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Bildschirmarbeitsverordnung

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emc journal 3/97

Schirmung niederfrequenter Magnetfelder

Neuentwicklungen und Trends auf dem Gebiet magnetischer

Abschirmungen für Computermonitore

Während Wissenschaftler über die Auswirkung niederfrequenter Felder auf den menschlichen Organismus noch uneinig sind, ist die Auswirkung auf den Bildschirm offensichtlich. Die Zeichen zittern, das Gesamtbild pulsiert, die Augen des Anwenders und dessen Konzentrationsfähigkeit leiden.

In den letzten beiden Jahren hat sich der Anbieterkreis von Abschirmlösungen für den Frequenzbereich von 0 Hz bis 500 Hz beachtlich erweitert. Dies ist nicht sonderlich verwunderlich, denn die Anzahl der Störfälle nahm und nimmt drastisch zu. Büroräume werden in der Nähe von Transformatoren für die Hausversorgung eingerichtet oder Versorgungsleitungen in die Zwischendecken dieser Räume gelegt. Erschreckend ist, daß bei der Planung von Neubauten leider allzu selten die Nähe z. B. einer elektrifizierten Eisenbahnstrecke berücksichtigt wird. Die Monitorbeeinflussung durch 16 2 Ú3 Hz-Wechselstrombahnen tritt anteilsmäßig am häufigsten auf und soll deshalb im fogenden schwerpunktmäßig betrachtet weden.

Ursachen

Um jeden stromdurchflossenen Leiter entsteht ein Magnetfeld, das proportional mit der Stromstärke steigt, jedoch mit der Entfernung zum Leiter quadratisch abnimmt (s. Abb. 1). Im Bereich einer Bahnstrecke entstehen diese Felder einerseits um die Oberleitung und andererseits um die Schienen, die als Rückleiter fungieren. Die Magnetfelder der beiden Leiter kompensieren sich nur unzulänglich, so daß sich ein relativ hohes Restmagnetfeld ausbildet. Aus abb1_entfernungsabhaengiger_verlauf.gif (24570 Byte)Sicherheitsgründen ist jedoch die Schiene nicht gegen Erde isoliert, weshalb ein Teil des Rückstroms auch über Erde zum Einspeisepunkt zurückfließt. Nimmt die Feuchtigkeit des Erdreiches zu, fließt mehr Strom über Erde (bzw. benachbarte Wasser- oder Gasrohre) zurück und die Schiene bietet dem Fahrdraht eine geringere Kompensation. Bei feuchter Wetterlage wird deshalb sehr häufig eine Zunahme der Bildschirmstörungen festgestellt. Eine weitere Störquelle sind Speiseleitungen, die meist an der Mastspitze auf seitlichen Auslegern hängen. Über diesen Leiter fließt oft ein höherer Strom, da hierüber weitere Streckenabschnitte versorgt werden.

Auswirkungen

Kurzzeitiges Flimmern von Monitoren hat seine Ursache in einem oder mehreren gleichzeitigen Beschleunigungsvorgängen von Zügen. Fährt ein Zug dagegen mit konstanter Geschwindigkeit, verbraucht er weniger Energie. Insbesondere in der Nähe von einspeisenden Unterwerken, an Bahnhofsausfahrgleisen oder an Steigungen, kündigt das Zittern einen Zug schon mehrere Minuten vorher an. Fährt er dann am Gebäude vorbei, ist meist keine Störung mehr wahrnehmbar. Der typisch schwankende Verlauf des Magnetfeldes ist in Abbildung 2 sehr gut zu erkennen. An dieser Stelle sei ein Kuriosum erwähnt: In einer süddeutschen Großstadt wurde in 100 m Entfernung zu einer Bahnstrecke noch eine Feldstärke von über 1 mT (ab 0,3 mT flimmert ein großer Bildschirm) im Erdgeschoß eines Bürogebäudes gemessen. Selbst 3m entfernt von der Fensterfront flimmerten die Bildschirme in der bahntypischen Sporadigkeit und in extremer Flankensteilheit. Da die Störfeldstärke in Richtung der Bahnlinie zunächst wieder abnahm bevor sie dann ab einer Entfernung von 50m wieder zunahm, liegt die Vermutung nahe, daß der Erdrückstrom sich über Wasser- oder Gasrohre den Weg des geringsten Widerstands sucht und letztendlich in einer parallel zum betroffenen Gebäude verlaufenden Verrohrung dieses beachtliche Magnetfeld erzeugt.

