101 Tipps und Tricks zur EMI-Abschirmung

Abschirmungsprinzip

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

2 Idealerweise besteht die Abschirmschicht aus leitfähigen Metallblechen oder -schichten , die durch Schweißen oder Löten lückenlos verbunden sind. Die Abschirmung ist perfekt, wenn die Leitfähigkeit der verwendeten Materialien identisch ist. Bei Frequenzen unter 30 MHz beeinflusst die Metalldicke die Abschirmwirkung. Wir bieten auch verschiedene Abschirmmethoden für Kunststoffgehäuse an. Eine vollständige Unterbrechungsfreiheit ist nicht realistisch, da der Faraday-Käfig gelegentlich geöffnet werden muss, um Elektronik, Geräte oder Personen ein- oder auszubringen. Öffnungen werden außerdem für Displays, Belüftung, Kühlung, Stromversorgung, Signale usw. benötigt.

3. Die Abschirmung wirkt in beide Richtungen; Gegenstände im abgeschirmten Raum sind vor äußeren Einflüssen geschützt. (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 auf einer logarithmischen Skala (in dB) anzugeben .

6. Die Reduktion hängt von der Frequenz in Hertz ab. Jede Frequenz hat eine Wellenlänge in Metern. Zum 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 elektrischen und magnetischen Feldern.
Eine elektromagnetische Welle setzt sich aus einem magnetischen Anteil, der von der Stromstärke (Ampere) abhängt, und einem elektrischen Anteil, der von der elektrischen Spannung (Volt) abhängt, zusammen. In der Nähe der Quelle (Nahfeld) überwiegt der magnetische Anteil. In größerer Entfernung sind der elektrische und der magnetische Anteil in einem festen Verhältnis vorhanden (Fernfeld). (Abb. 7.1)

Abbildung 7.1: Wellenlänge vs. Frequenz

8 Die Materialdicke bestimmt, welche Frequenzen am Eindringen bzw. Austreten in den Käfig gehindert werden. Für niedrige Frequenzen wie 10 kHz (typischerweise Nahfeld/Magnetfeld) ist eine 6 mm dicke Schicht aus Baustahl erforderlich, um eine Dämpfung von 80 dB zu erreichen. Eine Frequenz von 30 MHz kann hingegen mit einer nur 0,03 mm dicken Kupferfolie abgeschirmt werden. Bei höheren Frequenzen im GHz-Bereich bestimmt die mechanische Festigkeit des verwendeten Abschirmmaterials in der Regel die Dicke der Abschirmung.

9. Bei sehr niedrigen Frequenzen und Gleichstrom, wo das Magnetfeld dominiert, sind neben dicken Schichten auch spezielle Materialien wie Mu-Metall und Mu-Ferrolegierungen erforderlich. Darüber hinaus sind Kombinationen mehrerer Schichten notwendig, um eine ausreichende Schirmdämpfung zu erzielen. Bitte wenden Sie sich an unsere Ingenieure.

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

Abbildung 10.1: Drähte, die eine Abschirmung durchdringen

Warum das Faraday-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 die Anforderungen der täglichen Praxis nicht ab.
  (z. B. werden medizinische Instrumente aus einer Entfernung von 3 Metern getestet, während sie innerhalb von 15 cm verwendet werden).
• Für militärische Zwecke ist zusätzliche Sicherheit erforderlich, z. B. gegen elektromagnetische Impulse (EMP). – siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Tempest_(codename)
• Empfindliche Instrumente oder Geräte müssen vor störenden oder schädlichen Frequenzen geschützt werden.
• Für empfindliche Mess- und Wägegeräte wie Waagen und Tankfüllgeräte müssen die entsprechenden Vorschriften eingehalten werden.

12 Weitere Aspekte im Zusammenhang mit der Abschirmung

• Vorschriften bezüglich ESD (elektrostatischer Entladung)
• Vorschriften bezüglich ATEX (Explosionsschutz)
• Blitzschutz / EMP / HEMP / NEMP
• Kurzschlussschutz / Funkenvermeidung

13. Identifikationssysteme wie RFID (Radio Frequency Identification). Verhindern Sie, dass RFID mit den Stationen in Kontakt tritt.
Mehrere Frequenzbereiche, niedrigere Frequenzen eignen sich 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 lassen sich strahlungsbedingte Erkrankungen verhindern. Schutzkleidung kann die Feldstärke je nach Dichte reduzieren. Zu diesem Zweck gibt es persönliche Schutzausrüstung wie Schlafsäcke, Zelte usw.

