Большинство из нас привыкли к электронным удобствам современной жизни. Но мало кто из нас осознает возможную опасность для оборудования и здоровья, которую представляют гаджеты, заставляющие наш мир работать.
Линии электропередач, мобильные телефоны, микроволновые печи, маршрутизаторы Wi-Fi, компьютеры и другие устройства посылают поток невидимых энергетических волн. Электрические и магнитные поля (ЭМП) образуются везде, где используется электроэнергия, в том числе дома и на рабочем месте.
Электромагнитное излучение и современное оборудование и приборы не уживаются вместе. Сильные электромагнитные поля могут повредить электронные компоненты, лишая программирования устройства, делая их ненужными. На самом деле, именно поэтому путешественников предостерегают не класть ключ-карты от комнаты в тот же карман, что и их мобильные телефоны. Электромагнитное поле, которое передается с телефона, имеет достаточно мощности, чтобы стереть программирование, содержащиеся на полоске ключ-карты.
Поскольку большая часть нашей жизни связана с электроникой, от печатных плат в наших ноутбуках до внутренней работы светодиодных телевизоров, риск потери данных через сильные электромагнитные поля кажется достаточно высоким – но как это действительно работает?
Электроника названа так потому, что она работает, сохраняя электрические заряды в виде электронов. Эти заряды затем отвечают за открытие и закрытие путей для токов через цепи. Процессоры сохраняют и перемещают эти заряды между различными транзисторами для выполнения вычислений и сравнения значений, в то время как жесткие диски используют наличие (или отсутствие) электронных зарядов на отдельных участках вращающегося магнитного диска для хранения и получения файлов. Электроника контролирует точное расположение этих зарядов.
Неудивительно, что магниты излучают как положительный, так и отрицательный магнитный заряд. Электромагниты усиливаются электрическим током, что увеличивает его магнитную силу. Когда мощный электромагнит попадает вблизи электронного оборудования, он влияет на электроны в транзисторах и секторах памяти жестких дисков и модулей памяти. Он фактически отрывает эти электроны, практически уничтожая программы, которые они составляют. Без кода, необходимого для программы, устройство не может работать надлежащим образом.
В результате этих рисков жизненно важно, чтобы сильные электромагнитные поля не соприкасались с деликатными печатными платами. Во время процесса изготовления печатной платы, а также этапов сборки печатной платы необходимо принять надлежащие меры предосторожности. Кроме того, конечные пользователи должны убедиться, что они случайно не подвергают свою драгоценную технологию каким-либо сильным электромагнитным силам. Поскольку на печатные платы приходится примерно 30 % стоимости любого продукта, вам точно придется заплатить за эту ошибку!
Как защитить от электромагнитного излучения оборудование и приборы?
ЭМ-экранирование (электромагнитное экранирование) – это практика окружения электроники и кабелей проводными или магнитными материалами для защиты от входящего или выходного излучения электромагнитных частот.
Экранирование электромагнитного излучения производится по нескольким причинам. Наиболее распространенной целью является предотвращение воздействия электромагнитных помех на чувствительную электронику. Металлические сетки часто используются для защиты одного компонента от воздействия на другой внутри конкретного устройства. В смартфоне, например, металлический щит защищает электронику от передатчика/приемника сотовой связи. Радиационные экраны мобильных телефонов также уменьшают количество радиочастотной энергии, которую может поглотить пользователь.
Чтобы повысить безопасность систем с воздушными зазорами, рекомендуется использовать ЭМ-экранирование. Обычно физическая изоляция и отсутствие внешней связи считались достаточными для обеспечения безопасности.
Для экранирования ЭМ излучения используется ряд разных материалов и способов. Провода могут быть окружены металлической фольгой или оплеточным экраном, чтобы блокировать ложные электромагнитные провода, находящиеся в корпусе. Аудиодинамики часто имеют внутренний металлический корпус, блокирующий электромагнитные излучения, создаваемые драйверами, чтобы они не влияли на телевизоры и другую электронику.
Специальные электропроводящие краски, сетки, ткани можно использовать, чтобы предотвратить выход электромагнитного излучения из сетей, чтобы предотвратить подслушивание или беспроводные атаки. Эти методы похожи на миниатюрную клетку Фарадея, которая может предотвратить повреждение сигнала, что приведет к неожиданной работе электроники.
Электроника также может иметь соединение, отфильтрованное на электромагнитное излучение с помощью электронных компонентов, таких как конденсаторы, наконечники и заземленные провода, чтобы минимизировать влияние шума электромагнитного излучения – даже скручивание проводов вместе с заземлением может снизить меньшие помехи.
Что используется для экранирования приборов от наружных магнитных полей?
Без магнитного экранирования большая часть современных сложных электронных устройств была бы менее эффективной, а в некоторых магнитных средах была бы совсем нефункциональной. Современные сложные компоненты очень чувствительны, а миниатюризация и плотная упаковка означают большую уязвимость к электромагнитному взаимодействию. Этот резкий рост уязвимости компонентов может привести к сбою даже лучших инженерных решений.
Электромагнитные помехи возникают из многих источников. В некоторых случаях даже магнитное поле самой Земли может повлиять на правильное функционирование. Фоновое излучение Земли, конечно, повсеместно, но не всегда учитывается при проектировании электронных систем и компонентов. К искусственным источникам электромагнитного излучения относятся постоянные магниты или электромагниты, компоненты катушки, такие как трансформаторы, соленоиды и реакторы, двигатели и генераторы переменного или постоянного тока, неправильно заземленные кабели, пропускающие большой постоянный или переменный ток на частотах питания. Эти кабели могут действовать как антенны, переключающие переходные процессы на линии электропередач. Образовавшиеся препятствия указывают на то, что нежелательная энергия от электромагнитных полей попала в калиброванные схемы.