Maßnahmen

Zunächst sollte versucht werden, den Abstand des Monitors zur Störquelle zu vergrößern. Die Schirmung der Störquelle, d. h. der gesamten elektrischen Strecke, ist praktisch nicht möglich. Technisch einfacher zu bewerkstelligen ist es, den Monitor abzuschirmen. Leider reicht es nicht aus, einen faradayischen Käfig aus gelochtem Aluminium- oder Stahlblech zu verwenden und diesen zu erden. Da sich im Gegensatz zu hochfrequenten Feldern ein niederfrequentes Magnetfeld nicht gegen Erde ableiten läßt, ist also ein magnetisch leitfähiges Material zu verwenden. Die besten Abschirmresultate erreicht man mit dem Werkstoff Mu-Metall, einer 80%igen Nickel-Eisen-Legierung. Trifft nun das Magnetfeld auf das Schirmgehäuse auf, werden Spannungen induziert, die auch Ströme zur Folge haben. Diese Ströme erzeugen wiederum ein Magnetfeld, das dem äußeren Magnetfeld entgegengerichtet ist und dieses zum Großteil kompensiert.

Die im Inneren des Gehäuses noch verbleibenden Felder reichen dann nicht mehr aus, den Elektronenstrahl der Bildröhre eines Monitors zu beeinflussen. Aus 0,5 mm, 1,0 mm bzw. 1,5 mm dicken Platten aus Mu-Metall lassen sich verschiedene Abschirmvarianten herstellen:

Außen:

Rechteckige Gehäuse, die fünfseitig geschlossen sind.

Konturbetonte Universalgehäuse, die in der Höhe verstellbar sind.

Paßformgehäuse, die wie eine zweite Haut den Monitor schützen.

Innen:

Geräteintegrierte Abschirmung, die äußerlich nicht sichtbar ist.

Erheblich verbessern läßt sich der Schirmfaktor einer Abschirmung durch einen sogenannten Tubus, der frontseitig aufgesetzt wird und den Monitor vor Magnetfeldern schützt, die schräg von vorne im Winkel von bis zu 45° eintreffen. Gerade in Bahnnähe ist dieser Tubus meist unverzichtbar, befreit er doch den Monitorbenutzer von etwaigen Aufstellungszwängen.

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N e u h e i t e n

Bisher wurde gerade im Hinblick auf Ästhetik von den Anbietern wenig neues vorgestellt. Die tunnelförmigen Gehäuse stellen zwar eine preiswerte Alternative dar, genügen jedoch von der Abschirmwirkung nur bescheidenen Ansprüchen. Erwähnenswert sind zwei Neuentwicklungen, die in den vergangenen Monaten auf den Markt gekommen sind.

Ausgehend von einem hohen ästhetischen Anspruch wurde von einem kreativen Designerteam im Auftrag der Firma s.a.m. Products ein Kunststoffgehäuse entworfen, das intern abgeschirmt ist. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Gestaltungsmöglichkeiten von Kunststoff setzen in punkto Optik keinerlei Grenzen.

Im Inneren wird sowohl die Anzahl der einzelnen Abschirmlagen wie auch der Werkstoff variiert und ist der jeweils maximal auftretenden Störfeldstärke anpaßbar. Das Gehäuse bietet zudem eine einfache Verstellung der Neigung und läßt sich leicht drehen. Selbst ältere Bildschirme erstrahlen in diesem Gehäuse zu neuem Glanz. Optisch ebenfalls ansprechend ist der sogenannte Monitorkompensator, eine elektronische Lösung.