Wie man eine optimale EMI-Abschirmung erzeugt

15 Im Allgemeinen ist ein Schutzschild, der aus mehreren Schichten oder Zonen besteht, kostengünstiger herzustellen als ein Schutzschild aus einer einzigen Hochleistungsschicht. Es ist einfach, drei Zonen zu erstellen:
Ebene I: Die Komponente auf der Leiterplatte ist durch ein Gehäuse abgeschirmt. Abschirmung an der Quelle ( Abb. 15.1 ).
LEVEL II Die gesamte Leiterplatte ist mit Folie, Umhüllungen oder einem Gehäuse abgeschirmt ( Abb. 15.2 ), oder die Leiterplatte und alle daran angeschlossenen Kabel befinden sich innerhalb des abgeschirmten Gehäuses.
LEVEL III Das äußere Gehäuse 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 Tipps 16–24.

Abschirmung an der Quelle

STUFE I 16 Quelle
Eine Abschirmung direkt an der Quelle ist in der Regel die kostengünstigste Lösung. Unerwünschte Strahlung kann im Allgemeinen durch Spannung und Stromfluss in einem oder mehreren Bauteilen oder Verbindungen auf der Leiterplatte entstehen.
Durch den Einsatz von Abschirmungen lässt sich das Risiko direkt an der Quelle reduzieren.

LEVEL I 17 Clip-Montage
Die Abschirmgehäuse werden mit SMD-Klemmen, die in verschiedenen Größen erhältlich sind, auf der Leiterplatte befestigt. Nach dem Reflow-Löten wird das Gehäuse (eine Abdeckung mit angebrachten Wänden) in die Klemmen eingesetzt und kann anschließend zur Justierung wieder entnommen werden ( Abb. 17.1 ).

Abbildung 17.1: SMD-Klemme zur Montage von Leiterplatten-Abschirmgehäusen

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

Abbildung 18.1: Stiftbefestigung zur Montage von Leiterplatten-Abschirmgehäusen

LEVEL I 19 Schildlayout
Um Kurzschlüsse mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu verhindern, können Kühlöffnungen in der Abdeckung oder in Stufen eingebracht werden. (Abb. 19.1)
Die Abdeckungen können auch aus einem festen Teil auf der Leiterplatte (Rahmen) und einer separaten Abdeckung bestehen, die an diesem Rahmen befestigt wird. (Abb. 19.2 und Abb. 19.3)

Abbildung 19.1: Beispiel eines Schirmlayouts mit Löchern und Öffnungen für Kabel

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

LEVEL II 20 Abdeckung der gesamten Leiterplatte
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die gesamte Leiterplatte mit Abschirmmaterial zu umhüllen. Dies kann entweder durch ein kleines, passgenau gefertigtes Gehäuse oder durch einfaches Umwickeln oder Aufkleben des Materials um die Leiterplatte erfolgen.
Folien, Textilien, Stretchmaterial und Schlauchfolien, die in die passende Form zugeschnitten werden, lassen sich leicht anbringen. Da es stets wichtig ist, Kurzschlüsse zu vermeiden, können alle Materialien mit Isolierschichten versehen werden.

Kabelschirmung

LEVEL II 21 Kabel im Gehäuse
Sobald die Leiterplatte abgedeckt ist, können auch die angeschlossenen Kabel abgeschirmt werden. Je länger ein Kabel ist, desto höher ist sein Potenzial, niederfrequente Strahlung abzugeben. Die Abschirmung eines Kabels im Gehäuseinneren verhindert zudem Übersprechen und bewirkt, dass das Gehäuse als Hohlraum wirkt und somit 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 Abzweigungen können abgeschirmt werden.

