101 Tipps und Tricks zur EMI-Abschirmung

Prinzip der Abschirmung

1 Das Prinzip der Abschirmung besteht darin, eine leitfähige Schicht zu erzeugen, die das abzuschirmende Objekt vollständig umgibt . Dieses System wurde von Michael Faraday erfunden und ist als Faradayscher Käfig bekannt.

2 Idealerweise besteht die Abschirmschicht aus leitfähigen Blechen oder Metallschichten , die durch Schweißen oder Löten unterbrechungsfrei miteinander verbunden sind. Die Abschirmung ist optimal, wenn die Leitfähigkeit der verwendeten Materialien gleich bleibt. Bei Frequenzen unter 30 MHz beeinflusst die Metalldicke die Abschirmwirkung. Wir bieten auch verschiedene Abschirmmethoden für Kunststoffgehäuse an. Eine vollständige Abwesenheit von Unterbrechungen ist kein realistisches Ziel, da der Faradaysche Käfig von Zeit zu Zeit geöffnet werden muss, um Elektronik, Geräte oder Personen ein- oder aussteigen zu lassen. Öffnungen werden auch für Displays, Belüftung, Kühlung, Stromversorgung, Signale usw. benötigt.

3 Die Abschirmung wirkt in beide Richtungen, Gegenstände im abgeschirmten Raum werden vor äußeren Einflüssen abgeschirmt. (Abb. 3.1)

Abbildung 3.1: Die Abschirmung wirkt in beide Richtungen

4 Die Qualität des Käfigs wird als Verhältnis der Feldstärke in Volt/Meter (V/m) innerhalb und außerhalb des Käfigs ausgedrückt.

5 Es ist üblich , Feldstärkewerte in einer logarithmischen Skala (in dB) anzugeben .

6 Die Reduzierung ist abhängig von der Frequenz in Hz. Jede Frequenz hat eine Wellenlänge in Metern. Beispiel: 100 MHz = 100.000 kHz = 3 Meter. Eine genauere Erklärung finden Sie in der folgenden Tabelle.

Wellen

7 Eine Welle ist eine Kombination aus elektrischem Feld und magnetischen Feldern.
Eine elektromagnetische Welle besteht aus einem magnetischen Anteil, der von der elektrischen Stromstärke (Ampere) abhängt, und einem elektrischen Anteil, der von der elektrischen Spannung (Volt) abhängt. In der Nähe der Quelle (Nahfeld) dominiert der magnetische Anteil. In größerer Entfernung stehen der elektrische und der magnetische Anteil in einem festen Verhältnis zueinander (Fernfeld). (Abb. 7.1)

Abbildung 7.1: Wellenlänge vs. Frequenz

8 Die Materialstärke bestimmt, welche Frequenzen am Eindringen in den Käfig gehindert werden. Bei niedrigen Frequenzen wie 10 kHz (im Allgemeinen Nahfeld/Magnetfelder) ist eine 6 mm dicke Stahlschicht erforderlich, um eine Reduzierung um 80 dB zu erreichen. Eine Frequenz von 30 MHz kann jedoch bereits mit einer nur 0,03 mm dicken Kupferfolie abgeschirmt werden. Bei höheren Frequenzen im GHz-Bereich bestimmt die mechanische Festigkeit des verwendeten Abschirmmaterials im Allgemeinen die Dicke der Abschirmung.

9 Für sehr niedrige Frequenzen und Gleichstrom, wo das Magnetfeld dominiert, werden neben dicken Schichten auch spezielle Materialien wie Mu-Metall und Mu-Ferro-Legierungen benötigt. Darüber hinaus sind Kombinationen mehrerer Schichten erforderlich, um eine ausreichende Abschirmleistung zu erzielen. Bitte wenden Sie sich an unsere Ingenieure.

10 Wenn ein Draht eine Abschirmung durchdringt, die nicht vollständig mit der Abschirmung verbunden ist, wirkt er als Antenne und verringert die Abschirmleistung des Käfigs. Dies ist insbesondere bei höheren Frequenzen der Fall. (Abb. 10.1)

Abbildung 10.1: Drähte, die eine Abschirmung durchdringen

Warum das Faradaysche Käfigprinzip zur EMI-Abschirmung?

11 Umstände, unter denen eine EMI-Abschirmung implementiert werden muss

• Wenn ein Produkt staatliche Standards wie CE oder FCC erfüllen muss, die die Immunität und Kompatibilität von Produkten regeln.
• Die Vorschriften decken nicht die Anforderungen der täglichen Praxis ab
  (z. B. werden medizinische Instrumente in einer Entfernung von 3 Metern getestet, während sie in einem Umkreis von 15 cm verwendet werden).
• Für den militärischen Einsatz, z. B. bei EMP (elektromagnetischen Impulsen), ist eine zusätzliche Sicherheit erwünscht. – siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Tempest_(Codename)
• Empfindliche Instrumente oder Geräte sind vor störenden oder schädlichen Frequenzen zu schützen.
• Für empfindliche Mess- und Wiegegeräte wie Waagen und Benzinfördermittel müssen Vorschriften eingehalten werden.

