I prodotti elettrici nascono con EMI (Interferenza Elettromagnetica). Le molteplici funzioni dei prodotti elettronici soddisfano le diverse aspettative delle persone, ma portano anche alla generazione di una serie di problemi di EMI che minacciano direttamente la salute delle persone e la sicurezza ambientale. L’effetto dell’EMI nel settore automobilistico è così evidente che influisce sulle prestazioni dei dispositivi radio esterni e, in una certa misura, crea interferenze verso i dispositivi elettronici all’interno dei veicoli. Pertanto, è molto necessario comprendere l’EMI e concentrarsi su alcuni accorgimenti per la progettazione dei circuiti automobilistici come misure preventive.
I problemi di EMI si verificano di solito nei prodotti elettronici. Possono essere riscontrati ovunque nei prodotti elettronici, tra dispositivi, componenti e sistemi elettronici. Le EMI derivano da molte cause, tra le quali ce n’è solo una fondamentale, ovvero l’interferenza da scariche elettrostatiche (ESD). Gli elementi che portano i circuiti elettronici a essere disturbati dall’elettricità statica riguardano due aspetti: parametri di distribuzione progettati in modo irragionevole nel circuito elettronico e fattori ambientali che riducono la stabilità dei circuiti, causando infine interferenze.
La resistenza EMI nel settore automobilistico deriva principalmente dai dispositivi elettrici presenti nelle auto. Le sue modalità di trasmissione comprendono la conduzione e la radiazione, mentre le sorgenti di interferenza includono l’interferenza della rete di circuiti, l’interferenza da scariche elettrostatiche e l’interferenza da radiazioni elettromagnetiche, ecc.
•Le interferenze della rete del circuito derivano principalmente dai dispositivi elettrici all'interno dei veicoli. Tali dispositivi generano segnali di impulsi di interferenza che vengono poi trasmessi sotto forma di onde elettromagnetiche lungo la rete, impedendo alle apparecchiature di ricezione radio circostanti di funzionare normalmente.
•L’interferenza da radiazione elettromagnetica si riferisce all’interferenza risultante da un cambiamento improvviso (impulso) che si verifica quando un circuito viene acceso o spento. Si manifesta in particolare nei carichi induttivi e capacitivi quando, nel momento transitorio di accensione e spegnimento, viene generata una tensione improvvisamente elevata, facendo sì che anche la frequenza di radiazione risulti elevata. Questo tipo di interferenza non solo influisce sui dispositivi di ricezione della radiazione a bordo, ma danneggia anche, in varia misura, i dispositivi elettrici automobilistici.
Tutte le tipologie di unità di controllo elettroniche utilizzate nei veicoli normalmente non funzionano se non viene fornita un’alimentazione elettrica stabile. Non appena si verifica una fluttuazione di tensione nel sistema di alimentazione, i moduli elettronici non saranno in grado di operare in condizioni normali.
Suggerimenti per la progettazione di circuiti automobilistici
Per evitare che i veicoli subiscano anomalie dovute all’EMI, è necessario adottare alcune misure preventive per impedire o ridurre l’EMI, in modo che i veicoli e i dispositivi elettronici automobilistici siano in grado di funzionare senza problemi.
Suggerimento 1: L’interferenza di conduzione elettromagnetica dovrebbe essere ridotta.
Le misure dettagliate nella progettazione dei circuiti automobilistici possono essere riassunte come segue:
•L'area effettiva di ciascun anello del circuito dovrebbe essere ridotta al minimo.
•Quando si tratta di EMI risultante dall’induttanza di dispersione del trasformatore, è necessario implementare una schermatura magnetica sul trasformatore. Inoltre, l’area effettiva di ciascun anello dovrebbe essere ridotta al minimo.
•Per i circuiti soggetti a gravi EMI, è possibile utilizzare linee doppie per trasmettere i segnali e ridurre le EMI.
Suggerimento 2: L’interferenza nella rete dei circuiti automobilistici dovrebbe essere vietata.
•I cavi che collegano i dispositivi elettrici automobilistici devono essere accorciati e NON devono essere paralleli o vicini tra loro.
•L'instradamento razionale dei conduttori svolge un ruolo essenziale nel prevenire le interferenze nella rete dei circuiti.
•La capacità di filtraggio dell’alimentazione dovrebbe essere aumentata aggiungendo un circuito di disaccoppiamento RC per ridurre l’accoppiamento del circuito.
Suggerimento 3: L'interferenza da radiazioni elettromagnetiche automobilistiche deve essere vietata.
•Dovrebbe essere implementata la protezione di rete R-C-D.
•È opportuno adottare efficaci misure transitorie di proibizione direttamente sulla sorgente di interferenza, che non solo riducono la radiazione elettromagnetica del carico capacitivo, ma proteggono e controllano anche i punti di contatto del carico capacitivo.
•Dovrebbe essere applicata una schermatura metallica.
Qualsiasi interferenza sul campo può essere impedita mediante metodi di schermatura.
•Nella gamma di frequenze di ricezione delle comunicazioni mobili, l’alluminio è solitamente scelto per la schermatura elettromagnetica. A causa dell’effetto pelle alle alte frequenze, la schermatura elettromagnetica non deve essere troppo spessa.
•È possibile applicare un motore senza contatto o un sistema di accensione senza distributore per eliminare le sorgenti di interferenza e ridurre la radiazione elettromagnetica.
Suggerimento 4: È necessario adottare schermature.
La schermatura svolge un ruolo efficace nel bloccare le interferenze elettromagnetiche. Di solito, come schermo si selezionano materiali ad alta conducibilità. È stato dimostrato che l’eccellente prestazione di schermatura dei campi ad alta frequenza dipende da materiali ad alta conducibilità come l’acciaio o l’alluminio, mentre quella dei campi a bassa frequenza dipende da materiali ad alta permeabilità magnetica come l’acciaio magnetico, il ferro e le leghe di berillio. Gli apparecchi che tendono a generare scintille o archi elettrici dovrebbero essere schermati con uno schermo metallico, in modo da eliminare gli effetti negativi sulla compatibilità elettromagnetica (EMC).
Suggerimento 5: Il filtraggio è anche un metodo efficace per controllare le EMI.
Il filtro è considerato il metodo più comunemente utilizzato per contrastare le EMI ed è in grado di resistere alle EMI che entrano direttamente attraverso il percorso del circuito. Si può riassumere che aumentare l’ampiezza del segnale è un metodo cruciale per l’anti-EMI. Per quanto riguarda i segnali deboli dei sensori, il circuito può essere amplificato con un aumento dell’ampiezza, il che ridurrà drasticamente le EMI.
EMI attivocircuito automobilisticoha molti effetti negativi sui componenti elettronici automobilistici. Non solo riduce la durata di vita dell’automobile, ma compromette anche la sicurezza di guida delle persone. Di conseguenza, si possono adottare numerose misure preventive per ridurre al minimo l’influenza delle EMI sui componenti elettronici del veicolo, garantendo la sicurezza di marcia e l’affidabilità dell’automobile.
