Більшість з нас звикли до електронних зручностей сучасного життя. Але мало хто з нас усвідомлює можливу небезпеку для обладнання та здоров’я, яку представляють гаджети, які змушують наш світ працювати.
Лінії електропередач, мобільні телефони, мікрохвильові печі, маршрутизатори Wi-Fi, комп’ютери та інші прилади посилають потік невидимих енергетичних хвиль. Електричні та магнітні поля (ЕМП) утворюються скрізь, де використовується електроенергія, в тому числі вдома та на робочому місці.
Електромагнітне випромінювання і сучасне обладнання та прилади не уживаються. Сильні електромагнітні поля можуть пошкодити електронні компоненти, позбавляючи програмування пристрої, тим самим роблячи їх непотрібними. Насправді, саме тому мандрівників застерігають не класти ключ-картки від кімнати в ту саму кишеню, що й їхні мобільні телефони. Електромагнітне поле, яке передається з вашого телефону, має достатньо потужності, щоб стерти програмування, що містяться на смужці ключ-картки.
Оскільки велика частина нашого життя пов’язана з електронікою, від друкованих плат у наших ноутбуках до внутрішньої роботи світлодіодних телевізорів, ризик втрати даних через сильні електромагнітні поля здається досить високим – але як це насправді працює?
Електроніка названа так тому, що вона функціонує, зберігаючи електричні заряди у вигляді електронів. Ці заряди потім відповідають за відкриття і закриття шляхів для струмів через ланцюги. Процесори зберігають і переміщують ці заряди між різними транзисторами для виконання обчислень і порівняння значень, тоді як жорсткі диски використовують наявність (або відсутність) електронних зарядів на окремих ділянках обертового магнітного диска для зберігання та отримання файлів. Електроніка контролює точне розташування цих зарядів.
Не дивно, що магніти випромінюють як позитивний, так і негативний магнітний заряд. Електромагніти підсилюються електричним струмом, що збільшує його магнітну силу. Коли досить потужний електромагніт потрапляє поблизу електронного обладнання, він впливає на електрони в транзисторах і секторах пам'яті жорстких дисків і модулів пам'яті. Він фактично відриває ці електрони, практично знищуючи програми, які вони складають. Без коду, необхідного для програми, пристрій не може функціонувати належним чином.
Внаслідок цих ризиків життєво важливо, щоб сильні електромагнітні поля не стикалися з делікатними друкованими платами. Під час процесу виготовлення друкованої плати, а також етапів складання друкованої плати необхідно вжити належних запобіжних заходів. Крім того, кінцеві користувачі повинні переконатися, що вони випадково не піддають свою дорогоцінну технологію будь-яким сильним електромагнітним силам. Оскільки на друковані плати припадає приблизно 30 % вартості будь-якого продукту, вам точно прийдеться заплатите за цю помилку!
Як захистити від електромагнітного випромінювання обладнання та прилади?
ЕМ-екранування (електромагнітне екранування) — це практика оточування електроніки та кабелів провідними або магнітними матеріалами для захисту від вхідного або вихідного випромінювання електромагнітних частот.
Екранування електромагнітного випромінювання проводиться з кількох причин. Найпоширенішою метою є запобігання впливу електромагнітних перешкод на чутливу електроніку. Металеві сітчасті щитки часто використовуються для захисту одного компонента від впливу на інший всередині конкретного пристрою. У смартфоні, наприклад, металевий щит захищає електроніку від передавача/приймача стільникового зв’язку. Радіаційні екрани в мобільних телефонах також зменшують кількість радіочастотної енергії, яку може поглинути користувач.
Щоб підвищити безпеку систем з повітряними зазорами, рекомендується використовувати ЕМ-екранування. Зазвичай фізична ізоляція та відсутність зовнішнього зв’язку вважалися достатніми для забезпечення їх безпеки.
Для екранування ЕМ випромінювання використовується ряд різних матеріалів і методів. Проводи можуть бути оточені металевою фольгою або екраном з оплетки, щоб блокувати помилкові електромагнітні дроти, що знаходяться в корпусі. Аудіодинаміки часто мають внутрішній металевий корпус, який блокує електромагнітні випромінювання, створювані драйверами, щоб вони не впливали на телевізори та іншу електроніку.