12 Weitere Aspekte der Abschirmung

• Vorschriften zu ESD (elektrostatische Entladung)
• Vorschriften zu ATEX (Explosionsschutz)
• Blitzschutz / EMP / HEMP / NEMP
• Kurzschlussschutz / Vermeidung von Funken

13 Identifikationssysteme wie RFID (Radio Frequency Identification). Verhindern Sie, dass RFID Kontakt mit den Stationen aufnimmt.
Mehrere Frequenzbereiche, niedrigere Frequenzen sind für größere Entfernungen

• 125 kHz (Niederfrequenz)
• 13,56 MHz (Hochfrequenz)
• 860 bis 950 MHz (Ultrahochfrequenz)
• 2,45 GHz (Mikrowelle)

14 Medizinischer/persönlicher Schutz
Durch die Abschirmung bestimmter Frequenzen können strahlungsbedingte Erkrankungen verhindert werden. Schutzkleidung kann die Feldstärke je nach Dichte reduzieren. Hierzu gibt es persönliche Schutzausrüstung in Form von Schlafsäcken, Zelten etc.

So erzielen Sie eine optimale EMI-Abschirmung

15 Im Allgemeinen ist ein Schild, das aus mehreren Schichten oder Zonen besteht, günstiger herzustellen als ein Schild aus einer Hochleistungsschicht. Es ist einfach, drei Zonen zu erstellen:
STUFE I Das Bauteil auf der Leiterplatte wird durch eine Dose abgeschirmt. Abschirmung an der Quelle ( Abb. 15.1 )
STUFE II Die gesamte Leiterplatte ist durch Folie, Umhüllungen oder eine Box abgeschirmt ( Abb. 15.2 ) oder die Leiterplatte und alle daran angeschlossenen Kabel befinden sich innerhalb der abgeschirmten Box
STUFE III Oder das Außengehäuse ist ebenfalls abgeschirmt ( Abb. 15.3 ).

Abbildung 15.1: Abschirmung an der Quelle

Abbildung 15.2: Abschirmung der gesamten Leiterplatte

Abbildung 15.3: Abschirmung in drei Ebenen, siehe Tipp 16 – 24

Abschirmung an der Quelle

STUFE I 16 Quelle
Die Abschirmung an der Quelle stellt in der Regel die kostengünstigste Lösung dar. Im Allgemeinen kann die Quelle unerwünschter Strahlung durch Spannung und Strom durch eine oder mehrere Komponenten oder Verbindungen auf der Leiterplatte erzeugt werden.
Durch die Anwendung einer Abschirmung kann dies direkt an der Quelle reduziert werden.

LEVEL I 17 Clipmontage
Abschirmdosen werden mit SMD-Clips in verschiedenen Größen auf der Leiterplatte befestigt. Nach dem Reflow wird die Dose (ein Deckel mit daran befestigten Wänden) in die Clips eingesetzt und kann anschließend für Justierungen entfernt werden. ( Abb. 17.1 )

Abbildung 17.1: SMD-Clip zur Befestigung von PCB-Abschirmdosen

STUFE I 18 -Pin-Montage
Es gibt auch Systeme mit Pins für Durchgangslöcher oder Abdeckungen mit integrierten Pins, die direkt auf die Leiterplatte gelötet werden können. (Abb. 18.1)

Abbildung 18.1: Stiftmontage zur Befestigung von PCB-Abschirmdosen

STUFE I 19 Schildlayout
Um Kurzschlüsse mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu vermeiden, können Kühllöcher in der Abdeckung oder in den Stufen angebracht werden. (Abb. 19.1)
Abdeckungen können auch aus einem festen Teil auf der Leiterplatte (Zaun) und einer separaten Abdeckung bestehen, die auf diesen Zaun aufgeclipst wird. (Abb. 19.2 und Abb. 19.3)

Abbildung 19.1: Beispiel einer Schirmführung mit Bohrungen und Öffnungen für Kabel

Abbildung 19.2: Fester Teil auf der Leiterplatte (2. Zaun) und eine separate Abdeckung (1)

STUFE II 20 Abdeckung der gesamten Leiterplatte
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die gesamte Leiterplatte mit Abschirmmaterial zu bedecken. Dies kann entweder durch ein kleines, maßgeschneidertes Gehäuse in der genau richtigen Form oder durch einfaches Umwickeln oder Aufkleben des Materials um die Leiterplatte erreicht werden.
Folien, Textilien, Stretchmaterial und Wickelschirme lassen sich in der passenden Form einfach verarbeiten. Da es stets darauf ankommt, Kurzschlüsse zu vermeiden, können alle Materialien mit Isolationsschichten versehen werden.

Kabelschirmung

STUFE II 21 Kabel im Gehäuse
Sobald die Leiterplatte abgedeckt ist, können auch die angeschlossenen Kabel abgeschirmt werden. Je länger ein Kabel, desto höher ist sein Potenzial zur Abstrahlung niedriger Frequenzen. Die Abschirmung eines Kabels im Gehäuse verhindert zudem Übersprechen und macht das Gehäuse zu einem Hohlraum, der die Strahlung verstärkt. Um dies zu verhindern, kann das Gehäuse (teilweise) mit EM-Absorptionsmaterial laminiert werden. (Abb. 21.1)

Abbildung 21.1: Flachkabel, Rundkabel, Kabelbündel und Abzweige können geschirmt werden

LEVEL II 22 Für Rund- und Flachkabel produzieren wir Abschirmungen in Form von Hülsen, Ummantelungen, Schläuchen und Textilien, sodass alle Kabeltypen abgeschirmt werden können. Manche Kabelschirme müssen an beiden Enden geerdet werden, in der Regel ist es jedoch am besten, nur an einem Ende zu erden, um Gleichtaktströme zu vermeiden.

