نویز فیلتر چیست؟ با این قطعه رابط آشنا شوید

فیلتر (EMI FILTER) EMI و یا نویز فیلتر، یک دستگاه رابط الکترومغناطیسی است که به منظور از بین بردن تداخل درون خطوط سیگنال یا خطوط قدرت به کار می‌رود. فیلتر EMI تداخل سیگنال که توسط خود دستگاه یا عوامل بیرونی ایجاد می‌شود را از بین می‌برد و به ایمنی دستگاه در برابر سیگنال‌های الکترو مغناطیسی کمک می‌نماید.

بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی دارای نویز فیلتر (NOISE FILTER) می‌باشند که یا به صورت یک دستگاه جداگانه و یا به صورت تعبیه شده در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارکرد آن به این صورت است که فرکانس‌های الکترونیکی را که ممکن است با دستگاه‌های دیگر تداخل پیدا کند را کاهش می‌دهد.

نویز فیلتر رابط مغناطیسی و محافطتی

فیلتر نویز (Noise Filter) یا نویزگیر برق دستگاهی است که برای حذف نویز با فرکانس بالا استفاده می‌شود. نویز با فرکانس بالا از اینورتر که دستگاه تبدیل برق تجهیزات است ایجاد می‌شود و باعث اختلال در عملکرد و خرابی ارتباط دستگاه الکترونیکی منبع، دستگاه‌های الکترونیکی جانبی و غیره می‌شود.

جهت دریافت توضیحات بیشتر، از پادکست زیر استفاده کنید.

EMI یا تداخل الکترو مغناطیسی به عنوان سیگنال‌های الکترونیکی ناخواسته‌ای شناخته شده‌اند که از طرق مختلف (به عنوان مثال از منبع تغذیه) تولید می‌شوند و در سیستم انتشار می‌یابند. منبع تغذیه ولتاژ ورودی را به ولتاژ تنظیم شده DC تبدیل می‌کند و باعث کارکرد قطعات الکترونیکی دستگاه می‌گردد. این تبدیل ولتاژ در فرکانس‌های بالا از چند کیلوهرتز تا چند مگاهرتز انجام می‌گیرد.

روشنایی LED، کامپیوتر، درایور موتور، رله DC و شارژر باتری همه برای عملکرد خود به منبع تغذیه نیاز دارند. یک فیلتر EMI که برای منبع تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرد از چند القاگر و خازن تشکیل شده است که برای تشکیل مدار LC به یکدیگر متصل می‌گردند.

نحوه عملکرد نویز گیر برق شهر 

القاگر به ولتاژ DC جریان‌های با فرکانس پایین اجازه عبور می‌دهد و در عین حال جریان‌های ناخواسته و جریان‌های با فرکانس بالا و مضر را مسدود می‌نماید. خازن به کار رفته در نویز فیلتر یک مسیر با امپدانس پایین ایجاد می‌نماید و از ورود جریان‌های با فرکانس بالا به ورودی نویز فیلتر جلوگیری می‌کند و این جریان‌ها را یا مجدداً به منبع تغذیع برمی‌گرداند و یا از طریق اتصال به زمین منتقل می‌نماید.

نویز فیلتر می‌بایست علاوه بر کنترل نویز در سیستم الکترونیکی دارای استانداردهای ایمنی نیز باشد. درجه حرارت القاگر، حداقل فواصل الکتریکی میان خطوط، سیستم خنثی‌گر و سیستم زمین می‌بایست کنترل شوند و از استاندارد مناسبی برخوردار باشند. این امر خطر آتش سوزی و برق گرفتگی را کاهش می‌دهد. خازن‌ها نیز بسته به نوع قرار گرفتنشان در مدار به طور جداگانه گواهی ایمنی می‌گردند.

انواع مختلفی از فیلتر EMI وجود دارد که بر اساس نوع، ابعاد، آمپدانس، حداکثر مقاومت DC، ظرفیت خازنی و ظرفیت جریان طبقه بندی می‌شوند. مقادیر کلی برای ظرفیت خازنی در نویز فیلتر عبارتند از: 100 PF، 470 PF، 1 NF، 2.2 nF و 22 همچنین نویز گیر برق شهر با ظرفیت خازنی تا 27 μF نیز وجود دارد.

هنگامی که نویز فیلتر TDK در ورودی تغذیه یک دستگاه قرار داده می‌شود، تمامی نویزهای الکترومغناطیسی را که از طریق سیم‌های تغذیه ورودی به سمت دستگاه در حرکت باشند، از بین می‌برد.

