Czy mała dziura w klatce Faradaya drastycznie zmniejszyłaby jej skuteczność w blokowaniu zakłóceń?

28

Osłaniam gitarę, aby zminimalizować zakłócenia. Robię to za pomocą taśmy miedzianej z przewodzącym klejem i podłączam tę taśmę do uziemienia.

Nie wdając się w zbyt wiele szczegółów, powiedzmy, że jest małe miejsce, za którym tęsknię lub celowo zostawiam odsłonięte, ponieważ jest trudno dostępne, tak że klatka Faradaya nie jest całkowicie „uszczelniona” dookoła. Czy to drastycznie zmniejszyłoby skuteczność klatki, czy po prostu zmniejszyłoby ją proporcjonalnie do wielkości dziury?

Pytam, bo nic mi nie jest, jeśli jest trochę mniej skuteczny, ale jeśli to wszystko zrujnuje, włoży dodatkowy wysiłek.

Anthony
źródło
1
Muszę się zastanawiać, niewiele znając muzykę, jak bardzo wrażliwy jest ten przetwornik na zakłócenia? A może odwrotnie, powoduje zakłócenia?
Palenisko
3
@Hearth Rozumiem, że zależy to od rodzaju odbioru. Niektóre przetworniki (pojedyncze cewki) nie przyczyniają się do redukcji hałasu. Słyszałem historie o ludziach zbierających stacje radiowe za pomocą gitary.
Anthony
3
@ Toor Jeśli masz odpowiedź, musisz napisać ją w sekcji Odpowiedzi . Twoja obecna uwaga jest tylko przypadkową opinią i nie może zostać zweryfikowana przez społeczność ani zaakceptowana jako poprawna, ale nadal będzie pierwszą, którą wszyscy zobaczą, kiedy tu przyjadą.
rura
Spójrz na swoją kuchenkę mikrofalową. To klatka Faradaya (dzięki czemu możesz stać przed nią podczas biegu bez gotowania), ale widać przez drzwi ...
Sean
2
@Sean: Oczywiście, ale choć „w osłonie są dziury”, jest to dosłownie prawda, ale wprowadza w błąd, ponieważ sugeruje, że osłona jest zagrożona. Bardziej dokładne byłoby powiedzenie, że dziury są częścią osłony.
Ben Voigt

Odpowiedzi:

34

Klatki Faradaya dość często są wykonywane z siatki, a nie z blachy miedzianej, więc możesz sobie wyobrazić, że pojedynczy mały okrągły otwór nie pogorszy ogromnie skuteczności. Ale otwory w siatce muszą być znacznie mniejsze niż długość fali, którą próbujesz osłonić.

W szczególności liczy się największy wymiar otworu, a nie jego powierzchnia. Okrągły otwór 1 mm pozwoli na znacznie mniejszy wyciek niż szew o długości 10 mm, ale szerokości tylko 1 um.

The Photon
źródło
3
@MSalters, możesz również martwić się o sygnały RF wyższej częstotliwości przenoszące modulację audio lub kombinacje sygnałów RF z częstotliwościami uderzeń w zakresie audio.
Photon
3
@MSalters W jakim wszechświecie sygnał 60 Hz ma długość fali 15 metrów?
Dmitrij Grigoriew
4
@DmitryGrigoryev: co najmniej 15 metrów, ale rzeczywiście mogę zaostrzyć ten limit do co najmniej 15 kilometrów (dla fal 20 kHz). Tak, to w gruncie rzeczy królestwo, w którym lepiej traktować to jako elektrostatyczne. Uziem tę klatkę!
MSalters
4
@MSalters, także jeśli próbujesz ekranować coś przed częstotliwościami poniżej około 50 kHz, pamiętaj, że grubość ekranu musi być większa niż kilka głębokości skóry, co może nie być praktyczne w przypadku tak niskich częstotliwości.
Photon
3
@pipe, pamiętaj, że linie mikropaskowe nie promieniują dużo (przy odpowiednich częstotliwościach) i są ekranowane tylko z jednej strony. I to promieniowanie jest wzajemne (antena działa równie dobrze, odbierając, jak i transmituje). Tak więc „tarcza”, która otacza tylko jedną stronę konstrukcji, może (w granicach) zredukować promieniowanie z tej struktury.
Photon
15

Jeśli chodzi o rzeczywisty przypadek użycia:

Po zbudowaniu instrumentów muzycznych i eksperymentowaniu z tą taśmą w przeszłości mogę powiedzieć, że jest to strata czasu, jeśli używasz humbuckerów, ponieważ te przetworniki są zaprojektowane tak, aby anulować szum, a prawie całkowita strata czasu, jeśli masz dostaliśmy przetworniki z pojedynczą cewką, ponieważ większość przetworników obecnie ma ekranowane przewody. Jeśli wykonasz dobrą robotę, uziemiając garnki, mostek, walet itp., Wszystko będzie dobrze bez dodatkowej osłony. (Jak twoje lutowanie?)