LEVEL II 22 Für runde und flache Kabel fertigen wir Schirmungen in Form von Schläuchen, Ummantelungen, Rohren und Textilien, sodass alle Kabeltypen abgeschirmt werden können. Einige Kabelschirmungen 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 Gestell, die Box, das Gehäuse, die metallisierte Box und der Faraday-Käfig, bilden die Hauptabdeckung des gesamten Systems und stellen gleichzeitig die Verbindung zur Außenwelt her. Die Gehäuse sind mit Displays, Eingängen für Strom- und Signalleitungen sowie Lüftungsschlitzen ausgestattet. Weitere Informationen finden Sie im Fallbeispiel am Anfang dieses Artikels.

Stufe III: 24 Elemente, die die Wirksamkeit eines Faraday-Käfigs verringern können.

• STUFE III A Nähte ( Abb. 24.1 ) 26 / 32
• Ebene III B Türen 45
• LEVEL III C Einträge 10 , 63/69
• LEVEL III D Transparente Displays 70 / 74
• LEVEL III E Lüftungspaneele 79
• LEVEL III F Kabel für Stromversorgung 64 / 69
• LEVEL III G -Kabel für Signale 65
• Stufe 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 Anpresskraft auf die Gehäusewände 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 Nahtstelle annähernd derjenigen des Grundmaterials entspricht, aus dem der Käfig gefertigt ist. Schweißen oder Löten sind in der Regel die besten Methoden, aber für Stellen, die leicht geöffnet werden müssen, stehen verschiedene mechanische Verbindungsarten zur Verfügung: Klemmen, Schrauben, Kleben, Abdichten und Verkleben.

26 Merkmale einer optimalen Naht

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

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

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

27 Eine besonders ebene Oberfläche lässt sich durch maschinelle Bearbeitung und anschließendes Schleifen der Oberseite erzielen. Dies ist ein aufwändiges Verfahren und erfordert eine stabile Konstruktion.

28 Um die Kosten zu senken, kann die Verbindung durch die Verwendung von … verbessert werden.
Eine leitfähige Dichtung füllt alle Lücken. Eine Dichtung kann auch verwendet werden, um gegen Wasser abzudichten oder andere IP-Anforderungen zu erfüllen. ( Abb. 26.1 ) ( Abb. 26.2 ).

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

Abbildung 29.1: Beispiel einer sehr weichen EMV-Dichtung, um eine größere Toleranz zu ermöglichen.

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

31 Eine leichtere Konstruktion lässt sich auch durch geringere Abstände zwischen den Befestigungselementen realisieren: Dies führt zu mehr Scharnieren, Schlössern und Bolzen. All diese zusätzlichen Elemente verursachen höhere Kosten und längere Montage- und Demontagezeiten.

32 Richtige Dimension: 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 Umgebungsbedingungen zu spezifizieren.
Es macht einen Unterschied, ob die Konstruktion nur Feuchtigkeit standhalten muss oder auch Wasser (möglicherweise sogar Salzwasser), Nebel oder Kondensation, z. B. während des Transports.

34 Ist das Gehäusemetall korrosionsanfällig , kann eine Oberflächenbehandlung, z. B. mit Nickel oder Chrom, dazu beitragen, dass die Kontaktfläche die erforderliche Leitfähigkeit beibehält. Werkstoffe wie Aluminium und verzinkter Stahl bilden eine Oxidschicht, die den Korrosionsprozess verlangsamt, aber die Leitfähigkeit verringert.

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

Abbildung 35.1: Tabelle zur galvanischen Korrosion

36 Meeres-/Wasserumwelt
Wenn sich die galvanischen Werte der Dichtung und des Gehäusematerials in salzhaltiger Umgebung um mehr als 0,3 Volt oder in rein wasserhaltiger Umgebung um mehr als 0,5 Volt unterscheiden, tritt galvanische Korrosion auf. Selbst in 10 km Entfernung vom Meer kann die Atmosphäre genauso salzhaltig sein wie direkt an der Küste. Daher muss das geeignete Dichtungsmaterial ausgewählt werden (siehe Diagramm zur Dichtungsauswahl).