Иногда нежелательный источник электромагнитного излучения очевиден и может быть подвергнут фильтрации или экранированию линии, соответствующей частоте и встречающимся интенсивностям. Однако неожиданные и непредсказуемые источники и комбинации не могут быть проанализированы так легко.
Экранирование достигается путем размещения специального материала между источником поля и чувствительными компонентами, на которые оказывает влияние. Такой материал должен быть как электропроводным, чтобы предотвратить прохождение электрических полей, так и достаточно проницаемым, чтобы предотвратить прохождение магнитных полей.
После определения источника вредного поля один из практических подходов к определению требуемого экранирования состоит в том, чтобы заказать термообработанную готовую к использованию магнитную экранирующую фольгу у специализированного производителя. Экранирующая фольга доступна разной удобной ширины, длины и прочности экранирования для высоких или низких требований к проницаемости с диапазоном электропроводности. Фольга легко и быстро режется обычными ножницами, затем ее можно вручную закрепить по нужному контуру. Она идеально подходит для исследований и разработок, в труднодоступных местах или для небольших или компактных применений. Благодаря фольге многие проблемы с экранированием можно быстро устранить.
После ручной установки вокруг компонента, который нужно экранировать, можно закрепить фольгу на месте с помощью простой клейкой ленты. Толщину и количество слоев можно определить с помощью обычной процедуры проб и ошибок или можно спросить специальную формулу расчета у производителя. Начните с использования одного слоя, а затем добавьте слои, пока не будет достигнут желаемый эффект экранирования.
При использовании нескольких слоев в устойчивых полях и низких частотах слой с низкой проницаемостью должен быть ближайшим к источнику поля. Такое расположение имеет тенденцию к увеличению плотности потока экранирующих возможностей.
Поставщик средств экранирования предоставит рекомендации по использованию различных доступных видов термической обработки, например, обеспечивающих легкость формовки или обработок, обеспечивающих максимальную механически стабильную проницаемость или абсолютную максимальную проницаемость.
Эффективные методы защиты от электромагнитных излучений
Защитить себя от электромагнитных полей сотовой связи, сетей WiFi и т.п. можно с помощью инновационных защитных материалов. Для этого используются специальные краски, оконные пленки, ткани, балдахины, шторы и сетки.
Электромагнитное излучение может проникать в здание через окна (если на стекле нет металлического покрытия) и в какой-то степени оно блокируется стенами в зависимости от толщины и типа конструкционного материала.
Электромагнитные экранирующие материалы – это специальные ткани, пленки для окон, сетки, обои и краски, которые благодаря особому электропроводному составу могут отражают более 99 % излучения.
На окна размещают пленки с металлическим покрытием или шторы со специальным переплетением меди и серебра, что значительно снижает уровень излучения от внешних источников (например, вышек мобильной связи), поскольку окна являются наиболее уязвимыми точками для проникновения электромагнитного излучения.
Нанося электромагнитные экранирующие краски на стены можно добиться еще большего снижения излучения в помещении, что обычно желательно, когда вблизи есть их источники. Краску можно наносить даже на пол. Экранирующие краски обеспечат более высокий показатель ослабления излучения даже для высокочастотного излучения, а также защитят от низкочастотных электрических полей (например, от проводов, электроприборов и т.п.).
На не оштукатуренные стены, или на неуложенный пол можно разместить специальную сетку для экранирования. Эта сетка изготовлена из нержавеющей стали, поэтому ее можно легко использовать на улице на внешних стенах.
Практическое решения для спальни предлагают экранированные балдахины. Они препятствуют проникающему излучению со всех сторон, кроме нижней части кровати (но вы можете положить под кровать защитную ткань). С такими навесами вы получаете минимальное нарушение сна от текущих и будущих источников электромагнитного излучения и ежедневный перерыв от электромагнитного загрязнения.
Использование основных экранирующих материалов, обеспечивающих уровень экранирования 20 – 40 дБ (краска, оконные пленки, шторы, навесы и сетка) более чем на 50 % поверхностей, обычно означает фактическое снижение значений излучения более чем на 90 %. Для более высоких коэффициентов экранирования более 99 % рекомендуется использовать материалы, обеспечивающие ослабление >50 дБ или комбинацию материалов (например, штора и оконная пленка).
Решения с электромагнитным экранированием особенно рекомендуются в спальнях, так как искусственные электромагнитные помехи считаются более усиливающимися во время критических часов сна.
Где обычно используются высокочастотные электромагнитные экранирующие решения?
- В домах рядом мачты сотовой связи, антенны радиовещания.
- В многоквартирных домах из-за наличия множества беспроводных телефонов и беспроводных сетей Интернета.
- В густонаселенных районах из-за наличия большего количества мачт сотовой связи.
- На верхних этажах домов, более склонных к любым видам электромагнитного излучения, чем на первом этаже или подвальных помещениях.
- В школах, яслях, родильных, больницах, домах престарелых и т.д. из-за большей чувствительности детей, беременных женщин, больных и пожилых людей к электромагнитному излучению.
- В отелях, спа, медицинских центрах, клиниках и т.п., желающих создать нулевые зоны без электромагнитного излучения.
Экранные материалы являются единственным решением для защиты от постоянного роста электромагнитного загрязнения от мачт сотового телефона, антенн вещания, сетей беспроводного Интернета (Wi-Fi), беспроводных телефонов, спутников, радаров, сетей WI-MAX (Wi-Fi широкого диапазона), радиолюбительских антенн. , антенны полиции, частных охранных компаний, транспортных компаний и сети связи такси, умные счетчики и различные другие беспроводные программы и устройства.