LEVEL III 23 Die Gehäuse selbst, d. h. das Rack, die Box, das Gehäuse, die metallisierte Box und der Faradaysche Käfig, bilden die Haupthülle des gesamten Systems und stellen gleichzeitig die Verbindung zur Außenwelt dar. Die Gehäuse sind mit Displays, Eingängen für Strom- und Signalleitungen sowie Kühlluftöffnungen ausgestattet. Weitere Informationen finden Sie im Gehäuse am Anfang dieses Artikels.

STUFE III 24 Elemente, die die Wirksamkeit eines Faradayschen Käfigs verringern können

• STUFE III A Nähte ( Abb. 24.1 ) 26 / 32
• STUFE III B Türen 45
• LEVEL III C Einträge 10 , 63/69
• STUFE III D Transparente Displays 70 / 74
• STUFE III E Lüftungspaneele 79
• LEVEL III F Kabel für die Stromversorgung 64 / 69
• LEVEL III G Kabel für Signale 65
• LEVEL III H Rohrleitungen für Flüssigkeiten, Luft, Heizung ( Abb. 24.2 ) 64 / 69
• LEVEL III I Kabel für optische Verbindungen 64 / 69

Abbildung 24.1: Beachten Sie, dass die Druckkraft auf die Gehäuseplatten nicht zu groß ist

Abbildung 24.2: Rohre aus leitfähigem Material müssen mit isolierenden Kupplungen versehen werden

Nähte

25 Es ist wichtig, dass die Leitfähigkeit der Naht mehr oder weniger mit der des Grundmaterials übereinstimmt, aus dem der Käfig besteht. Schweißen oder Löten funktionieren in der Regel am besten, aber für Stellen, die leicht geöffnet werden müssen, stehen mehrere mechanische Verbindungsmethoden zur Verfügung: Klemmen, Schrauben, Kleben, Abdichten und Kleben.

26Merkmale einer optimalen Naht

• Es ist flach und glatt 27
• Es hat die richtigen Abmessungen ( Abb. 26.1 ) 32
• Die Konstruktion ist steif genug ( Abb. 26.1 ) 41 / 44
• Es ist und bleibt korrosionsfrei ( Abb. 26.2 ) 33
• Wenn möglich, liegt es in einer einzigen Ebene

Abbildung 26.1: Beispiele für die richtigen Abmessungen und eine steife Konstruktion zur Vermeidung von Öffnungen

Abbildung 26.2: Eine EMI-Dichtung in Kombination mit einer Umweltversiegelung kann Korrosion und das Eindringen von Wasser in das Gerät verhindern

27 Eine besonders ebene Oberfläche kann durch maschinelle Bearbeitung und abschließendes Schleifen der Oberseite erreicht werden. Dies ist ein teurer Prozess und erfordert eine steife Konstruktion.

28 Um die Kosten zu senken, kann die Verbindung verbessert werden durch die Verwendung eines
leitfähige Dichtung , die alle Lücken füllt. Eine Dichtung kann auch zum Abdichten gegen Wasser oder zur Erfüllung anderer IP-Anforderungen verwendet werden. ( Abb. 26.1 ) ( Abb. 26.2 ).

29 Je weicher die Dichtung , desto mehr Toleranzen können ausgeglichen werden und desto leichter wird die spätere Konstruktion. ( Abb. 29.1 ).

Abbildung 29.1: Beispiel einer sehr weichen EMI-Dichtung, sodass mehr Toleranz möglich ist

30 Wenn mehr Toleranz zugelassen wird , kann eine weniger genaue Produktionsmethode verwendet werden und die Produktion wird kostengünstiger. ( Abb. 29.1 ).

31 Eine leichtere Konstruktion lässt sich auch durch kleinere Abstände zwischen den Befestigungen realisieren: Dies führt zu mehr Scharnieren, mehr Schlössern und mehr Bolzen. All diese zusätzlichen Elemente führen zu höheren Kosten und längeren Montage- und Demontagezeiten.

32 Richtige Dimensionierung Es ist möglich, eine IP-Dichtung in die EMI-Dichtung zu integrieren. Die IP-Dichtung auf der „Wasserseite“ schützt die EMI-Dichtung vor Korrosion.

Korrosionsschutz

33 In der Entwurfsphase ist es wichtig, die Umgebung festzulegen.
Dabei macht es einen Unterschied, ob die Konstruktion nur Feuchtigkeit standhalten muss oder auch der Einwirkung von Wasser (ggf. sogar Salzwasser), Nebel oder Kondenswasser, beispielsweise beim Transport, standhalten muss.

34 Ist das Metall des Gehäuses korrosionsempfindlich , kann eine Veredelung mit z. B. Nickel und Chrom dazu beitragen, dass die Kontaktfläche die erforderliche Leitfähigkeit behält. Materialien wie Aluminium und verzinkter Stahl bilden eine Oxidationsschicht, die den Korrosionsprozess reduziert, aber weniger leitfähig ist.

