er det ikke.
Et EMI-skjermingsrom er mer enn et metallrom
Det er lett å tenke på et EMI-skjermingsrom som bare et rom dekket med metallpaneler. I praksis savner den beskrivelsen et av de viktigste punktene.
Skjermingsytelsen avhenger av kontinuiteten til hele skapet.
Vegger, tak, gulv, dører, kabelgjennomføringer, ventilasjonsanlegg, filtre og andre grensesnitt skal fungere sammen som ett skjermingssystem. Et godt-utformet skjermingspanel kan ikke kompensere for en dårlig forseglet dør eller en ukontrollert kabelgjennomføring.
Dette er grunnen til at skjermingsprosjekter vanligvis betraktes som et komplett system i stedet for en samling av individuelle komponenter.
Når vi for eksempel gjennomgår en utforming av et skjermingsrom, er vi spesielt oppmerksomme på områder hvor skjermingsstrukturen må avbrytes. En strømforsyning må inn i rommet. Testsignaler må kanskje kobles til utstyr utenfor rommet. Ventilasjon kan være nødvendig. Operatører trenger tilgang gjennom skjermingsdøren.
Hvert av disse kravene skaper en potensiell vei for elektromagnetisk energi.
Det praktiske målet er derfor ikke bare å bygge et ledende kabinett, men å opprettholde skjermingskontinuitet samtidig som rommet kan utføre sin tiltenkte funksjon.
Hvordan fungerer et EMI-skjermingsrom?
Driftsprinsippet er først og fremst basert på elektromagnetisk dempning fra den ledende kapslingen.
Når et elektromagnetisk felt når skjermingsstrukturen, reflekteres en del av energien på overflaten, en del absorberes i skjermingsmaterialet, og den gjenværende energien dempes når den passerer gjennom strukturen.
For et riktig utformet rom, reduserer den kombinerte effekten betydelig den elektromagnetiske energien som kommer inn i eller forlater det lukkede rommet.
Den faktiske skjermingsytelsen avhenger imidlertid av frekvens, skjermingsmateriale, konstruksjonsdesign, skjøter, åpninger og kvaliteten på grensesnittene.
Dette er grunnen til at et rom som ser helt lukket ut fortsatt kan ha dårlig skjermingsytelse.
En liten åpning eller diskontinuitet kan oppføre seg veldig forskjellig ved forskjellige frekvenser. I praktiske prosjekter er dette spesielt viktig rundt dører, kabelinnføringer og ventilasjonsåpninger. Disse stedene trenger spesifikk ingeniørbehandling i stedet for bare å være dekket med ekstra metall.
Hvorfor skjermingsdøren ofte er en kritisk del av rommet
Beskyttelsesdøren fortjener spesiell oppmerksomhet fordi den er en av de største bevegelige åpningene i skapet.
Når døren er lukket, må de ledende overflatene rundt døren ha pålitelig elektrisk kontakt med den omkringliggende skjermingskonstruksjonen. Samtidig må døren åpnes og lukkes gjentatte ganger uten å forårsake overdreven slitasje på kontaktsystemet.
Dette blir mer utfordrende ettersom døren blir større.
Et laboratorierom kan bruke en konvensjonell skjermet dør, mens et stort testanlegg kan kreve en skyve skjermingsdør eller en lufttett skjermende skyvedør. For høyspenningstesthaller og andre store anlegg blir dørvekt, driftsmetode, forsegling, installasjonsnøyaktighet og vedlikehold en del av skjermingsdesignet.
Fra et ingeniørperspektiv bør døren derfor vurderes i det tidlige designstadiet i stedet for å behandles som et tilbehør lagt til etter at rommet er designet.
Kabelinngang er et annet vanlig svakt punkt
Testutstyr kan ikke fungere isolert. Strøm, styresignaler, data- og målekabler må ofte krysse skjermingsgrensen.
Hvis en kabel bare går gjennom et hull i skjermingsveggen, kan hullet i seg selv kompromittere kabinettet.
Av denne grunn bruker EMI-skjermingsrom normalt dedikerte filtrerte grensesnitt eller andre kontrollerte kabel-inngangsarrangementer. Den nøyaktige konfigurasjonen avhenger av hva som skal passere gjennom veggen og de elektriske kravene til testsystemet.
Kraftledninger og signalledninger kan kreve ulik behandling. Sensitive målesystemer kan også kreve nøye vurdering av jording, filtrering og signalruting.
Dette er en grunn til at skjermingsrommet bør utformes sammen med kundens testutstyr og elektriske anlegg. Et rom designet uten å forstå kabelkravene kan kreve modifikasjoner senere, og disse modifikasjonene kan være mye vanskeligere når rommet allerede er installert.
Ventilasjon kan ikke ignoreres
En helt lukket metallkapsling er ikke praktisk for de fleste arbeidsmiljøer. Utstyr genererer varme, og personell trenger ventilasjon.
Men en konvensjonell ventilasjonsåpning er faktisk en åpning i skjermingsgrensen.
Avskjermingsrom bruker derfor vanligvis spesialdesignede ventilasjonsstrukturer, for eksempel ventilasjonspaneler av typen bølgeleder-, som lar luft passere samtidig som overføringen av elektromagnetisk energi begrenses.
Størrelsen og konfigurasjonen av ventilasjonssystemet bør vurderes i henhold til luftstrømkravene samt den nødvendige skjermingsytelsen.
Dette er et godt eksempel på hvorfor EMI-skjermingsdesign innebærer mer enn å velge riktig stål- eller paneltykkelse. De mekaniske og elektriske kravene må løses sammen.
Hva bestemmer faktisk skjermingseffektiviteten?