37 Um die Schraubenlöcher herum muss ausreichend Platz für eine Wasserdichtung vorhanden sein . Wasser darf niemals über die Schraubenlöcher an die EMV-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 für eine EMV-/IP-Dichtung

38 Für kleine Teile mit begrenztem Platzangebot kann eine Dichtung, z. B. aus elektrisch leitfähigem Gummi, verwendet werden. Diese sind als Profile und Platten erhältlich und können präzise auf die benötigten Abmessungen zugeschnitten werden.

39 Bei größeren Bauteilen kann die Verwendung einer kombinierten Dichtung effizienter sein. Eine EMV-Dichtung mit Wasserdichtung aus Neopren, Silikon oder EPDM-Kautschuk. ( Abb. 39.1 )

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

Neopren 40 besitzt 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 ist bis 220 °C temperaturbeständig, sterilisierbar für medizinische Anwendungen und weich. Er kann als Schaum oder Mousse oder als festes Produkt hergestellt werden.

Faustregeln für die Dichtungsauswahl, abhängig von der Art des Gehäuses

41 Sehr kleine Konstruktionen (kleiner als 150 x 150) Nuten, gegossen, geformt oder bearbeitet: Leitfähige Profile, O-Ringe oder ausgeschnittene Dichtungen aus hochleitfähigem Gummi sind geeignet ( Abb. 41.1 ).

Abbildung 41.1: Nutkonstruktion mit leitfähiger O-Ring-Dichtung

42 Kleine Konstruktionen (ca. 200 x 200 mm) mit Mehrfachdichtung, bestehend aus einem Metalldraht von oben nach unten durch einen weichen Silikonkautschuk mit einer Dicke von 2-3 mm, sind geeignet. ( Abb. 42.1 ).

Abbildung 42.1: Beispiele für Dichtungslösungen für kleine Konstruktionen

43 Mittlere Bauart , 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-Gestell mit Tür . Geeignet sind eine ultraweiche Doppeldichtung mit separater Wasserabdichtung oder ein gestricktes Gewebe über einem Silikonschlauch mit Wasserabdichtung, V-förmig mit zusätzlicher Wasserabdichtung, Dicke 6–10 mm. Alternativ können auch andere Produkte wie Fingerleisten, textilbezogene Teile, aufsteckbare Dichtungen oder kundenspezifische Hybriddichtungen verwendet werden ( Abb. 44.1 ).

Abbildung 44.1: Beispiele für Dichtungslösungen für größere Konstruktionen wie Serverschränke

Abgeschirmte Türen

45 Die Schließkraft einer abgeschirmten Tür/eines Faraday-Käfigs sollte so weit wie möglich reduziert werden, damit sie von Hand geöffnet werden kann. Weitere Informationen finden Sie unter 55.

Abbildung 45.1: Konstruktion einer abgeschirmten Tür

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

47. Nur als Anhaltspunkt: Für einen Serverschrank mit den Maßen 600 x 2500 mm kann eine 6 mm dicke Dichtung verwendet werden, und für ein Elektronikgehäuse mit den Maßen 200 x 600 mm ist eine Dichtung mit den Maßen 6 x 4 mm optimal. Alle unsere Dichtungen sind auch mit Wasserdichtung erhältlich. Für ausreichende Stabilität sollte die Breite einer Dichtung ihre Höhe übersteigen.

48 Bei Schraubverbindungen an Gehäusen, Eingangsklappen, Fenstern oder Lüftungsklappen ist die Schließkraft weniger wichtig. Je nach Blechdicke und Schraubenabstand sind 1–2 mm üblich, und Amucor Shield ist für die gängigsten Materialien eine sehr gute Wahl.

49 Wenn das Gehäuse nur einen Randflansch aufweist, aber eine Wasser- und EMV-Abdichtung erforderlich ist, kann dies durch aufsteckbare Dichtungen realisiert werden. Von diesen Dichtungen wurden über 200 verschiedene Formen mit einem Rand aus Gewebe oder hochleitfähigen Textilien hergestellt. Die Montage erfolgt durch Klemmen. Durch Zuschneiden nach Kundenwunsch lassen sich sogar Winkel von 90 Grad realisieren.