35 Galvanische Korrosion
Auch wenn die Werkstoffe des Gehäuses korrosionsbeständig sind, ist es wichtig, dass sie nicht nur untereinander, sondern auch mit der Dichtung zusammenarbeiten ( Abb. 35.1 ).

Abbildung 35.1: Tabelle zur galvanischen Korrosion

36 Meer-/Wasserumgebung
Wenn die galvanischen Werte von Dichtung und Gehäusematerial in salzhaltiger Umgebung mehr als 0,3 Volt bzw. in einer Umgebung mit reinem Wasser mehr als 0,5 Volt voneinander abweichen, tritt galvanische Korrosion auf. Selbst 10 km vom Meer entfernt kann die Atmosphäre genauso salzig sein wie direkt an der Küste. Daher muss das geeignete Dichtungsmaterial ausgewählt werden (siehe Dichtungsauswahldiagramm).

37 Um die Schraubenlöcher herum sollte ausreichend Platz für eine Wasserdichtung vorhanden sein . Wasser darf niemals über die Schraubenlöcher an die EMI-Dichtung oder die Konstruktion gelangen. Alternativ kann eine zusätzliche Wasserdichtung in Form von Ringen um die Schrauben herum angebracht werden ( Abb. 37.1 ).

Abbildung 37.1: Beispiel einer EMV-/IP-Dichtung

38 Für kleine Teile , bei denen weniger Platz zur Verfügung steht, kann eine Dichtung aus z. B. elektrisch leitfähigem Gummi verwendet werden. Diese sind in Profilen und Platten erhältlich, die präzise auf die benötigten Abmessungen zugeschnitten werden können.

39 Bei größeren Teilen kann es effizienter sein, eine kombinierte Dichtung zu verwenden. Eine EMI-Dichtung mit einer Wasserdichtung aus Neopren, Silikon oder EPDM-Gummi. ( Abb. 39.1 )

Abbildung 39.1: Kombinierte Dichtung (Wasserdichtung kombiniert mit EMV-Dichtung)

40 Neopren hat recht gute flammhemmende Eigenschaften und ist temperaturbeständig von -40 bis +100 °C . EPDM-Kautschuk hält Temperaturen bis zu 120 Grad stand und eignet sich daher für den Motorraum von Autos.
Silikonkautschuk wird für Temperaturen bis 220 °C verwendet, ist für medizinische Anwendungen sterilisierbar und weich. Die Kautschuke können entweder in Form von Schaum oder Mousse oder als festes Produkt hergestellt werden.

Faustregeln für die Dichtungsauswahl, JE NACH GEHÄUSEART

41 Sehr kleine Bauweise (kleiner als 150 x 150) mit gegossenen, geformten oder bearbeiteten Nuten: Geeignet sind leitfähige Profile, O-Ringe oder geschnittene Dichtungen aus hochleitfähigem Gummi ( Abb. 41.1 ).

Abbildung 41.1: Nutkonstruktion mit leitfähiger O-Ring-Dichtung

42 Geeignet sind kleine Konstruktionen (ca. 200 x 200 mm) mit mehreren Dichtungsschirmen, bestehend aus Metalldraht, der von oben nach unten durch einen weichen Silikonkautschuk mit einer Dicke von 2–3 mm verläuft ( Abb. 42.1 ).

Abbildung 42.1: Beispiele für Dichtungslösungen für kleine Konstruktionen

43 Mittlere Konstruktion , verzinkter Stahl/Metall: Standardschild, Neoprenschaum mit Wasserdichtung, Mindestbreite ca. 4 mm und Dicke 2–3 mm. ( Abb. 43.1 ).

Abbildung 43.1: Beispiele für Dichtungslösungen für mittelgroße Konstruktionen

44 Vollformat-Rack mit Tür . Ultraweiche Doppelabschirmung mit separater Wasserdichtung oder gestricktes Netz über Silikonschlauch mit Wasserdichtung, V-Form mit zusätzlicher Wasserdichtung, Dicke 6–10 mm ist geeignet. Andere Produkte wie Fingerstreifen, textilbezogene Teile, Clip-on-Dichtungen oder kundenspezifische Hybriddichtungen sind geeignet. ( Abb. 44.1 )

Abbildung 44.1: Beispiele für Dichtungslösungen für größere Konstruktionen wie Server-Racks

Abgeschirmte Türen

45 Die Schließkraft einer abgeschirmten Tür/Faradayschen Käfigtür sollte so weit wie möglich reduziert werden, damit sie mit den Händen geöffnet werden kann. Weitere Informationen finden Sie unter 55

Abbildung 45.1: Aufbau einer abgeschirmten Tür

46 Dichtungsdicke
Ultraweiche Dichtungen tragen dazu bei, die Schließkraft sowie die Biegung der Tür zu begrenzen ( Abb. 29.1 ).

47 Als Anhaltspunkt: Bei einem Serverschrank von 600 x 2500 mm kann eine Dichtung mit 6 mm Dicke verwendet werden, bei einem Elektronikgehäuse von 200 x 600 mm ist eine Dichtung mit 6 x 4 mm optimal. Alle unsere Dichtungen sind auch mit einer Wasserdichtung erhältlich. Für ausreichende Stabilität sollte eine Dichtung breiter als höher sein.

