EMP Schutz - Eine einfache Lösung

  • Auf der Suche nach einer einfachen Lösung zum Thema EMP Schutz für unseren Elektronikkram, bin ich im Web über eine Blechtonne mit Metallspannring gestolpert. Die sah recht vielversprechend aus und meine Hoffnung war, dass diese Tonne ohne weitere Maßnahmen die geforderte Schirmdämpfung von mindestens 50dB erreicht. Das entspricht einem Dämpfungsfaktor von 316. (Nur ein 316tel der Feldstärke kommt im Inneren an)


    Ausgehend von einer EMP Feldstärke von 50.000 Volt pro Meter bleibt von der Feldstärke nur 1/316tel also ~160V/m über. Das überleben auch Consumer Artikel unbeschadet.


    Ich habe mir die Tonne also bestellt und ein paar Messungen durchgeführt, die ich euch hier präsentieren möchte.


    Messequipment:

    Rohde & Schwarz Signalgenerator SMA100
    Rohde & Schwarz Spectrum Analyzer FSH4
    Log Periodic 70cm Richtantenne


    Als Frequenz habe ich 470MHz gewählt. Ausführlichere Labormessungen haben gezeigt, dass diese Frequenz repräsentativ für das Schirmdämpfungsverhalten über den bei einem EMP relevanten Frequenzbereich ist.


    Das erste Bild zeigt den Signalpegel ohne jede Abschirmung: -30,0dBm
    Tonne offen.jpgAnalyzer in Tonne.jpg
    Das ist der Ausgangspegel, sozusagen unser EMP.



    Das nächste Bild zeigt den Signalpegel in der Tonne mit geschlossenem Deckel, jedoch ohne Spannring: -63,0dBm
    Tonne mit Deckel.jpgIMG_6982.jpg


    Die Schirmdämpfung ist das Delta zwischen diesen beiden Werten. Dazu muss ich erwähnen, dass der Deckel durchaus sehr stramm sitzt und keine sichtbaren Schlitze aufweist. Ein kurzer Versuch hat gezeigt, dass er auch Wasserdicht ist. Dazu habe ich einen Liter Wasser eingefüllt, die Tonne umgelegt und herumgerollt. Es lief kein Wasser aus.


    Dieser Aufbau ist mit allen ähnlichen Blechbehältern, die über einen Deckel verfügen, der keine sichtbaren Spalte aufweist, vergleichbar.
    Die Schirmdämpfung beträgt 63 - 30 = 33dB. Das erfüllt nicht die Mindestforderung an die Schirmdämpfung von 50dB. 33dB entspricht einem Dämpfungsfakto von 45. Von den 50.000V/m bleiben immer noch 1.111V/m übrig. :Schlecht:



    Das nächste Bild zeigt das Ergebnis der Messung mit geschlossenem Deckel und Spannring: -83,3dBm
    Tonne mit Spannring.jpgAnalyzer mit Spannring.jpg


    Die Schirmdämpfung beträgt jetzt 83,3 - 30 = 53,3dB. Das entsprich einem Dämpfungsfaktor von 462. Im Inneren der Tonnen bleiben also nur 108V/m übrig. Der Versuch zeigt, dass die Tonne ohne weitere Maßnahmen wie Abkleben mit Aluband über eine ausreichende Schirmdämpfung verfügt. :Gut:




    Sehen wir uns zuletzt noch an, wie sich die Schirmdämpfung verhält, wenn wir den Deckel mit Aluklebeband abdichten:
    Tonne mit Spannring und Aluband.jpgAnalyzer mit Aluband.jpg


    Die Messung zeigt, dass das Aluklebeband die Schirmdämpfung nochmal um 3,4dB von -83,3 auf -86,7, also insgesamt 56,7dB verbessert und das obwohl man meinen sollte, dass mit dem Spannring schon eine absolut HF-Dichte Verbindung besteht.


    3,4dB mag nach einer nur geringen Verbesserung der Schirmdämpfung klingen aber zu Erinnerung, wir haben hier keine lineare sondern eine loagrithmische Skala. Damit ergibt sich ein Dämpfungsfaktor von 648 und von den ursprünglich 50.000V/m bleiben in der Tonne nur noch 77V/m über.




    Ich hoffe, das Ganze überzeugt den einen oder anderen von euch davon dass


    1. Das Verbinden von Deckel und Boden mit einem Masseband keinesfalls ausreicht.
    2. Ein Faradayscher Käfig für Prepper-Zwecke keinesfalls nur mit großem Aufwand realisierbar ist.
    3. Ein Faradayscher Käfig nicht aus dickem Metall gebaut sein muss um die erforderliche Schirmdämpfung zu erreichen.
    4. Eine einfache Blechdose keinen ausreichenden Schutz bietet.
    5. Ein Faradayscher Käfig prinzipbedingt keine Erdung benötigt.


    EDIT: Ich habe diesen 30L Eimer für €15,- gekauft: https://www.ebay.de/itm/170925…geName=STRK%3AMEBIDX%3AIT


    Mit dem Verkäufer habe ich nichts am Hut.