Für Instrumente und die Einführung hoher Ströme in Konstruktionen fertigen wir über 2400 verschiedene Beryllium-Kupfer-Fingerstreifen. Diese sind nicht in allen Ländern zugelassen und können beschädigt werden, wenn sie in unzureichend geschützten Konstruktionen (z. B. mit scharfen Kanten) verwendet werden.

51 Die Dichtungen können in Form eines Rahmens gefertigt werden , der auf Wunsch mit Befestigungslöchern und einem selbstklebenden Streifen zur Montage versehen ist. ( Abb. 51.1 ).

52 Um ein zu starkes Zusammendrücken der Dichtung zu verhindern , können neben den Schraubenlöchern Kompressionsanschläge angebracht werden. Bei ausreichendem Platz können Kunststoff- oder Metallringe (Kompressionsanschläge) in der endgültigen Dicke in die Dichtung integriert werden.

53 Zur einfachen Montage sind Dichtungen in P- oder U-Form erhältlich. Diese Dichtungen lassen sich aufgrund ihrer Form leicht auf einem Rand montieren ( Abb. 53.1 ).

Die L-förmige Dichtung 54 kann in Konstruktionen eingesetzt werden, bei denen EMV-Abschirmung mit Wasserdichtigkeit 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 eine hohe Schließkraft zu vermeiden, können V-förmige Dichtungen verwendet werden, die die Tür nicht in Richtung der Öffnung, sondern in Richtung der Tür einklemmen, sodass nur die Reibungskraft die Schließkraft darstellt. ( Abb. 55.1 ).

Abbildung 55.1: V-förmige Dichtung zur Vermeidung hoher Schließkräfte

56 Bei speziellen Konstruktionen können unsere maßgefertigten Profile dazu beitragen, eine optimale Abdichtung zu erzielen.

57 Wasserdichte EMI-Dichtungen in beliebiger Form können aus Materialplatten wie leitfähigem Gummi oder Mehrfachschirmung 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 gemäß Kundenzeichnung in jede beliebige Form zugeschnitten werden.

58 Leitfähiger Schaumstoff hat eine offene Struktur und ist daher nicht wasserdicht. Er kann jedoch mit einer wasserdichten Neoprendichtung kombiniert werden.

Für militärische und seltene Anwendungen ist ein gestricktes Netzgewebe (59) erhältlich, das aus Vollmetall (10–15 % Kompression) und Neoprenschaum besteht, der mit gestrickten Metalldrähten (30–40 % Kompression) ummantelt ist. Ein mit Strickgewebe ummantelter Silikonschlauch bietet bis zu 50 % Kompression bei geringer Kompressionskraft.

60 Die gestrickte Maschendichtung kann in eine Nut eingesetzt oder mit einer Lasche versehen werden, sodass sie verschraubt oder geklemmt werden kann.

61 Wenn in Ihrer Konstruktion keine Nut vorhanden ist, kann die gestrickte Drahtgewebedichtung auf selbstklebendes Gummi geklebt werden, um sie an Ort und Stelle zu halten.

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

Kabelschirmung

63. Kabel, die in einen Faraday-Käfig eingeführt werden, können unerwünschte Signale in das Gehäuse hinein und aus ihm heraus übertragen . Bei geschirmten Kabeln sollte die Schirmung das Kabel 360 Grad umschließen und mittels einer Kabelverschraubung oder einer Kabeleinführungsplatte mit dem Gehäuse verbunden werden. Die Kabeleinführungsschirmung ist auch in wasserdichter und flammhemmender Ausführung erhältlich. Strom- und Signalleitungen sollten gefiltert werden, wenn die Frequenzen der Leitungen nicht bekannt sind. (Abb. 63.1)

Abbildung 63.1: Kabel, die in einen Faraday-Käfig eingeführt werden, können unerwünschte Signale übertragen.