Jeśli koniecznie musisz osłonić wnękę elektroniki, użyj farby przewodzącej, ponieważ możesz pomalować ją w każdym zakątku. W przypadku farby nie ma obszarów nakładania się taśmy, które mogą, ale nie muszą mieć dobrego kontaktu elektrycznego, i nie musisz się martwić, że klej do taśmy straci przyczepność, gdy zostawisz instrument w futerale w gorącym samochodzie, powodując przyklej taśmę do ściany wnęki i zewrzyj przewody (nie wiedząc o tym!).

Jeśli używasz starych przetworników z nieekranowanymi przewodami, możesz rozważyć umieszczenie przewodów między przetwornikiem a wnęką elektroniki w tubie z przewodzącej taśmy (po prostu zrób to z wystarczająco długiego kawałka taśmy) i uziemienie tego przyklej taśmą do korpusu doniczki, aby naśladować ekranowane nowoczesne przewody odbiorcze.

schadjo
źródło
9

Skuteczność osłony (z otworami i bez) będzie zależeć od częstotliwości, o które się martwisz, ponieważ maksymalny rozmiar otworów w klatce Faradaya powinien wynosić 1/10 długości fali lub mniej. Kontrola rzeczywistości: domowa kuchenka mikrofalowa działa na częstotliwości 2,4 GHz (długość fali 12,2 cm) i ma ekranowane okno z otworami 5 mm lub mniejszymi.

Jeśli mówimy o częstotliwościach audio, Twoim największym zmartwieniem będzie głębokość skóry miedzi, która wynosi około 8 mm przy 60 Hz, więc taśma miedziana (która często ma grubość 35 μm) jest zasadniczo przezroczysta dla takich fal.

Przy 1 MHz głębokość skóry będzie wynosić około 60 μm, więc może mieć wpływ kilka warstw taśmy miedzianej. Długość fali przy tej częstotliwości nadal wynosi około 300 m, więc małe dziury nie będą miały znaczenia. Pamiętaj, że jeśli znajdujesz się w otoczeniu, w którym obiekt mniejszy niż 1 metr odbiera znaczące zakłócenia przy częstotliwości 1 MHz, obiekty w pobliżu o długości ćwierćfalowej (75 m) powinny wyraźnie rezonować (tak jak w przypadku długich kabli metalowych „ śpiewaj „wystarczająco głośno, abyś mógł usłyszeć).

Przy 100 MHz folia miedziana jest naprawdę skuteczna (z głębokością skóry zaledwie 6 μm). Długość fali wynosi około 3 m, więc dziury o rozsądnych rozmiarach nie będą stanowić problemu.

Tylko jeśli oczekujesz, że promieniowanie w zakresie GHz zakłóci działanie gitary, dziury w tarczy mogą stać się problematyczne.

Dmitrij Grigoriew
źródło
2
Hm, wygląda na to, że muszę teraz zadać pytanie o całą tę głębokość miedzi i jak to wpływa na blokowanie ..
rura
5

Tak długo, jak rozmiar dziury jest mniejszy niż jedna długość fali, o którą się martwisz , ORAZ twój obwód ma co najmniej długość fali wewnątrz osłony, nic ci nie będzie (6,28 nepers tłumienia będzie twoje).

analogsystemsrf
źródło
2
Tylko mniej niż 1 długość fali? Antena szczelinowa o połowie długości fali promieniuje całkiem dobrze, prawda?
Photon
2
Powszechnie stosowaną zasadą jest to, że największy wymiar otworu musi wynosić mniej niż 1/10 długości fali promieniowania, o które się martwisz, aw zależności od zastosowania nawet to może być niewystarczające
lama
1
Zauważyłem, że zawarłem „A obwód ma co najmniej długość fali wewnątrz osłony”. To jest z serii Feynman Lectures.
analogsystemsrf
1

Klatki Faradaya nie są całkowicie zamkniętymi pudełkami. Podobnie jak klatki, mają luki. Rozmiar odstępu wpływa głównie na to, jakie długości fal będą mogły przenikać, a nie na ilość.

Na przykład: kuchenka mikrofalowa zawsze ma siatkę przed oknem. Otwory w nim są wystarczająco małe, aby zapobiec ucieczce mikrofal, ale wystarczająco duże, aby przepuszczać światło. Kolejny przykład: twój samochód może zostać uznany za klatkę Faradaya na wypadek błyskawicy. Będzie cię chronić przed uderzeniami, ponieważ długość fali jest zdecydowanie za duża. Jednak ... ze względu na ogromne luki w klatce (szklane okna) nadal możemy odbierać przez nią sygnały z telefonów komórkowych.

Nie jestem pewien, jakie sygnały próbujesz zablokować, ale skoro mówimy o dźwięku, zgaduję dość niskie częstotliwości (duże długości fali). Więc dopóki różnica nie będzie zbyt duża, nie sądzę, że będzie to zbyt duży problem.

Opifex
źródło