Receptores
de EMI
Os distúrbios
podem afetar apenas a fonte de alimentação de um equipamento
ou mesmo atravessá-la, causando degradação temporária
ou permanente do funcionamento daquele dispositivo
em particular.
O distúrbio
elétrico mais comum é o "burst" (rajada)
ou "EFT" (Electrical Fast Transient),
um ruído de alta freqüência que entra pela fonte do
equipamento afetando componentes, tais como reguladores
de tensão. As fontes são projetadas para filtrar somente
a ondulação (ripple) de baixa freqüência através
de capacitores eletrolíticos, portanto não filtram
o ruído de alta freqüência.
Os circuitos
digitais dos equipamentos utilizados em redes de computadores
são bastante vulneráveis ao burst, pois podem
interpretar os transientes como informação válida
e gerar uma operação ou comando errado (em redes de
automação industrial, acionamentos indevidos de relés,
motores, etc).
Caminhos
da EMI
Existem
três caminhos de EMI entre a fonte e a vitima: irradiação,
condução e indução. A EMI irradiada se propaga a partir
da fonte, através do espaço, para a vitima. Um sinal
conduzido viaja através de fios conectados à fonte
e a vitima. Já a indução ocorre quando dois circuitos
estão magneticamente acoplados.
A maioria
das ocorrências de EMI se dá através de condução,
ou alguma combinação de irradiação e condução. O meio
conduzido pode envolver qualquer cabo de alimentação,
entrada de sinal e terminais de terra de proteção.
Por exemplo, um sinal é irradiado pela fonte e captado
por um condutor anexado a vitima (ou diretamente pelo
circuito da vitima) e é então conduzido para dentro
da vitima. Já a EMI por indução é mais difícil de
ocorrer, mas não impossível. O modo de acoplamento
depende da freqüência e do comprimento de onda. Baixas
freqüências propagam-se facilmente por meios condutivos,
mas não tão eficientemente pelo meio irradiado. Altas
freqüências se propagam eficientemente pelo ar e são
bloqueadas pelas indutâncias do cabeamento.
Além
da irradiação não intencional, existe o problema de
irradiação intencional originadas em estações de rádio
e transmissores em geral. Quando o receptor está próximo
à fonte (campo próximo), campos elétricos e magnéticos
são considerados separadamente. Quando o receptor
está longe da fonte (campo distante), a irradiação
é considerada como eletromagnética combinada.
Modos
Diferencial e Comum
Os distúrbios
podem ser acoplados e conduzidos para o interior de
um equipamento por dois modos conhecidos: modo diferencial
(entre fases) e modo comum (entre condutores fase
e terra).
Figura
4 - Modos de acoplamento diferencial e comum
Cada
um destes modos de condução requer cuidados com tipos
de EMI diferentes. As correntes de modo diferencial
geralmente apresentam dois condutores facilmente identificáveis.
Em uma linha de energia de dois fios, por exemplo,
o sinal deixa o gerador em um fio e retorna pelo outro.
Quando os dois condutores estão muito próximos, eles
formam uma linha de transmissão e existe uma diferença
de fase de 180° entre seus respectivos sinais. É relativamente
simples construir um filtro que passe os sinais desejados
e elimine os sinais não desejados para a linha de
retorno. A maioria dos sinais desejados, tais quais
os sinais de TV dentro de um cabo coaxial são sinais
de modo diferencial
Detectando
a EMI
A EMI
pode ser detectada e medida com a utilização de aparelhos
específicos. Existem empresas especializadas nesta
área que efetuam a medição de interferências magnéticas
e identificam as suas respectivas fontes.
Para
se eliminar problemas de EMI e obter uma configuração
EMC, devemos inicialmente identificar a fonte de perturbação
eletromagnética, o mecanismo de acoplamento (como
que as perturbações eletromagnética geradas são acopladas
ao circuito) e a vítima (o circuito que está sendo
afetado). Então é possível estudar uma solução para
o problema trabalhando-se em um ou mais destes componentes
para se reduzir o ruído acoplado.
Entretanto,
a maioria dos casos de EMI é complexa e cada um destes
componentes apresenta um grande número de variáveis.
Por exemplo, deve-se verificar se o problema é causado
por harmônicos, sobrecarga fundamental, emissões conduzidas,
emissões irradiadas ou uma combinação de todos estes
fatores. O problema poderá ser atenuado com um filtro
(passa-baixa, passa-alta), choque de modo-comum ou
com filtro de linha de AC ou a combinação destes.
Aspectos como blindagem e os transformadores de isolamento
também devem ser observados.
Todas
essas questões devem ser levantadas durante o processo
de busca da melhor solução, mas com certeza, não encontraremos
em nenhum lugar a "receita" ideal. Cada
caso é um caso.
Técnicas
de proteção
O problema
da EMI pode ser resolvido através da intervenção na
fonte, no acoplamento ou no receptor, basicamente
de três formas:
Pela
supressão da emissão na fonte;
Fazendo
com que o caminho de acoplamento seja o mais ineficiente
possível
Tornando
o receptor menos susceptível ao ruído.
Figura
5 – Solucionando a EMI
Para
eliminar, ou pelo menos diminuir os efeitos da EMI,
existem diversos procedimentos que devem ser aplicados
ainda na fase de projeto de uma rede, os quais devem
ser implementados na fase de montagem/testes como:
Cuidados
com o aterramento interno e externo;
Utilização
de blindagem eletrostática;
Filtragem
(aplicação de filtros de linha);
Isolação;
Projeto
adequado do layout do cabeamento e dos demais
acessórios.