48 Bei einer Schraubverbindung an Gehäusen, Türverkleidungen, Fenstern oder Lüftungsklappen ist die Schließkraft weniger wichtig. Je nach Plattendicke und Bolzenabstand sind 1-2 mm üblich und für die am häufigsten verwendeten Materialien ist amucor shield eine sehr gute Wahl.

49 Wenn das Gehäuse nur einen Randflansch hat und eine Wasserdichtigkeit sowie EMV-Abdichtung erforderlich sind, kann dies durch den Einsatz von Clip-on-Dichtungen erreicht werden. Von diesen Dichtungen wurden über 200 verschiedene Formen mit Netz- oder hochleitfähigen Textilkanten hergestellt. Die Montage erfolgt durch Klemmen. Wenn wir sie nach Kundenwunsch in Form schneiden, können sie sogar Winkel von 90 Grad bilden.

50 Für Instrumente und die Einführung hoher Ströme in eine Konstruktion fertigen wir über 2400 verschiedene Be-Cu-Fingerstreifen. Diese sind nicht in jedem Land zugelassen und können beschädigt werden, wenn sie in einer nicht ausreichend geschützten Konstruktion verwendet werden (Messerschneide).

51 Dichtungen können in Form eines Rahmens hergestellt werden , komplett mit Befestigungslöchern und selbstklebendem Streifen zur Befestigung, falls gewünscht. ( Abb. 51.1 ).

52 Um eine übermäßige Kompression einer Dichtung zu verhindern , können Kompressionsanschläge neben den Schraubenlöchern angebracht werden. Bei ausreichend Platz können Kunststoff- oder Metallringe (Kompressionsanschläge) in der endgültigen Dicke in die Dichtung integriert werden.

53 Zur einfachen Montage stehen Dichtungen in P-Form oder U-Form zur Verfügung. Diese Dichtungen lassen sich aufgrund ihrer Form leicht auf eine Felge montieren. ( Abb. 53.1 ).

54 Die L-förmige Dichtung kann in Konstruktionen verwendet werden, bei denen eine elektromagnetische Abdichtung mit Wasserdichtung erforderlich ist und nur ein Flansch vorhanden ist. Die maximale Kompression beträgt 30 % ( Abb. 54.1 ).

Abbildung 54.1: Beispielbild einer L-förmigen Dichtung

55 Um hohe Schließkräfte zu vermeiden, können V-förmige Dichtungen verwendet werden, die die Tür nicht in Öffnungsrichtung, sondern in Türrichtung klemmen, so dass nur die Reibungskraft als Schließkraft wirkt. ( Abb. 55.1 ).

Abbildung 55.1: V-förmige Dichtung zur Vermeidung hoher Schließkräfte

56 Bei Sonderkonstruktionen können unsere Sonderprofile zu einer optimalen Abdichtung beitragen.

57 Wasserdichte EMI-Dichtungen in beliebiger Form können aus Platten aus leitfähigem Gummi oder Mehrfachabschirmungen mit kleinen leitfähigen Drähten im Material ausgeschnitten werden. Sie weisen eine Kompression von 10–15 % auf ( Abb. 57.1 ).

Abbildung 57.1: Leitfähige Gummidichtungen können nach Kundenzeichnung in jede beliebige Form geschnitten werden

58 Leitfähiger Schaum hat eine offene Struktur und ist daher nicht wasserdicht, kann aber mit einer wasserdichten Neoprendichtung kombiniert werden.

59 Gestricktes Netz für militärische und niederfrequente Anwendungen ist aus Vollmetall (10–15 % Kompression) Neoprenschaum erhältlich, der mit gestrickten Metalldrähten überzogen ist, die eine Kompression von 30–40 % aufweisen. Mit Strick überzogene Silikonschläuche weisen eine Kompression von bis zu 50 % und eine geringe Kompressionskraft auf.

60 Die Gestrickdichtung kann in eine Nut eingepasst oder mit einer Rippe versehen werden, sodass sie verschraubt oder geklemmt werden kann.

61 Wenn Ihre Konstruktion keine Nut aufweist, kann die Dichtung aus gestricktem Drahtgeflecht auf selbstklebendes Gummi geklebt werden, um sie an Ort und Stelle zu halten.

62 Für Hochleistungsdichtungen zum Abdichten von Spalten beispielsweise in Faradayschen Käfigen für empfindliche Messungen können die Dichtungen in doppelter Ausführung hergestellt und in der Mitte verschraubt werden.