Det er ingen enkelt parameter som bestemmer ytelsen til et EMI-skjermingsrom.
Flere faktorer samhandler:
- Skjermingsmateriale og konstruksjon
- Frekvensområde for elektromagnetisk interferens
- Kontinuitet av vegger, tak og gulv
- Kvalitet på skjøter og koblinger
- Skjermingsdørdesign og kontakttilstand
- Strøm- og signalfiltrering
- Kabelgjennomføringsdesign
- Ventilasjonsbølgelederstruktur
- Jording og elektrisk integrasjon
- Installasjonsnøyaktighet og utførelse
Med andre ord er skjermingseffektivitet et resultat på systemnivå.-
Dette er spesielt viktig når man sammenligner ulike leverandører. To rom kan bruke lignende stålmaterialer, men gir forskjellige testresultater fordi deres dører, skjøter, filtre, kabelgrensesnitt eller installasjonsmetoder er forskjellige.
Av denne grunn bør en teknisk spesifikasjon definere den nødvendige skjermingsytelsen og frekvensområdet i stedet for bare å spesifisere veggmaterialet.
EMI Shielding Room vs. EMC Chamber
De to begrepene brukes noen ganger om hverandre, men de refererer ikke alltid til nøyaktig samme type anlegg.
Et EMI-skjermingsrom er først og fremst opptatt av å kontrollere elektromagnetisk interferens ved å isolere testmiljøet fra eksterne elektromagnetiske signaler og, avhengig av applikasjonen, forhindre intern generert interferens fra å slippe ut.
Et EMC-kammer kan innebære tilleggskrav for generering av kontrollert elektromagnetisk felt, antennesystemer, absorbere og spesifikke EMC-testkonfigurasjoner.
Riktig design avhenger derfor av hvilken testing som faktisk skal utføres inne i anlegget.
For et sensitivt målelaboratorium kan prioritet være elektromagnetisk isolasjon. For formell EMC-testing kan tilleggskrav gjelde for det interne testmiljøet og måleoppsettet.
Å forstå testmålet gjør det mye lettere å bestemme hvilken type skjermingsanlegg som faktisk er nødvendig.
Når trenger du et EMI-skjermingsrom?
Et EMI-skjermingsrom vurderes ofte når elektromagnetisk interferens kan påvirke målenøyaktighet, utstyrstesting eller påliteligheten til testdata.
Typiske bruksområder inkluderer elektronikktesting, EMC-relatert testing, forskningslaboratorier, testing av elektrisk utstyr, romfartsapplikasjoner og høyspenningstesting.
Kravet kan være spesielt viktig når utstyret som testes er følsomt for eksterne elektromagnetiske felt eller når testen i seg selv genererer elektromagnetiske signaler som ikke må forstyrre annet utstyr.
For applikasjoner med høy-spenning kan skjermingskravene bli betydelig mer krevende. Delvis utladningstesting innebærer for eksempel måling av svært små elektriske signaler i et miljø hvor ekstern interferens kan gjøre målingen vanskeligere. I slike prosjekter må skjermingsanlegget utformes rundt testsystemet i stedet for å behandles som et standardrom.
Det viktigste punktet: Design rommet rundt testen
Vår erfaring er at det mest nyttige spørsmålet i begynnelsen av et skjermingsprosjekt ikke bare er "Hvilken størrelse rom trenger du?"
Det er:
Hva vil skje inne i rommet, og hva må over skjermingsgrensen?
Svarene bestemmer mye av ingeniørarbeidet.
Størrelsen og utformingen avhenger av utstyret. Døren er avhengig av utstyrstilgang og driftsfrekvens. Kabelinnføringer avhenger av det elektriske systemet og målesystemet. Ventilasjon avhenger av varme- og luftstrømbehov. Skjermingsytelsen avhenger av det nødvendige frekvensområdet og testforholdene.
Når disse kravene er forstått, kan skjermingsstrukturen velges deretter.
Denne tilnærmingen er også viktig når du velger mellom et modulært skjermingsrom og et sveiset skjermingsrom. En modulær struktur kan være praktisk for visse laboratorie- og installasjonsforhold, mens en sveiset struktur kan være mer passende for store områder, krevende skjermingskrav eller kompliserte forhold på stedet.
Byggemetoden bør følge prosjektkravene snarere enn omvendt.
Hvordan verifiseres et EMI-skjermingsrom?
Et skjermingsrom skal ikke bare bedømmes etter utseendet etter installasjon.
Den endelige verifiseringen fokuserer normalt på skjermingseffektivitet over det spesifiserte frekvensområdet. Måleprosessen hjelper til med å identifisere om elektromagnetisk lekkasje forekommer på bestemte steder eller frekvenser.
Hvis resultatet er lavere enn forventet, må ingeniører undersøke hele skjermingssystemet. Problemet kan være en dørkontakt, skjøt, kabelgrensesnitt, filter, ventilasjonsstruktur eller annen diskontinuitet i stedet for selve hovedveggpanelene.
Dette er grunnen til at både installasjonskvalitet og slutttesting er viktige deler av et skjermingsprosjekt.
Et riktig konstruert EMI-skjermingsrom er til syvende og sist et kontrollert testmiljø. Verdien er ikke at den ser ut som en metallkapsling, men at den gir den elektromagnetiske isolasjonen som kreves for selve testarbeidet.
For produsenter og laboratorier som planlegger et nytt anlegg, er den mest effektive tilnærmingen å definere testkravene først, identifisere alle nødvendige grensesnitt og deretter designe skjermingsstrukturen rundt disse kravene. Det er det som gjør et EMI-skjermingsrom fra et enkelt kabinett til et fungerende ingeniørsystem.
