I cavi rappresentano un punto di ingresso altamente vulnerabile alle interferenze; ​​pertanto, i produttori impiegano una serie di tecniche consolidate per garantire un'adeguata schermatura e terminazione della schermatura. Data la crescente importanza attribuita al peso, alle dimensioni e al risparmio sui costi nelle apparecchiature militari, così come nelle applicazioni avioniche commerciali e in altre apparecchiature di alto valore come gli scanner medicali, vi è una crescente domanda di alternative leggere idonee, più facili e veloci da assemblare e più adatte alla riparazione e alla manutenzione.

Efficacia della schermatura
: i cavi schermati contengono le interferenze irradiate e proteggono i segnali da interferenze elettromagnetiche (EMI), radiofrequenze (RFI) ed elettromagnetiche (ESI) esterne. Un cavo ben progettato è composto da molti componenti cruciali e indipendenti ed è diventato un aspetto fondamentale nella progettazione di un sistema. La sua efficacia è espressa in dB, come rapporto tra l'intensità del campo dell'onda incidente e l'intensità del campo consentita. La schermatura può riflettere o assorbire (con messa a terra) i campi elettrici o magnetici irradiati.

Si distinguono quattro fonti di interferenza del segnale:
- Rumore statico, quando un campo elettrico distorce il segnale
- Rumore magnetico proveniente da motori o trasformatori CA ad alta potenza, che possono generare flussi di corrente inversa
- Rumore di modo comune, risultante da flussi di corrente tra masse potenziali diverse distribuite in vari punti all'interno del sistema
- Diafonia, riferita a segnali CA standard tra due o più fili o cavi vicini

Poiché i problemi di interferenze elettromagnetiche/radiofrequenza (EMI/RFI) possono verificarsi lungo l'intero cavo e nel punto di contatto tra il cavo e il connettore, la qualità sia della schermatura che della terminazione è di fondamentale importanza. In pratica, si riscontrano più problemi nelle terminazioni di connessione che in qualsiasi altro punto del cavo.

Materiali e terminazioni
: I metodi comuni di schermatura e terminazione includono l'utilizzo di un connettore in metallo o plastica metallizzata e la saldatura del collegamento tra la schermatura del cavo e il connettore. In alternativa, il collegamento può essere avvolto con nastro di rame, che viene poi saldato alla schermatura del cavo. Sebbene queste soluzioni siano certamente efficaci, sono anche costose e richiedono molto lavoro, e possono comportare una schermatura non uniforme.

Altri tipi di cavi schermati presentano una lamina di alluminio/poliestere o alluminio/Kapton che ricopre completamente i conduttori. La lamina è a contatto continuo con un filo di drenaggio in rame stagnato avvolto a spirale, che crea una connessione elettrica tra la schermatura e la terra del circuito. La metallizzazione della lamina è in genere molto sottile, circa 0,75 mm, e offre una resistenza relativamente elevata rispetto ad altri materiali di schermatura, come i fili intrecciati. Pertanto, la schermatura a treccia viene spesso utilizzata quando è richiesta una protezione superiore.

La schermatura a treccia è costituita da una rete di fili di rame intrecciati a formare un cilindro robusto ma flessibile. I fili possono essere nudi, stagnati, argentati o nichelati. A seconda del tipo di connettore utilizzato, potrebbe essere necessario srotolare o allentare la treccia per terminare la schermatura. La terminazione dei connettori coassiali, tuttavia, è particolarmente semplice e preserva la schermatura fino all'alloggiamento del connettore. I cavi con schermatura a treccia multipla sono cavi di alta qualità che offrono una copertura di schermatura minima dell'85%.

In alcuni cavi, la schermatura a treccia può essere rivestita con uno strato per una schermatura più efficace. Questo rivestimento impedisce la formazione di spazi tra gli elementi intrecciati, poiché anche un piccolo foro può fungere da via di passaggio per i disturbi ad alta frequenza. La schermatura a treccia presenta lo svantaggio di essere più pesante e meno flessibile.

I cavi con schermatura in tessuto rivestito di rame o nichel possono essere utilizzati come barriera sottile, leggera e altamente flessibile, in grado di fornire un'adeguata protezione ambientale in ambienti difficili, tipici delle applicazioni militari e aerospaziali.

Limitazioni dei cavi corazzati convenzionali:
i cavi corazzati convenzionali sono vulnerabili a strappi o distacchi della schermatura durante le riparazioni o la manutenzione. Ciò può rendere l'intero cavo inutilizzabile.
Inoltre, l'utilizzo di grandi quantità di cavi corazzati in aeromobili o veicoli terrestri può aumentarne significativamente il peso complessivo, il che a sua volta può influire negativamente sull'agilità e sul consumo di carburante. Questo è un effetto indesiderato sia nelle applicazioni civili che militari e contrasta con altre iniziative di riduzione del peso, come il crescente utilizzo di fibra di carbonio strutturale. Grandi quantità di cavi con armatura metallica possono anche portare ad aumenti indesiderati di dimensioni, peso e costi in molte altre apparecchiature ad alte prestazioni, come gli scanner medicali.