Kabelschirmung

63 Kabel, die in einen Faradayschen Käfig eintreten, können unerwünschte Signale in das Gehäuse hinein und aus dem Gehäuse heraus übertragen . Bei geschirmten Kabeln sollte der Kabelschirm das Kabel 360 Grad umschließen und über eine Kabelverschraubung oder eine Kabeleinführungsplatte mit dem Gehäuse verbunden sein. Kabeleinführungsschirme sind auch in wasserdichter und flammhemmender Ausführung erhältlich. Strom- und Signalleitungen sollten gefiltert werden, wenn die Frequenzen auf der Leitung nicht eindeutig sind. (Abb. 63.1)

Abbildung 63.1: Kabel, die in einen Faradayschen Käfig führen, können unerwünschte Signale übertragen

64 Filter für Strom, Signale und Daten . Eine Stromleitung aus dem öffentlichen Netz wirkt wie eine Antenne von enormer Länge und bringt viele unerwünschte Frequenzen mit sich. Sie muss vor dem Eintritt in den abgeschirmten Raum durch einen Filter „gereinigt“ werden. Dasselbe gilt für Signalleitungen und Rohre, die in das Gehäuse führen. Sie wirken wie eine Antenne und stören die Abschirmung. (Abb. 64.1)

Abbildung 64.1: Beispiel eines Netzfilters, der an der Wand eines Faradayschen Käfigs montiert ist

65 Die Abschirmung von Datenleitungen erfolgt durch die Umwandlung des Signals in Licht und die Übertragung des Signals über ein Glasfaserkabel durch einen Wellenleiter in den abgeschirmten Raum. Das Glasfaserkabel ist nichtleitend und überträgt keine unerwünschten Signale. ( Abb. 65.1)).

Abbildung 65.1: Beispiel eines Glasfaserkonverters kombiniert mit einem Wellenleiter

66 Ein Netz- oder Signalleitungsfilter sollte am Faradayschen Käfig geerdet werden, um eine niederohmige Verbindung zum Schirmkörper zu gewährleisten. Dies ist für die Ableitung unerwünschter Signale erforderlich.

67 Es empfiehlt sich, alle Filter nahe beieinander zu positionieren, die Signalleitungsfilter jedoch von den Stromleitungsfiltern zu trennen, um zu verhindern, dass Ströme durch die Käfigwand von den Stromleitungsfiltern die Signalleitungsfilter stören.

68 Das abgeschirmte Gehäuse bildet eine neue „Erde“ und sollte nur aus Sicherheitsgründen mit der gemeinsamen Erdung des Gebäudes verbunden werden. Dadurch wird verhindert, dass am Käfig Spannung gegenüber der Erde anliegt.

69 Wenn Sie zusätzlich zur Erdungsleitung des Gehäuses eine saubere Erdungsleitung in den Käfig einführen möchten , benötigen Sie für diese zusätzliche saubere Erdungsleitung auch einen Erdungsleitungsfilter.

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70 Produkte zur transparenten Abschirmung

• Gewebtes Netz 73
• Gewebtes Netz zwischen Platten aus Acryl, Polycarbonat oder Glas, an den Kanten verbunden (Kantenverbund) ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebtes Netz, vollständig zwischen Platten aus Acryl, Polycarbonat oder Glas laminiert ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebenetz zwischen Folie mit oder ohne Selbstklebung (Netzfolie) 73
• Indiumzinnoxid (ITO) auf Folie oder Glas, 4 oder 6 mm (transparente Folie) ( Abb. 74.1 ) 74
• Kupfergitter auf Folie, hohe Lichtdurchlässigkeit im Vergleich zur Abschirmleistung
• Hochleistungskombinationen der oben genannten Materialien, in Metall eingefasst mit Dichtungen für eine einfache Montage ( Abb. 75.1 ) 75
• Transparente Folie mit antistatischer Schicht (ESD-Folie)

71 Montage eines transparenten Fensters
Um eine gute Abschirmleistung zu gewährleisten, kann eine transparente leitfähige Abschirmung mit einer silbernen Kontaktschiene versehen werden. Einige Abschirmungen können mit einem fliegenden Netz hergestellt werden, sodass das fliegende Netz mit dem abgeschirmten Gehäuse verbunden werden kann. Das abgeschirmte Fenster sollte an allen Seiten vollständigen Kontakt mit dem Gehäuse haben, und zwar mithilfe von leitfähigem Klebstoff, leitfähigen Dichtungen, Klebeband mit leitfähigem Klebstoff oder, falls gewünscht, durch Klemmen mit einer Dichtung ( Abb. 71.1 ).

Abbildung 71.1: Beispielzeichnung einer Klemmkonstruktion zur Montage einer transparenten Abschirmlösung

72 Leitfähige Folien können mit sauber entfernbarem Selbstkleber auf einen Standardbildschirm oder ein Fenster geklebt werden. Stabilere transparente Abschirmungen können mit einem Rahmen hergestellt oder mit einer Lünette montiert werden.

Warnung
Eine 100%ige optische Korrektheit transparenter Schilder ist derzeit aufgrund des sogenannten Moiré-Effektes nicht möglich, so dass kleinere Störungen in Kauf genommen werden müssen.

Auswahl an transparentem Material

73 Netzfolie
Für die Abschirmung niedriger Frequenzen sind Abschirmgitter am besten geeignet. Sie haben eine geringere Lichtdurchlässigkeit als beispielsweise ITO-beschichtete Fenster und Folien, was für ein Display jedoch eher normal als problematisch ist. (Abb. 73.1)

Wenn die Folie auf einen Monitor aufgebracht wird und die Linien des Gewebes in der Folie nicht mit den Punkten des Monitors übereinstimmen, entsteht ein Newton-Ring-Effekt oder ein Moiré-Muster. Durch die Ausrichtung des Gewebes in einem bestimmten Winkel zwischen 17 und 45 Grad wird dieser Effekt minimiert. Bitte beachten Sie: Es gilt die physikalische Regel: Je feiner das Gewebe, je dunkler das Material, desto besser die Abschirmleistung.

