Помехозащитные устройства. Помехоподавляющие фильтры
Помехозащитное устройство – это совокупность помехоподавляющих (помехозащитных) элементов, которые объединены в одно изделие.
Самыми распространенными устройствами для защиты от помех, использующимися в промышленности, являются:
- Электромагнитные экраны.
- Помехоподавляющие фильтры.
- Разделительные трансформаторы.
- Разрядники.
- Оптроны.
- Варисторы (ограничители перенапряжений).
- Гибридные разрядные сети.
- Искровые разрядники.
- Кремниевые лавинные диоды.
Помехоподавляющий фильтр – это устройство, предназначенное для уменьшения помех, которые создаются вторичным источником электропитания.
Пример схемы включения помехоподавляющего фильтра изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема включения помехоподавляющего фильтра. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - источник первичного электропитания; 2 - помехоподавляющий фильтр; 3 - источник вторичного электропитания.
Всего различают четыре основных класса помехоподавляющих фильтров:
- Режекторные фильтры.
- Фильтры нижних частот.
- Фильтры верхних частот.
- Полосковые фильтры.
Полосковые и режекторные фильтры предназначены для решения конкретных задач в области обеспечения надежного функционирования, совместимости, помехозащищенности аппаратуры, а также традиционных задач электромагнитной совместимости.
Для того, чтобы обеспечить необходимый уровень помехозащищенности информации и информационных сигналов, которые обрабатываются в специальных технических средствах, а также предотвратить утечку по каналам наводок и электромагнитных излучений применяются широкополосные LC-фильтры нижних частот, ферритовые помехоподавляющие устройства, комплектные кабельные изделия оборудованные защитными составляющими и элементы защиты средств отображения данных. Иногда используются активные фильтры на основе операционных усилителей. Это целесообразно, когда пассивные LC-фильтры становятся слишком громоздкими для понижения частоты среза до звуковых частот - дроссель становится слишком большого размера и массы, даже при небольшой емкости. В активных помехоподавляющих фильтрах операционным усилителем осуществляется преобразование импеданса подключаемой к нему RC-цепи - устройство ведет себя, как индуктивность.
Природа экранирующего действия. Электромагнитные экраны
Электромагнитное экранирование – это основной метод снижения интенсивности электромагнитных волн до заданного уровня.
Экранирование предназначено для ослабления воздействия магнитных, электрических и электромагнитных полей, с целью исключения их проникновения и негативного влияния на кабели, различные элементы и устройства, здания и помещения. Еще одно назначение экранирования заключается в подавлении исходящих из электронных и электрических устройств и средств помех, которые обусловлены полями. Экран устанавливается между приемником и источником помех и уменьшает напряженности магнитного и электрического полей за экраном. С физической точки зрения экранирование объясняется наведением на поверхности экрана электрического тока или заряда, поле которых накладываются на воздействующее, тем самым ослабляя его. Эффективность экранирования зависит от таких показателей, как магнитная проницаемость материала, из которого изготовлен экран, его конфигурация, размеры, а также частота поля.
Частично экранирование осуществляется благодаря поглощению поля материалом экрана, а частично отражением падающей волны. Еще одним важным фактором, который влияет на эффективность экранирования является наличие в экране отверстий и дефектов (трещины, оконные проемы, дверные проемы, вентиляционные отверстия, кабельные вводы, а также отверстия для элементов сигнализации и обслуживания. При организации электромагнитных экранов также стоит учитывать, что внутри объемов, защищаемых экранами, могут возникать резонансные эффекты, потому что абсолютно любой корпус устройства с проводящими может рассматриваться, как объемный резонатор.
Эффективность экранирования в экранируемом пространстве или на конце фильтруемого провода может быть рассчитана по формуле:
$Э = U/U’=I/I’=E/E’=H/H’$
где: U, U’; I, I’; E, E’; H, H’ - соответственно напряжение, токи, напряженности электрического и магнитного полей в экранируемом пространстве при наличии и отсутствии экрана.
В проводной связи эффективность экранирования принято выражать в неперах:
$В = lnЭ$
В радиотехнике эффективность экранирования выражается в децибелах:
$А=20lgЭ$
Правильный выбор способа экранирования, конструкции и материала электромагнитного экрана очень важен на начальном этапе проектирования, потому что он определяет возможность успешного прохождения испытаний на электромагнитную совместимость и качество разрабатываемых устройств.