Спеціальні електропровідні фарби, сітки, тканини можна використовувати, щоб запобігти виходу електромагнітного випромінювання з мереж, щоб запобігти підслуховуванню або бездротовим атакам. Ці методи схожі на мініатюрну клітку Фарадея, яка може запобігти пошкодженню сигналу, що призведе до несподіваної роботи електроніки.
Електроніка також може мати з’єднання, відфільтровані на електромагнітне випромінювання за допомогою електронних компонентів, таких як конденсатори, наконечники та заземлені дроти, щоб мінімізувати вплив шуму електромагнітного випромінювання – навіть скручування проводів разом із заземленням може зменшити менші перешкоди.
Що використовується для екранування приладів від зовнішніх магнітних полів?
Без магнітного екранування велика частина сучасних складних електронних пристроїв була б, менш ефективною, а в деяких магнітних середовищах була б зовсім нефункціональною. Сучасні складні компоненти надзвичайно чутливі, а мініатюризація та щільна упаковка означають більшу вразливість до електромагнітної взаємодії. Це різке зростання вразливості компонентів може призвести до збою навіть найкращих інженерних рішень.
Електромагнітні перешкоди виникають із багатьох джерел. У деяких випадках навіть магнітне поле самої Землі може вплинути на правильне функціонування. Фонове випромінювання Землі, звичайно, є повсюдним, але не завжди враховується при проектуванні електронних систем і компонентів. До штучних джерел електромагнітного випромінювання належать постійні магніти або електромагніти, компоненти котушки, такі як трансформатори, соленоїди та реактори, двигуни та генератори змінного або постійного струму, неправильно заземлені кабелі, які пропускають великий постійний або змінний струм на частотах живлення. Ці кабелі можуть діяти як антени, які перемикають перехідні процеси на лінії електропередач. Утворені перешкоди вказують на те, що небажана енергія від електромагнітних полів потрапила в калібровані схеми.
Іноді небажане джерело електромагнітного випромінювання є очевидним і може бути піддане фільтрації або екрануванню лінії, що відповідає частоті та інтенсивності, що зустрічаються. Однак несподівані та непередбачувані джерела та комбінації не можуть бути проаналізовані так легко.
Екранування досягається шляхом розміщення спеціального матеріалу між джерелом поля та чутливими компонентами, на які впливає. Такий матеріал повинен бути як електропровідним, щоб запобігти проходженню електричних полів, так і достатньо проникним, щоб запобігти проходженню магнітних полів.
Після визначення джерела шкідливого поля один з практичних підходів до визначення необхідного екранування полягає в тому, щоб замовити термооброблену готову до використання магнітну екрануючу фольгу у спеціалізованого виробника. Екрануюча фольга доступна різної зручної ширини, довжини та міцності екранування для високих або низьких вимог до проникності з діапазоном електропровідності. Фольга легко і швидко ріжеться звичайними ножицями, а потім її можна вручну закріпити по потрібному контуру. Вона ідеально підходить для досліджень і розробок, у важкодоступних місцях або для невеликих чи надзвичайно компактних застосувань. Завдяки фользі багато проблем із екрануванням можна швидко вирішити.
Після ручного встановлення навколо компонента, який потрібно екранувати, фольгу можна закріпити на місці за допомогою простої клейкої стрічки. Товщину та кількість шарів можна визначити за допомогою звичайної процедури проб і помилок, або можна запитати спеціальну формулу розрахунку у виробника. Почніть з використання одного шару, а потім додайте шари, поки не буде досягнутий бажаний ефект екранування.
При використанні декількох шарів у стійких полях і на низьких частотах шар з низькою проникністю повинен бути найближчим до джерела поля. Таке розташування має тенденцію до збільшення щільності потоку екрануючих можливостей.
Постачальник засобів екранування надасть рекомендації щодо використання різних доступних видів термічної обробки, наприклад, той, який забезпечує легкість формування або обробок, які забезпечують максимальну механічно стабільну проникність або абсолютну максимальну проникність.
Ефективні методи захисту від електромагнітних випромінювань
Захистіть себе від електромагнітних полів стільникових телефонів, мереж WiFi тощо за допомогою інноваційних захисних матеріалів. Як використовувати спеціальні фарби, віконні плівки, тканини, балдахіни, штори та сітки?
Електромагнітне випромінювання легко проникає в будівлю з вікон (якщо скло не має металевого покриття) і певною мірою блокується стінами в залежності від товщини та типу конструкційного матеріалу.
Електромагнітні екрануючі матеріали – це спеціальні тканини, віконні плівки, сітки, шпалери та фарби, які завдяки особливому електропровідному складу відбивають понад 99 % випромінювання.