Abbildung 73.1: Beispiel eines Folienfensters mit einfachem Netz (Netz auf der Oberseite eines Fensters befestigt) und eines Folienfensters mit gestuftem Netz (Netz zwischen zwei Glas- oder Kunststoffschichten)

74 ITO-Beschichtung
Die Indiumzinnoxid-Beschichtung erzeugt keinen Moiré-Effekt und bietet eine gute Abschirmung bei höheren Frequenzen. Das Produkt ist jedoch empfindlich gegenüber säurehaltigen Substanzen, wie sie beispielsweise in Fingerabdrücken vorkommen. Optional kann zum Schutz der ITO-Schicht eine Kunststofffolie aufgebracht werden ( Abb. 74.1 ).

Abbildung 74.1: Möglicher Aufbau eines ITO-Fensters

75 Rahmenfenster
Wir produzieren schlüsselfertige Abschirmfenster mit einer Dämpfung von bis zu und sogar über 100 dB, die direkt in einen MRT-Raum eingebaut werden können. Diese Fenster sind gerahmt und verfügen über mehrere Abschirmschichten, die alle miteinander verbunden sind. ( Abb. 75.1 ).

Abbildung 75.1: Beispiel eines gerahmten, einbaufertigen Hochleistungs-Abschirmfensters

Abschirmmethoden für Kunststoffgehäuse

76 Es ist möglich, eine Abschirmfolie im Gehäuseinneren anzubringen, die entweder ganz oder teilweise auf das Gehäuse geklebt wird. Durch die Verwendung steiferer Folien kann im Inneren des Kunststoffgehäuses eine abgeschirmte Box geschaffen werden, wenn keine spezielle Gehäuseform erforderlich ist. Die Kanten der vorgeschnittenen Folie können zur Erdung und/oder Befestigung genutzt werden.

77 Für Gehäuse mit komplexen Formen kann eine Abschirmfarbe oder ein Abschirmspray (in Dosen) verwendet werden. Die Farbe ist mit leitfähigen Metallpartikeln wie Nickel, Kupfer, Silber oder Kombinationen davon gefüllt.

78 Eine weitere Möglichkeit ist die Metallisierung unter Vakuum (Sputtern); diese kann auch partiell erfolgen. Da hierfür eine Vorrichtung benötigt wird, ist dieses Verfahren für kleine Stückzahlen nicht zu empfehlen. ( Abb. 78.1 ).

Abbildung 78.1: Beispiel für Kunststoffgehäuse mit Abschirmlack

79 Bei größeren Stückzahlen können die Teile einer galvanischen Behandlung unterzogen werden.

Lüftungspaneele

80 Innerhalb weniger Tage können wir Wabenlüftungspaneele nach Kundenzeichnung herstellen. Die Wabenstruktur wirkt wie Wellenleiter und lässt Luft durch, während sie elektromagnetische Wellen am Eindringen hindert.

Die Zellgröße der Waben beträgt 3,2 mm. Kombinationen mehrerer Schichten sind möglich, auch in Kreuzbauweise für höhere Leistungen. Eine Kreuzzellwabe besteht aus mindestens zwei Schichten Wabenmaterial, die versetzt und um 90 Grad zueinander gedreht sind. Dies führt zu einer guten Abschirmleistung unabhängig von der Polarisation der Wellen ( Abb. 80.1 ).

Abbildung 80.1: Beispiel einer kreuzzelligen Wabenlüftungsplatte

81 Zum Schutz vor Staub kann in die Lüftungsblende ein Staubfilter integriert werden. Alternativ kann der Staubfilter auch an der Gehäuseaußenseite montiert werden ( Abb. 81.1 ).

Abbildung 81.1: Von links nach rechts, Wabe mit Staubfilter, Kreuzzelle, Einzelzelle gerade, Einzelzelle 45 Grad schräg, Doppelschräge zum Schutz vor Abhören

82 Die kostengünstige Standardwabe besteht aus Aluminium, für spezielle Anwendungen wie EMP kann sie jedoch auch aus teurerem Weichstahl hergestellt werden ( Abb. 82.1 ).

Abbildung 82.2: Bild eines EMP-sicheren Wabenlüftungspanels

83 Ein Wabenlüftungspaneel kann auf Wunsch zur einfachen Montage gerahmt und vorgebohrt oder rahmenlos mit optionalem Pressflansch für kleinere Konstruktionen oder bei Montage des Wabenlüftungspaneels in einer Klemmkonstruktion hergestellt werden.

84 Für den Einsatz im Außenbereich kann die Wabe mit einer Nickel- oder anderen Beschichtung versehen werden. Dies dient dem Schutz der Wabenlüftungsplatte vor Umwelteinflüssen wie Korrosion. ( Abb. 80.1 ).

85 Um zu verhindern, dass Regentropfen in das Gehäuse fallen, können wir die Waben auch schräg anordnen (45 Grad sind Standard) ( Abb. 81.1 ).