64 Filter für Strom, Signale und Daten . Eine vom Stromnetz kommende Stromleitung wirkt wie eine Antenne von immenser 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 ebenfalls wie Antennen und stören die Abschirmung. (Abb. 64.1)

Abbildung 64.1: Beispiel eines Netzfilters, der an einer Faraday-Käfigwand montiert ist

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

Abbildung 65.1: Beispiel eines faseroptischen Konverters in Kombination mit einem Wellenleiter

66. Ein Netzfilter oder Signalfilter sollte an den Faraday-Käfig geerdet werden, um eine niederohmige Verbindung zum Schirmgehäuse herzustellen. Dies ist erforderlich, um unerwünschte Signale abzuleiten.

67 Es ist am besten, alle Filter nahe beieinander zu positionieren, jedoch die Signalleitungsfilter 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 „Erdung“ und sollte aus Sicherheitsgründen mit der gemeinsamen Erdung des Gebäudes verbunden werden. Dadurch wird verhindert, dass am Käfig eine Spannung gegen Erde entsteht.

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

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70 Produkte für transparente Abschirmung

• Gewebtes Netzgewebe 73
• Gewebtes Netzgewebe zwischen Acryl-, Polycarbonat- oder Glasplatten, an den Rändern verbunden (randverklebt) ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebtes Netzgewebe, vollständig zwischen Platten aus Acryl, Polycarbonat oder Glas laminiert ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebtes Netzgewebe zwischen Folie mit oder ohne Selbstklebeschicht (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 Schirmdämpfung
• Hochleistungsfähige Kombinationen der oben genannten Materialien, in Metallrahmen mit Dichtungen zur einfachen Montage ( Abb. 75.1 ) 75
• Transparente Folie mit antistatischer Schicht (ESD-Folie)

71. Montage eines transparenten Fensters
Um eine gute Schirmdämpfung zu gewährleisten, kann eine transparente, leitfähige Schirmung mit einer Silberkontaktschiene versehen werden. Manche Schirmungen sind mit einem fliegenden Drahtgitter ausgestattet, das mit dem abgeschirmten Gehäuse verbunden werden kann. Das abgeschirmte Fenster sollte allseitig vollflächigen Kontakt zum Gehäuse haben. Dies kann durch leitfähige Klebstoffe, Dichtungen, Klebeband mit leitfähigem Klebstoff oder gegebenenfalls durch Klemmen mit einer Dichtung erfolgen ( Abb. 71.1 ).

Abbildung 71.1: Beispielzeichnung einer Klemmkonstruktion zur Montage einer transparenten Abschirmungslösung

72 Leitfähige Folien lassen sich mit rückstandsfrei entfernbarem Klebeband auf ein Standard-Gitter oder Fenster kleben. Stabilere, transparente Abschirmungen können mit einem Rahmen gefertigt oder mit einer Blende montiert werden.

Warnung
Aufgrund des sogenannten Moiré-Effekts ist es derzeit nicht möglich, transparente Schutzschilde zu 100% optisch korrekt herzustellen, daher müssen kleinere Störungen in Kauf genommen werden.

Auswahl des transparenten Materials

73 Mesh Folie
Für die Abschirmung bei niedrigen Frequenzen bieten Gitterschirme die beste Leistung. Sie weisen zwar eine geringere Lichtdurchlässigkeit auf als beispielsweise ITO-beschichtete Fenster und Folien, dies gilt jedoch bei einem Display als normal und nicht als Problem. (Abb. 73.1)

Wird die Folie auf einen Monitor aufgebracht und die Maschenstruktur der Folie stimmt nicht mit den Bildpunkten des Monitors überein, entsteht der Newtonsche Ringeffekt (Moiré-Muster). Durch Anpassen der Maschenstruktur an einen Winkel zwischen 17 und 45 Grad lässt sich dieser Effekt minimieren. Wichtig: Je feiner die Maschenstruktur, desto dunkler das Material und desto besser die Abschirmwirkung.

Abbildung 73.1: Beispiel eines einlagigen Maschenfolienfensters (Maschengewebe auf der Oberseite eines Fensters) und eines gestuften Maschenfolienfensters (Maschengewebe 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 Säuren, wie sie beispielsweise in Fingerabdrücken vorkommen. Optional kann eine Kunststofffolie zum Schutz der ITO-Schicht aufgebracht werden ( Abb. 74.1 ).