نویز فیلتر تک فاز جهت اصلاح نویزهای EMI در مدارات و خطوط انتقال برق تک فاز با ولتاژ ورودی 220 ولت و فرکانس 50 تا 60 هرتز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع نویز و تاثیر آن بر عملکرد تجهیزات الکترونیکی

نویز الکتریکی جریان‌ها یا ولتاژهای ناخواسته‌ای هستند که در مدارهای الکترونیکی رخ می‌دهند و به عملکرد تجهیزات آسیب می‌رسانند یا دقت سیستم‌های کنترل را کاهش می‌دهند. از نظر مهندسی نویز فیلتر به چند دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• نویز فیلتر Common Mode (CM): بین هر یک از سیم‌ها و زمین رخ می‌دهد و به‌صورت سیگنال‌های با فرکانس بالا ظاهر می‌شود. خرید این نوع از نویز فیلترها باعث می‌شود، این نویز به حداقل برسید.
• نویز فیلتر Differential Mode (DM): بین دو خط فاز یا فاز و نول ایجاد می‌شود و اختلال در سیگنال‌های داده یا کنترل را به دنبال دارد. به دلیل حساسیت این نویزها باید در انتخاب نویز فیلتر مناسب آن دقت نمایید.

اثر نویز بر تجهیزات الکترونیکی به فرکانس، دامنه و مدت‌زمان پالس‌های نویزی بستگی دارد. برای مثال سیگنال‌های نویز فرکانس بالا (MHz و بالاتر) باعث تداخل با مدارهای دیجیتال، خطای شمارش پالس‌ها و ایجاد تداخل در پروتکل‌های ارتباطی می‌شوند. نویز فرکانس پایین (Hz تا kHz) معمولا نوسان ولتاژ و گرم شدن اضافه در قطعات قدرت را ایجاد می‌کند که در بلندمدت عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد.

در محیط‌های صنعتی، PLCها، اینورترها و موتورهای سروو حساس‌ترین تجهیزات به نویز هستند. حتی نوسانات کوچک و کوتاه‌مدت باعث خطای موقعیت‌یابی، توقف ناگهانی یا ریست شدن سیستم‌ها می‌شوند. برای نمونه در ماشین‌آلات “CNC”، نویز خطای میلی‌متری در حرکت محور را به وجود می‌آورد که به تولید قطعات معیوب یا آسیب مکانیکی منجر می‌شود.

برخی از کاربردهای نویز فیلتر یا فیلتر نویز گیر برق

کاهش نویز یک عملکرد رایج در پردازش تصویر دیجیتال یا نویزهای ایجاد شده در هنگام کار کردن یک دستگاه است. دقیقا زمانی که شما سعی می کنید تا تغییرات ناخواسته یا تصادفی در مقادیر پیکسل را از یک تصویر حذف کنید یا زمانیکه در عملکرد یک دستگاه نویزی ایجاد شده و کار را مختل کرده است.

نویز می‌تواند کیفیت عملکرد سیستم را کاهش داده و بر سودمندی آن برای حصول نتیجه تأثیر بگذارد. اگر قصد خرید نویز فیلتر را دارید باید با کاربردهای این محصول نیز آشنا شوید، در ادامه برخی از کاربردهای نویز فیلتر برای شما آورده شده است:

• خطوط داده
• خطوط تغذیه ثانویه برای تجهیزات ارتباطی دیجیتال، صوتی و تصویری
• مادربردهای کامپیوتر
• USB HUB
• چاپگر
• درایوهای دیسک سخت
• CD و DVD رام
• آداپتور AC
• دستگاه‌های الکترونیکی پخش موسیقی

طراحی و ساختار داخلی ‌نویز ‌فیلتر

درک عملکرد یک نویز فیلتر نیازمند بررسی دقیق اجزای داخلی آن است. هر نویز فیلتر از ترکیب هوشمندانه سلف‌ها، خازن‌ها و مقاومت‌ها تشکیل شده که با هماهنگی هم سیگنال‌های مزاحم را حذف می‌کند و جریان مجاز را عبور می‌دهند. سلف‌ها با ایجاد امپدانس در برابر تغییرات سریع جریان، نویزهای فرکانس بالا را محدود کرده، خازن‌ها مسیر فرکانس‌های ناخواسته را به زمین هدایت می‌کنند و مقاومت‌ها برای کنترل دامنه سیگنال‌ها و محافظت از مدار به کار می‌روند.