86 Zwei schräg gegenüberliegende Lagen von Waben machen zudem das Eindringen von Metallstäben in den Käfig unmöglich und schützen so vor Stromschlägen.

87 Die Befestigung von gerahmten Waben kann über Durchgangslöcher oder Gewindebohrungen erfolgen, die in den Rahmen fließgebohrt werden, um eine gute Schraubenlänge zu erreichen. Fließbohren ist besser als die Verwendung von Nieten, die sich lösen können.

88 Waben können auch als Strömungsgleichrichter verwendet werden, da die Struktur des Wabenmaterials dafür sorgt, dass die Luft in eine feste Richtung geblasen wird.

89 Die Waben können optional mit einem Flansch versehen werden, sodass die Wabe nach der Montage eine einheitliche Form mit dem abgeschirmten Gehäuse bildet. ( Abb. 89.1 & Abb. 89.2 ).

Abbildung 89.1: Bild einer rahmenlosen Wabe

Abbildung 89.2: Zeichnung einer rahmenlosen Wabenkonstruktion

Kabel

90 Kabel von und zu einem abgeschirmten Gehäuse sollten auch dann abgeschirmt werden, wenn kein ausreichender Eingang wie Netzfilter verwendet wird.

91 Eine optimale Kabelabschirmung kann durch verschiedene Materialien erreicht werden, wie z. B. leitfähige, flexible Abschirmschläuche, Ummantelungen aus Metallgestrick, hochleitfähige Textilien oder Folien. Alle diese Materialien sind mit oder ohne Selbstklebeband erhältlich.

92 Der Kabelschirm sollte am Eingang des Schirms, der Wand oder des Korpus des geschirmten Gehäuses niederohmig angeschlossen werden . Dadurch entsteht nicht nur eine galvanische Verbindung, sondern auch eine hochfrequente Kopplung.
Am besten funktioniert eine vollständige 360-Grad-Verbindung um das Kabel. Dazu fertigen wir Kabeleinführungen ( Abb. 92.1 ).

Abbildung 92.1: Beispiel einer vollständigen 360-Grad-Verbindung um das Kabel

93 Innerhalb des Gehäuses können Kabel Strahlung abgeben, die durch den Hohlraum des Gehäuses verstärkt werden kann . Daher kann es wichtig sein, die Kabel auch im Gehäuse abzuschirmen. Kabelbinder und komprimierbare Kabelklemmstreifen können hilfreich sein, um eine gute Verbindung mit dem leitfähigen Metallanschluss des Kabels herzustellen.

Fingerstreifen

94 Um höhere Ströme für Eingangsplatten usw. zu übertragen , eignen sich Berylliumkupfer-Fingerstreifen sehr gut. Bitte beachten Sie, dass diese aufgrund des giftigen Berylliumanteils nicht in allen Ländern akzeptiert werden. Daher haben wir viele andere Arten leitfähiger Dichtungen entwickelt, die umweltfreundlicher und weniger empfindlich gegenüber Beschädigungen sind. Eine weitere gute Lösung ist das Anbringen von Maschendraht zwischen Eingangsplatte und Käfigwand.

95 Für Schraubverbindungen sind die gedrehten Fingerstreifen der Serie 2400 sehr beliebt. Sie lassen sich auf die Materialstärke der Fingerstreifen (z. B. 0,25 mm) komprimieren. Die meisten Ausführungen können mit einem selbstklebenden Streifen befestigt werden, um den Streifen an Ort und Stelle zu halten.

96 Für abgeschirmte Türen und Faradaysche Käfigtüren benötigen Sie einen größeren Kompressionsbereich. Diese finden Sie in der 2800er-Serie. Die Finger können geklemmt, gelötet oder geschraubt werden.

97 Die Clip-On-Montage-Fingerstreifen der Serie 2100 können auf gängige Metallplattenstärken wie 0,5, 0,8, 1 und 1,5 mm geklemmt werden . Einige verfügen sogar über Lanzen, damit sich der Streifen nicht so schnell löst.

98 Wenn ein großer Kompressionsbereich erforderlich ist , eignen sich möglicherweise unsere Snap-on-Fingerstreifen der Serie 2200 oder unsere Stick-on-Fingerstreifen der Serie 2300. Diese selbstklebenden Fingerstreifen können in die Konstruktion integriert werden.
Snap-on Fingerstrips können fest in Schlitzen Ihrer Konstruktion montiert werden, so dass auch eine Kompression von nahezu 0,25 realisiert werden kann. ( Abb. 98.1 ).

Abbildung 98.1: Aufsteckbare Fingerstreifen für Schlitzmontage und große Kompression

99 Für Sonderkonstruktionen sind bei der Serie 2500 die Finger im 90-Grad-Winkel montiert. (Abb. 99.1)

Abbildung 99.1: Beispiel einer technischen Zeichnung eines Fingers unter 90 Grad

100 Für die kreisförmige Montage verfügen die Finger der Serie 2600 über kugelförmige Spitzen auf der Oberseite des Fingers, sodass in jedem Winkel ein guter Punktkontakt besteht.

101 Für Gleit-, Dreh- und Bewegungsanwendungen wenden Sie sich bitte an unsere Spezialisten. Zur Vermeidung von Verschleiß steht ein leitfähiges Schmiermittel zur Verfügung.