Abbildung 74.1: Möglicher Aufbau eines ITO-Fensters

75 gerahmte Fenster
Wir produzieren schlüsselfertige, abgeschirmte Fenster 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 Abschirmungsschichten, die alle miteinander verbunden sind ( Abb. 75.1 ).

Abbildung 75.1: Beispiel eines gerahmten, einbaufertigen Hochleistungs-Abschirmfensters

Abschirmungsmethoden für Kunststoffgehäuse

76 Es ist möglich, eine Abschirmfolie im Gehäuseinneren anzubringen, die entweder vollständig oder teilweise verklebt wird. Mit steiferen Folien lässt sich im Kunststoffgehäuse ein abgeschirmtes Gehäuse realisieren, wenn keine bestimmte Gehäuseform erforderlich ist. Die vorgeschnittenen Folienränder können zur Erdung und/oder Montage genutzt werden.

77 Für Gehäuse mit komplexen Formen kann eine Abschirmfarbe oder ein Abschirmspray (aus der Dose) verwendet werden. Die Farbe enthält leitfähige Metallpartikel wie Nickel, Kupfer, Silber oder Kombinationen dieser Metalle.

78. Metallisierung unter Vakuum (Sputtern) ist eine weitere Möglichkeit; diese kann auch partiell erfolgen. Da für dieses Verfahren eine Vorrichtung benötigt wird, ist es für kleine Produktionsmengen nicht empfehlenswert. ( Abb. 78.1 ).

Abbildung 78.1: Beispiel für Kunststoffgehäuse mit Abschirmfarbe

79 Teile können bei größeren Mengen einer galvanischen Behandlung unterzogen werden.

Lüftungspaneele

80 Innerhalb weniger Tage können wir Wabenlüftungspaneele nach Kundenzeichnung herstellen. Die Wabenstruktur wirkt wie ein Wellenleiter und lässt Luft durch, während sie gleichzeitig das Eindringen elektromagnetischer Wellen verhindert.

Die Zellengröße der Waben beträgt 3,2 mm, und Kombinationen mehrerer Lagen sind möglich, sogar in Kreuzkonstruktionen für höhere Leistung. Eine Kreuzzellen-Wabenstruktur besteht aus mindestens zwei Lagen Wabenmaterial, die versetzt und um 90 Grad zueinander gedreht sind. Dies führt zu einer guten Schirmdämpfung unabhängig von der Wellenpolarisation ( Abb. 80.1 ).

Abbildung 80.1: Beispiel eines wabenförmigen Lüftungspaneels mit Kreuzzellenstruktur

81 Zum Schutz vor Staub kann ein Staubfilter in die Lüftungsklappe integriert werden. Der Staubfilter kann auch an der Außenseite des Gehäuses montiert werden ( Abb. 81.1 ).

Abbildung 81.1: Von links nach rechts: Wabenstruktur mit Staubfilter, Kreuzzelle, gerade Einzelzelle, 45 Grad geneigte Einzelzelle, doppelt geneigte Zelle zum Schutz vor Abhören

82 Die standardmäßige, kostengünstige Wabenstruktur besteht aus Aluminium, kann aber für spezielle Anwendungen wie EMP auch aus Baustahl hergestellt werden, der teurer ist. ( Abb. 82.1 ).

Abbildung 82.2: Foto einer EMP-sicheren Wabenlüftungsplatte

83 Eine Wabenlüftungsplatte kann auf Wunsch gerahmt und vorgebohrt werden, um die Montage zu erleichtern, oder rahmenlos mit optionalem Pressflansch für kleinere Konstruktionen oder wenn die Wabenlüftungsplatte in einer geklemmten Konstruktion montiert wird.

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

85 Damit keine Regentropfen in das Gehäuse gelangen, können wir die Wabenstruktur auch schräg gestalten (45 Grad sind Standard) ( Abb. 81.1 ).

86 Zwei Lagen schräg angeordneter Wabenstrukturen, die einander gegenüberliegen, verhindern zudem, dass Metallstäbe in den Käfig eindringen und schützen so vor einem Stromschlag.