На вікна розміщують плівки з металевим покриттям або штори зі спеціальним переплетенням міді та срібла, що значно знижує рівень випромінювання від зовнішніх джерел (наприклад, вишок мобільного зв’язку), оскільки вікна є найбільш уразливими точками для проникнення електромагнітного випромінювання.
Фарбуючи стіни електромагнітною екрануючою фарбою, ми можемо досягти ще більшого зниження випромінювання в просторі, що зазвичай бажано, коли поблизу є їх джерела. Фарбу можна використовувати навіть на підлозі. Ці фарби забезпечують більш високі показники ослаблення випромінювання навіть для дуже високочастотного випромінювання, а також захищають від низькочастотних електричних полів (наприклад, від проводів, електроприладів тощо).
На стіни, які ще не оштукатурені, або на підлоги, які не викладені, можна розмістити спеціальну сітку з нержавіючої сталі. Ця сітка виготовлена з нержавіючої сталі, тому її можна легко використовувати на вулиці (наприклад, прибивати її до зовнішніх стін).
Електромагнітну екрануючу тканину, яка відбиває електромагнітне випромінювання, можна розмістити під диваном або ліжком, коли джерело випромінювання знаходиться нижче (наприклад, бездротовий модем від сусіда).
Практичні рішення для спалень пропонують екрановані балдахіни. Вони перешкоджають проникаючому випромінюванню з усіх боків, крім нижньої частини ліжка (але ви можете покласти під ліжко захисну тканину). З такими навісами ви отримуєте мінімальне порушення сну від поточних і майбутніх джерел електромагнітного випромінювання та робите щоденну перерву від електромагнітного забруднення.
Фактична швидкість ослаблення випромінювання залежить від відбиття, яке забезпечує кожен матеріал, а також від покриття поверхонь. Будь-яка неекранована пляма є потенційною точкою проникнення, яка може зменшити локальний або загальний результат проекту екранування.
Використання основних екрануючих матеріалів, які забезпечують рівень екранування 20 – 40 дБ (фарба, віконні плівки, штори, навіси та сітка) на понад 50 % поверхонь, зазвичай означає практичне зниження значень випромінювання більш ніж на 90 %. Для більш високих коефіцієнтів екранування > 99 % рекомендовано використовувати матеріали, які забезпечують ослаблення >50 дБ (спеціальні шпалери, балдахіни та штори), або комбінацію матеріалів (наприклад, штора та віконна плівка) і більший акцент на запобіганні неекранованих отворів.
Для захисту від зовнішніх джерел випромінювання найбільше зниження досягається за рахунок екранування вікон, стін і даху, звернених до джерела. Закриваючи інші сторони простору, ми також зменшуємо проникнення випромінювання через відображення. Екранування з усіх боків є запобіжним заходом захисту від можливості майбутньої присутності нових джерел випромінювання.
Рішення з електромагнітним екрануванням особливо рекомендуються в спальнях, тому що штучні електромагнітні перешкоди вважаються більш посилюючими під час критичних годин сну.
Де зазвичай застосовуються високочастотні електромагнітні екрануючі рішення?
- У будинках поруч щогли стільникового зв'язку, антени радіомовлення.
- У багатоквартирних будинках через наявність безлічі бездротових телефонів і бездротових мереж Інтернету.
- У густонаселених районах через наявність більшої кількості щогл стільникового зв'язку.
- На верхніх поверхах будинків, які більш схильні до будь-яких видів електромагнітного випромінювання, ніж на першому поверсі або підвальних приміщеннях.
- У школах, яслах, пологових, лікарнях, будинках престарілих тощо через більшу чутливість дітей, вагітних жінок, хворих та людей похилого віку до електромагнітного випромінювання.
- У готелях, спа, медичних центрах, клініках тощо, які хочуть створити нульові зони без електромагнітного випромінювання.
Екранні матеріали є єдиним рішенням для захисту від постійного зростання електромагнітного забруднення від щогл стільникового телефону, антен мовлення, мереж бездротового Інтернету (Wi-Fi), бездротових телефонів, супутників, радарів, мереж WI-MAX (Wi-Fi широкого діапазону), радіоаматорських антен, антен поліції, приватних охоронних компаній, транспортних компаній та мережі зв'язку таксі, розумні лічильники та різноманітні інші бездротові програми та пристрої.