Le radiofrequenze prevalenti nei sistemi avionici sono un altro fattore che sta attualmente incrementando la domanda di schermature in grado di operare a frequenze estremamente elevate.

Guaine termorestringenti:
le guaine termorestringenti conduttive (Figura 1) possono aiutare gli ingegneri ad affrontare le sfide relative alla manutenzione, al peso e alla schermatura ad alta frequenza, fornendo una schermatura EMI leggera e completamente chiusa, combinata con protezione meccanica/ambientale per fasci di fili e cavi. Questa soluzione può offrire un risparmio di peso dal 40% al 65% rispetto ai sistemi di schermatura convenzionali basati su rete intrecciata, contribuendo al contempo a ridurre i costi di manodopera.

Lo strato esterno del tubo termoretraibile in poliolefina è resistente all'abrasione e agli agenti chimici. Uno strato interno di inchiostro conduttivo all'argento viene applicato per fornire schermatura EMI e messa a terra. Sono disponibili diverse tipologie di poliolefina con diverse proprietà ambientali ed elettriche per adattarsi a varie applicazioni, inclusi i sistemi militari e aerospaziali. Il tubo termoretraibile viene in genere applicato durante la fase di assemblaggio iniziale dei prodotti, ma può anche essere utilizzato come metodo ideale per aggiungere un isolamento secondario e un'ulteriore protezione EMI ai sistemi elettrici già in funzione. Viene utilizzato in combinazione con le tecniche e gli strumenti standard per l'applicazione del tubo termoretraibile.

Per realizzare una schermatura leggera e ad alte prestazioni per un cablaggio completo, è necessario un sistema di schermatura EMI termoretraibile completo, come CHO-SHRINK® 1061. Oltre al tubo con rivestimento conduttivo conforme alla norma MIL-R-46846, Tipo 5, questo sistema include anche elementi di continuità e di transizione, passacavi, fascette e un isolante/adesivo conduttivo termofusibile. Questo sistema offre un elevato grado di protezione e tenuta, schermatura EMI/RFI/ESI a 360 gradi, attenuazione da 70 a 80 dB a frequenze superiori a 500 MHz e caratteristiche di infiammabilità conformi alle norme UL VW-1 e CSA OFT. I materiali soddisfano inoltre le specifiche di degassamento della NASA, rendendoli adatti all'uso in applicazioni spaziali come i satelliti.

Sistema di schermatura completo:
gli ingegneri possono utilizzare i vari componenti di questo sistema per realizzare un cablaggio completo e sigillato con schermatura correttamente terminata su tutti i connettori, senza bisogno di saldature.
Il metodo consigliato è quello di posare il cablaggio con tutte le derivazioni già in posizione e pianificare dove fissare i morsetti per cavi o i raccordi connettore-cavo. Gli elementi di continuità vengono posizionati in questi punti e fissati saldamente al fascio di cavi, come mostrato in Figura 2. Questi elementi sono metallizzati sulla loro superficie esterna.

Il passo successivo prevede il posizionamento di segmenti pretagliati di tubo conduttivo, metallizzato internamente, sugli elementi di continuità, lasciando esposta una piccola porzione della superficie conduttiva a ciascuna estremità. Successivamente, viene applicato calore per far restringere i tubi e gli elementi di transizione vengono installati in corrispondenza dei punti di intersezione dei cablaggi. A questo punto, il cablaggio risulta correttamente allineato e racchiuso nella schermatura protettiva, come mostrato in Figura 3.

I connettori vengono ora installati e terminati utilizzando pressacavi e fascette CHO-SHRINK. Le fascette vengono applicate per ultime e posizionate sopra i fili dell'alloggiamento (o dell'adattatore) all'estremità del connettore e sopra la superficie di continuità metallizzata esposta all'estremità del cavo.
Le fascette CHO-SHRINK sono fornite con un adesivo/isolante termofusibile ad alta conduttività preapplicato su ogni apertura, che fluisce durante il restringimento per fornire un'efficace tenuta ambientale senza compromettere le caratteristiche di schermatura EMI. Gli adattatori e le fascette termoretraibili, che presentano una superficie zigrinata o scanalata, contribuiscono inoltre a migliorare la resistenza a torsione, estrazione e sollecitazioni di rottura.

In conclusione,
la schermatura dei cavi con guaina termorestringente offre ai progettisti maggiori opzioni e flessibilità per una soluzione ad alte prestazioni, leggera, di facile manutenzione e riparazione, e adatta all'uso in una varietà di ambienti e applicazioni militari e civili. Un sistema di schermatura completo che include tutti i componenti necessari per realizzare un cablaggio sigillato e schermato riduce al minimo i tempi di assemblaggio e garantisce livelli ottimali di prestazioni e affidabilità.

Autore:

Christophe Loret, Responsabile di prodotto per i composti conduttivi, Divisione Chimica Europa

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