87. Die Montage von Wabenkernen mit Rahmen kann über Durchgangslöcher oder Gewindebohrungen erfolgen, die im Fließbohrverfahren in den Rahmen eingebracht werden, um eine optimale Schraubenlänge zu erzielen. Fließbohren ist besser als die Verwendung von Nieten, da diese sich lösen können.

88 Waben können auch als Strömungsgleichrichter eingesetzt 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 mit dem abgeschirmten Gehäuse eine Einheit bildet. ( Abb. 89.1 & Abb. 89.2 ).

Abbildung 89.1: Bild einer rahmenlosen Wabenstruktur

Abbildung 89.2: Zeichnung einer rahmenlosen Wabenkonstruktion

Kabel

90. Kabel von und zu einem abgeschirmten Gehäuse sollten ebenfalls abgeschirmt werden, wenn keine ausreichenden Eingangskanäle wie Netzfilter verwendet werden.

91 Eine optimale Kabelschirmung lässt sich mit verschiedenen Materialien wie leitfähigen, flexiblen Schirmschläuchen, Umwicklungen aus Metallgewebe, hochleitfähigen Textilien oder Folien erreichen . Alle diese Materialien sind mit oder ohne Selbstklebebeschichtung erhältlich.

92 Die Kabelschirmung sollte niederohmig am Eingang der Abschirmung, Wand oder des Gehäuses des abgeschirmten Systems angeschlossen sein . Dadurch wird nicht nur eine galvanische Verbindung hergestellt, sondern auch eine Hochfrequenzkopplung erzeugt.
Eine vollständige 360-Grad-Verbindung um das Kabel herum ist optimal. Zu diesem Zweck fertigen wir Kabeleinführungen an ( Abb. 92.1 ).

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

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

Fingerstreifen

94 Um höhere Ströme für Eingangsplatten usw. zu leiten , eignen sich Berylliumkupfer-Fingerstreifen sehr gut. Bitte beachten Sie, dass diese aufgrund des enthaltenen, giftigen Berylliums nicht in allen Ländern zugelassen sind. Daher haben wir viele andere Arten von leitfähigen Dichtungen entwickelt, die umweltfreundlicher und weniger anfällig für Beschädigungen sind. Eine weitere gute Lösung ist die Anbringung eines Drahtgewebes zwischen Eingangsplatte und Käfigwand.

95 Für Schraubverbindungen sind die gedrehten Fingerleisten der Serie 2400 sehr beliebt. Sie lassen sich auf die Materialstärke der Fingerleisten, z. B. 0,25 mm, komprimieren. Die meisten Ausführungen können mit einem selbstklebenden Streifen fixiert werden.

96 Für abgeschirmte Türen und Faraday-Käfigtüren benötigen Sie einen größeren Kompressionsbereich. Dieser ist bei den Fingern der Serie 2800 gegeben, die geklemmt, gelötet oder verschraubt werden können.

97 Die aufsteckbaren Fingerstreifen der Serie 2100 lassen sich an gängigen Metallplattenstärken wie 0,5, 0,8, 1 und 1,5 mm befestigen . Einige verfügen sogar über Lanzen, die ein schnelles Abrutschen des Streifens verhindern.

98 Bei einem breiten Kompressionsbedarf eignen sich unsere Snap-on-Fingerleisten der Serie 2200 oder unsere Stick-on-Fingerleisten der Serie 2300. Diese selbstklebenden Fingerleisten lassen sich in die Konstruktion integrieren.
Mit den Snap-on Fingerstrips lässt sich eine feste Montage in Schlitzen Ihrer Konstruktion erreichen, sodass auch eine Kompression von nahezu 0,25 realisiert werden kann. ( Abb. 98.1 ).

Abbildung 98.1: Aufsteckbare Fingerleisten für Schlitzmontage und hohe Kompression

99 Bei Sonderkonstruktionen sind die Finger der Serie 2500 unter einem 90-Grad-Winkel angeordnet. (Abb. 99.1)

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

100 Bei kreisförmiger Montage verfügen die Finger der Serie 2600 über sphärische Spitzen an der Oberseite des Fingers, sodass für jeden Winkel ein guter Punktkontakt gewährleistet ist.

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