Hierbei handelt es sich um einen aus Aluminiumstäben bestehenden Würfel, der als Spule fungiert und über zwei Sensoren verfügt, die das eintreffende Störfeld nach Größe und Richtung detektieren. Über eine externe Verstärkereinheit fließt dann ein Strom zurück in die Spule des Würfels, der ein Magnetfeld erzeugt, das dem Störfeld entgegenwirkt.

Dadurch kompensieren sich die beiden Magnetfelder und führen dazu, daß im Inneren des Würfels die Feldstärke gegen 0 geht. Vorteilhaft bei diesem System ist das geringe Gewicht und die leichte Installation selbst durch ungeübtes Personal. Der Monitorkompensator funktioniert jedoch nicht in Leitungsnähen unter ca. 6 m und bei magnetischen Gleichfeldern, wie sie z. B. in der Nähe von Straßen- und U-Bahnen, Elektrolyseanlagen und in Schmelzbetrieben auftreten.

Die aus den Notebooks bekannten TFT-Displays, die aus Halbleiterbausteinen bestehen und sich durch äußere Magnetfelder nicht beeinflussen lassen, werden zwischenzeitlich in Bildschirmdiagonalen bis 20" angeboten.

Während der Preis für ein 20"-Display noch bei fast 18.000,- DM liegt und damit nahezu unerschwinglich ist, erhält man Displays mit 14,5" Diagonale (nahezu herkömmlichem 17"-Monitor entsprechend) schon für unter 6.000,- DM. Obwohl dieser Technik eine große Zukunft vorausgesagt wird, ist zum heutigen Zeitpunkt der innengeschirmte Monitor die preisgünstigere und bewährtere Alternative.

s . a . m . - P rodukte schaffen Abhilfe

s.a.m. Products bietet ein umfangreiches Lösungsspektrum an. Die Spezialität sind innen abgeschirmte Monitore abb_3.jpg (18017 Byte)basierend auf Produkten der Firmen NOKIA und MITSUBISHI. Das Programm wird ständig erweitert, um dem Anwender ausreichend Auswahlmöglichkeit zu geben. Neben Sonderanfertigungen kann auf standardisierte Gehäuse, wie sie beispielsweise die Deutsche Bahn einsetzt, zurückgegriffen werden. Umfassende Beratung und Projektierung, die Möglichkeit von Teststellungen, kurze Lieferzeiten und ein günstiges Preis-/Leistungsverhältnis sind garantiert.

 

L i t e r a t u r

[ 1 ] Angerer, M.; Deutsche Bahn AG, Forschungs- und Technologie-Zentrum München, erschienen in der Zeitschrift "Deine Bahn", Ausgabe 6/96

Zusammenfassung und Ergebnis

Wer schon einmal längere Zeit während der Autofahrt ein Buch oder eine Zeitung gelesen hat, kann ungefähr nachvollziehen, wie sich ein Anwender vor einem flimmernden und zitternden Bildschirm fühlen muß. Die Augen brennen, die Konzentrationsfähigkeit läßt rapide nach, und Müdigkeit und teilweise Übelkeit sind die Folge. Nicht nur der Mensch leidet, sondern auch die Qualität der Arbeit. Es ist daher unbegreiflich, daß es noch tausende von betroffenen Arbeitsplätzen gibt, die trotz Bekanntsein der vorerwähnten Abhilfemaßnahmen bis heute nicht entstört wurden .

emc journal 3/97

Autor

STEPHAN ALBERT
s.a.m. Stephan Albert Magnetic Products
Zimmersmühlenweg 73
D-61440 Oberursel
Fon:06171/981628
Fax:06171/981627

eMail: Stephan.Albert@sam-products.de

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