Para
a proteção de redes de computadores em geral contra
descargas atmosféricas e seus efeitos são usadas técnicas
onde o principal trabalho a ser desenvolvido reside
no mecanismo de acoplamento, uma vez que normalmente
não estamos aptos para modificar a fonte (as próprias
descargas) nem a vítima (uma unidade de equipamento).
Algumas
práticas úteis dizem respeito ao emprego de blindagens,
filtros, choques de modo comum, cuidados com o aterramento
e a utilização de baterias:
Blindagens
As blindagens
são usadas para determinar as fronteiras para a energia
irradiada. Finos filmes de cobre trançado e folhas
de metal são os materiais de blindagem mais comuns.
A efetividade da blindagem geralmente requer folhas
de metal sólido que encapsula completamente a fonte,
o circuito suscetível ou o equipamento. Pequenas descontinuidades,
tais quais buracos ou fendas, diminuem a efetividade
da blindagem. Adicionalmente, as superfícies em contato
entre as diferentes peças devem ser condutoras.
Filtros
O significado
maior da separação de sinais se baseia nas suas diferenças
de freqüência. Alguns filtros oferecem pouca oposição
para certas freqüências enquanto bloqueiam outras.
Os filtros
variam em características de atenuação, características
de freqüência e quanto à capacidade de manipular potenciais
diferentes. Os nomes dados aos vários filtros são
baseados na utilização de cada um. Por exemplo, os
filtros de linha de AC, algumas vezes chamados de
filtros de "força bruta", são usados para
filtrar energia de RF dos circuitos de alimentação
elétrica. Outro filtro, conhecido como filtro RC ou
"snubber", são dispositivos eletrônicos
que têm a finalidade de filtrar qualquer tipo de variação
estranha na tensão. Ou seja, ele "desvia"
qualquer ruído que exista no sistema para o aterramento
da instalação.
Choques
de Modo Comum
Os choques
de modo comum são usados para ajudar na eliminação
de praticamente qualquer problema de interferência
em sistemas, desde TV a cabo e telefones, até a interferência
de áudio causada por RF captada nos cabos dos alto-falantes.
Os choques
de modo comum geralmente têm materiais de núcleo de
ferrite e o tamanho e material do ferrite são determinados
pela aplicação e freqüência. Por exemplo, um cabo
AC de alimentação com um conector acoplado não pode
ser facilmente enrolado em um pequeno núcleo de ferrite.
Aterramento
O aterramento
forma um ponto de referencia universal entre os circuitos
dos equipamentos eletro-eletrônicos, tornando-se um
importante componente de segurança de qualquer instalação
elétrica ou eletrônica. É parte integrante do sistema
de proteção contra raios e um componente crítico de
segurança para o cabeamento elétrico e lógico nas
edificações, quer sejam comerciais, industriais ou
residenciais.
O aterramento
adequado dos equipamentos e seus cabos de interligação,
bem como de filtros de proteção, é imprescindível
para o escoamento de ruídos e surtos provenientes
da rede elétrica e também para a criação de uma boa
referência de potencial elétrico. Adequadamente executado,
pode prevenir alguns problemas de EMI, especialmente
quando se trata de sistemas baseados em transmissão
via rádio, reduzindo, por exemplo, correntes harmônicas
e ruídos elétricos no cabo de alimentação da antena.
Baterias
Uma forma
prática e eficiente para diminuir a interferência
elétrica conduzida ao receptor pelo cabo AC é utilizar
baterias ou pilhas na alimentação. Nos casos comprovados
de interferência devido a fontes de conversão AC/DC
ineficientes, ou ausência de filtros de linha com
blindagem e aterramento adequado, é uma alternativa
a utilização de baterias (normalmente as automotivas)
como fonte de alimentação.
Conclusão
O estudo
da Interferência Eletromagnética está ganhando importância
com o avanço da tecnologia e com a proliferação de
equipamentos eletrônicos que emitem radiações eletromagnéticas
muitas vezes não conhecidas, coabitando com outros
muito susceptíveis.
Os motivos
das perturbações elétricas estão nos efeitos causados
pela EMI, que podem ser de origem interna e externa.
As perturbações de origem interna ocorrem dentro do
ambiente onde trafegam os cabos de dados e outros
tipos de cabos, como por exemplo, os de energia. As
perturbações de origem externa são causadas por ondas
eletromagnéticas externas que causam perturbações
diretamente nos cabos de dados ou indiretamente nestes,
como as ondas de rádio, TV, telefones celulares, etc.
Atualmente
existem entidades internacionais responsáveis por
"policiarem" o nível de emissão de EMI dos
equipamentos comercializados no mercado. Estas entidades
estipularam parâmetros mínimos de interferências eletromagnéticas
que um equipamento pode emitir e quanto devem tolerar.
Vale lembrar que o fato dos equipamentos estarem dentro
desses parâmetros não significa que o sistema como
um todo esteja imune aos efeitos das interferências
eletromagnéticas. Em muitos casos um sistema dedicado
de proteção contra EMI se faz necessário.
Todas
as medidas citadas anteriormente são importantes para
minimizar os problemas da EMI e cada uma tem a sua
particularidade e merece um estudo mais detalhado
para o projeto. As perturbações provenientes de ondas
eletromagnéticas ou de cabos que transmitem outras
formas de energia ou sinal devem receber uma atenção
especial visando que se tomem medidas que venham a
atenuar ou eliminar tais perturbações. Para cada equipamento
pode ser aplicada uma medida diferente de acordo com
o tipo de funcionamento, as freqüências envolvidas
na operação, a potência de consumo ou gerada e até
o nível de qualidade de serviço (QoS) solicitado para
a rede. |