EMV-Abschirmung bei Gehäusen – damit sich Ihr Produkt in jedem Umfeld gut verträgt

EMV-Abschirmung sorgt dafür, dass elektronische Geräte weder durch elektromagnetische Strahlung gestört werden noch selbst andere Geräte stören.

„Bitte vergewissern Sie sich, dass elektronische Geräte wie Smartphones oder Tablets ausgeschaltet sind oder sich im Flugmodus befinden.“

Eine solche Durchsage haben Sie sicherlich schon einmal im Flugzeug gehört. Vielleicht haben Sie sich auch schon gefragt, was passieren würde, wenn ein Passagier (Sie würden sowas natürlich nicht tun) das Handy nicht in den Flugmodus schaltet, um während des Starts noch schnell ein paar Folgen der neusten, spannenden Serie zu streamen.

Die kurze Antwort: Ziemlich wenig. Wenn der Serienfan in der ersten Reihe säße, gäbe es schlimmstenfalls ein paar leichte Störsignale im Kopfhörer des Piloten.

Dass Flugzeuge nicht ständig wegen eingeschalteter mobiler Geräte abstürzen, liegt unter anderem an der effektiven EMV-Abschirmung der elektronischen Systeme. Die Bordelektronik erfüllt besonders hohe Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit.

EMV steht für elektromagnetische Verträglichkeit. Sie ist dann gegeben, wenn elektronische Geräte in unmittelbarer Nähe zueinander betrieben werden können, ohne sich gegenseitig durch elektromagnetische Strahlung zu beeinflussen.

Warum Fluggesellschaften trotzdem darauf bestehen, Mobiltelefone auszuschalten, hat heute eher mit Komfort als mit Sicherheit zu tun. Auch über den Wolken kann das ständige Klingeln der Handys einem ganz schön auf die Nerven gehen.

Auch wenn die Folgen elektromagnetischer Störungen bei Ihrem Produkt nicht so kritisch sind wie bei einem Flugzeug, sollten Sie sich über eine effektive EMV-Abschirmung Gedanken machen.

Fehlt eine wirksame Abschirmung, kann es zu zwei Problemen kommen:

• Ihr Produkt wird selbst durch externe Störquellen beeinträchtigt.
• Ihr Produkt wirkt als Störer und beeinflusst andere Geräte, Maschinen oder Sensoren.

Beides führt in der Praxis häufig zu Fehlfunktionen, Reklamationen oder Ausfällen beim Kunden.

Elektronische Geräte unterscheiden sich stark in ihrem Störpotenzial und ihrer Störempfindlichkeit.

Rundfunksender besitzen beispielsweise ein hohes Störpotenzial, während Sensoren häufig besonders empfindlich auf elektromagnetische Einflüsse reagieren.

Damit es nicht dazu kommt, ist eine EMV-Abschirmung für Ihr Produkt wichtig.

Um diese Störungen zu vermeiden, ist eine EMV-Abschirmung für elektronische Produkte unerlässlich. Zusätzlich schreiben zahlreiche Normen eine grundlegende elektromagnetische Verträglichkeit vor.

Eine effektive EMV-Abschirmung lässt sich zum Beispiel einfach mit einem entsprechenden Gehäuse für das Produkt umsetzen. Dabei müssen Form und Materialien des Gehäuses bestimmten Anforderungen gerecht werden.

Als Grundregel der EMV-Abschirmung gilt jedoch: Das Gehäuse muss ringsum geschlossen und alle äußeren Komponenten müssen elektrisch leitend miteinander verbunden sein.

Schon kleine konstruktive Schwächen, etwa schlecht kontaktierte Türen, Fugen oder ungeeignete Oberflächenbeschichtungen, können die Abschirmwirkung deutlich reduzieren.

Eine wirksame EMV-Abschirmung bedeutet jedoch nicht, dass Ihre wertvolle Elektronik hermetisch eingeschlossen werden muss und dabei der Gefahr eines Hitzetodes ausgesetzt wird.

Belüftungsöffnungen sind möglich, wenn sie konstruktiv korrekt geplant werden.

Lochfelder mit einem Durchmesser von bis zu 3 mm, sowie abnehmbare Wände oder Türen für einen einfachen Zugang zur Elektronik, sind EMV-gerecht umsetzbar.