به‌طورکلی طراحی و ساختار داخلی نویز فیلتر به‌صورت زیر است:

• سلف (Inductor): ایجاد مانع برای تغییرات سریع جریان و کاهش نویزهای فرکانس بالا
• خازن (Capacitor): عبور سیگنال‌های DC و حذف فرکانس‌های مزاحم از طریق مسیر زمین
• مقاومت‌ها (Resistor): کاهش دامنه سیگنال‌های ناخواسته و محافظت از اجزای حساس

در نویز فیلترهای تک فاز، اجزای داخلی به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که جریان یک فاز را پاک‌سازی کنند و برای تجهیزات خانگی و برخی تجهیزات صنعتی کوچک مناسب هستند. در مقابل نویز فیلترهای سه فاز با سلف‌ها و خازن‌های قوی‌تر و مدارهای پیچیده‌تر، همزمان هر سه فاز را پوشش می‌دهند و برای خطوط قدرت صنعتی با تجهیزات حساس و موتورهای بزرگ کاربرد دارند. این تفاوت طراحی بر دقت و کارایی فیلتر در حذف نویزهای مزاحم تاثیر مستقیم دارد.

روش نصب ‌نویز ‌فیلتر برای عملکرد بهینه

برای اینکه بدانید اهمیت نویز فیلتر چیست و چگونه می‌تواند وظیفه خود را به بهترین نوع ممکن انجام دهد، حتما باید با روش نصب اصولی این قطعه آشنا باشید. این قطعه زمانی ارزش واقعی دارد که جریان‌های مزاحم از مسیر درست عبور کنند و سیگنال‌های مفید بدون تداخل باقی بمانند.

مراحل نصب اصولی شامل موارد زیر هستند:

1. اتصال به تغذیه: فیلتر باید مستقیما به ورودی منبع تغذیه متصل شود تا نویز از همان ابتدا کاهش یابد
2. رعایت قطب‌ها: در نویز فیلترهای تک فاز، فاز و نول باید به درستی به ترمینال‌های ورودی فیلتر متصل شوند
3. اتصال ارت (Grounding): ارت فیلتر باید به شاسی یا سیستم زمین مطمئن متصل شود تا جریان‌های مزاحم به‌صورت ایمن هدایت شوند
4. فاصله از کابل‌های حساس: فیلتر نباید در نزدیکی کابل‌های داده یا سیگنال‌های حساس قرار بگیرد تا از ایجاد نویز القایی جلوگیری شود
5. نصب در محیط خشک و تهویه مناسب: حرارت بیش از حد و رطوبت کارایی فیلتر را کاهش می‌دهند و باعث آسیب قطعات داخلی شوند

توصیه‌های تخصصی و نکات ایمنی هنگام استفاده از نویز فیلتر

برای بهره‌برداری ایمن و بهینه از نویز فیلتر، رعایت نکات فنی و ایمنی الزامی است. ابتدا باید از سالم بودن اجزای داخلی شامل سلف، خازن و مقاومت‌ها مطمئن شوید تا عملکرد فیلتر تحت هیچ شرایطی تحت تاثیر نباشد. اتصال ارت باید کاملا محکم و به سیستم زمین استاندارد متصل شود تا با هدایت جریان‌های مزاحم به شکل ایمن، خطر شوک الکتریکی یا آتش‌سوزی به حداقل برسد.

همچنین نصب فیلتر در محل مناسب بسیار مهم است. فیلتر نباید در کنار کابل‌های سیگنال حساس یا تجهیزات الکترونیکی قرار بگیرد؛ زیرا امکان ایجاد نویز القایی وجود دارد. در ضمن محیط نصب باید خشک، دارای تهویه کافی و دور از منابع حرارت و رطوبت شدید باشد. رعایت فاصله استاندارد از منابع نویز دیگر مانند موتورهای پرقدرت یا ترانس‌ها نیز اختلالات را کاهش می‌دهد.

سخن پایانی

در این مقاله ما با نویز فیلتر آشنا شدیم و این موضوع را برای شما روشن کردیم که در واقع نویز فیلتر چیست و چه کاربردها و مزایایی دارد. اگر شما می‌خواهید با انواغ مختلف این محصول آشنا شوید کافی است به سایت ما سر بزنید و خرید خود را به راحتی ثبت نمایید.