Wie kann eine EMV-Abschirmung bei einem Gehäuse nun konkret aussehen? Schauen wir uns verschiedene Möglichkeiten der EMV-Abschirmung doch einmal bei unterschiedlichen Gehäuse-Typen im Detail an.

19-Zoll-Baugruppenträger stellen besondere Anforderungen an die EMV-Abschirmung, da sie aus mehreren Komponenten bestehen, die elektrisch leitend miteinander verbunden werden müssen.

Sie bestehen aus Seitenwänden, Deck- und Bodenblechen, Profilen und Frontplatten. Für eine EMV-Abschirmung werden diese Teile aus korrosionsbeständigen Materialien gefertigt werden, deren Oberflächen elektrisch leitfähig sind. In Frage kommen dazu Materialien wie chromatiertes Aluminium, feuerverzinktes Stahlblech oder Edelstahlblech.

Um eine dauerhaft leitfähige Verbindung sicherzustellen, werden Deck- und Bodenbleche mehrfach mit den Seitenwänden verschraubt und mit den Profilen zusätzlich durch ein Labyrinth verbunden.

Vollständig geschlossen im Sinne der EMV-Grundregel ist der Baugruppenträger erst dann, wenn die Steckbaugruppen eingebaut sind. Falls Steckplätze leer bleiben, werden sie einfach mit Leerplatz-Abdeckungen geschlossen.

Eine EMV-gerechte Abschirmung ist erst dann vollständig, wenn alle Steckplätze geschlossen sind.

Bleiben Einschübe frei, müssen diese mit geeigneten Leerplatz-Abdeckungen verschlossen werden.

Damit auch die Verbindungsstellen zwischen Leerplatz-Abdeckungen und Steckbaugruppen zuverlässig abgeschirmt sind, werden sogenannte EMV-Federn verbaut. Diese Federn aus leitendem Metall stellen eine sichere, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Leerplatz-Abdeckungen und den Steckbaugruppen her.

Auch bei individuellen Blechgehäusen, die aus mehreren Teilen montiert werden, müssen für eine wirksame EMV-Abschirmung, die Teile so verbunden werden, dass sie eine geschlossene Einheit bilden.

Eine bewährte Lösung sind EMV-Textilbänder, die auf den Berührungsflächen von Seitenwänden, Deck- und Bodenblechen angebracht werden. Sie stellen sicher, dass die einzelnen Gehäuseteile großflächig elektrisch leitend verbunden sind.

Alternativ oder ergänzend können Verschraubungen oder gestanzte Kontaktknöpfe eingesetzt werden. Diese sollten in einem Abstand von etwa 30 mm angebracht werden, um eine gleichmäßige elektrische Verbindung entlang der Fugen sicherzustellen.

Die Grundregeln der EMV-Abschirmung gelten selbstverständlich auch für geschweißte und lackierte Gehäuse.

Besonders kritisch sind dabei die Bauteile, die nicht miteinander verschweißt sind, etwa Frontplatten oder Türen. In diesen Bereichen kommen EMV-Textilbänder oder Kontaktknöpfe zum Einsatz, um eine leitfähige Verbindung zwischen den Bauteilen herzustellen.

Achtung bei lackierten Gehäusen:
Beschichtungen auf den Berührungsflächen zwischen Teilen verhindern elektrische Leitfähigkeit. Kontaktflächen müssen daher vor dem Lackieren freigehalten oder nachträglich wieder freigelegt werden.

In der Praxis bedeutet das:

• Kontaktflächen werden vor dem Lackieren abgedeckt
• Nach dem Lackieren wird die Abdeckung entfernt
• Erst dann werden EMV-Textilbänder auf die blanken Stellen aufgeklebt

Um Korrosion an diesen lackfreien Stellen zu vermeiden, eignen sich Edelstahl oder Aluminium besonders gut. Nicht verwendet werden sollte dagegen feuerverzinktes Blech, das sich weniger gut für Schweißverbindungen eignet.

Diese Checkliste (Quelle: nach H. Lohrey im Magazin Elektropraktiker) fasst die wichtigsten Anforderungen für eine EMV-gerechte Gehäusekonstruktion kompakt zusammen.