    LG. Nudnik

  • Hallo Nudnik,


    mal eine Frage vom nicht EMP-Spezialisten: Würde es noch etwas mehr bringen, wenn die Blechtonnen geerdet werden würde? War der Meinung dass auch immer eine Erdung erforderlich sein soll...


    Gruß Oliver

  • wolpertinger


    hab ich in meinem Beitrag ergänzt.


    LG. Nudnik


    - - - AKTUALISIERT - - -


    Zitat von T I D;260220

    Es ist eine einfache Blechdose...


    Nein. Ich halte in anderen Themen sehr viel von deinen Beiträgen aber der hier ist schlicht falsch und ich frage mich ob du meinen überhaupt gelesen hast.
    Ich gebe mir einige Mühe um das auch für absolute Laien verständlich zu halten aber offenbar ist mir das nicht so gut gelungen wie ich dachte.

  • Vielen Dank für deinen Test.


    Etwas ähnliches habe ich vor einiger Zeit schonmal aus Keksdosen gemacht.
    Zusätzlich habe ich die Dosen und Deckel noch an einen Staberder angeschlossen.
    Angesichts deiner Messergebnisse werde ich die Dosen nochmal in eine Metallschachtel verpacken


    [ATTACH=CONFIG]32018[/ATTACH]


    Beste Grüße, Olaf

    Dateien

    • P1080210.jpg

      (24,96 kB, 104 Mal heruntergeladen, zuletzt: )

    ​- Vorbeugen ist besser als nach hinten fallen -

  • Zitat von olafwausr;260222

    Zusätzlich habe ich die Dosen und Deckel noch an einen Staberder angeschlossen.


    Kannst du ersatzlos streichen. Ist nicht notwendig.


    wie du aus der Messung siehst, ist eine geschlossene Lackdose die sogar wasserdicht ist nicht ausreichend. Klebe lieber den Deckel deiner Dosen mit Aluklebeband zu.
    Ein weiteres Behältnis hat nicht unbedingt die Wirkung die du erwartest. Das hängt nämlich wieder stark von der Ausführung ab.


    LG. Nudnik

  • Vielen Dank für deinen, auch für Laien, gut verständlichen Beitrag!
    Eien Frage als Laie: Jeder Eimer verhält sich bezüglich der Abschirmung doch anders? Wir Laien müssten jetzt exakt diesen Eimer kaufen um sicher zu sein, dass die Schirmung gegeben ist? Nur mit entsprechendem Messequippment könnte ich jetzt meinen Eimer zu Hause entsprechend Prüfen, resp. Eine Neuanschaffung in Betracht ziehen?

  • Anomen,


    schau mal in meinem Blog vorbei, da habe ich einiges zum Thema EMP geschrieben. Deine Frage beantworte ich mit einem eindeutigen JEIN :)


    Wenn die Bedingungen für einen faradayschen Käfig erfüllt sind, ist es egal welchen Eimer du nimmst. Ob du das bei dem Eimer den du auswählst richtig einschätzt, kann ich nicht beantworten.
    Ich habe schon viel Zeug gemessen und es ist eigentlich immer das gleiche Problem. Nur weil es fürs Auge dicht aussieht, heißt das noch nichts. Letztgültige Sicherheit gibt nur eine Messung. Das Problem dabei ist, der Behälter muss zumindest so groß sein, dass das Messgerät reinpasst. Eine Leitungsdurchführung würde die Schirmwirkung massiv negativ beeinflussen.


    Aluklebeband sollte sowas in der Art sein: http://www.amazon.de/tesa-Alum…band&tag=httpswwwaustr-21


    Keinesfalls so etwas: http://www.amazon.de/Alu--PP-K…band&tag=httpswwwaustr-21


    LG. Nudnik

  • Hm... Und wie bekomme ich jetzt mein Auto in den Eimer??? :confused: :rolleys:


    Super Beitrag, Nudnik. :Gut:


    Zumindest kann man so den ganzen elektronischen Kleinkram absichern.

    I feel a disturbance in the force...

  • Zitat von lord_helmchen;260301

    Hm... Und wie bekomme ich jetzt mein Auto in den Eimer??? :confused: :rolleys:


    Super Beitrag, Nudnik. :Gut:


    Zumindest kann man so den ganzen elektronischen Kleinkram absichern.


    Gute Idee, passt durchaus für ein Netbook, Handy, FuG, Akkus...!


    @Lord
    Die Bundeswehr hat für ihre LKW die Elektronik quasi in Kisten eingebaut und die Ersatz-Eletronik-Sätze in EMP-geschützten Kisten eingelagert. Wobei die Info schon etwas älter ist und ich nicht belastbar weiss, ob die nicht mittlerweile Standard-Leasingfahrzeuge verwenden... :peinlich:
    Dazu noch eine kleine Anekdote aus meiner THW-Zeit. Kraftfahrerausbildung, Autos prüfen und fertig machen.
    Ich such das Ersatzrad bei einem Fahrzeug, holt der Fahrer aus dem Bordbuch eine DKV-Karte raus und meint "wurden jetzt ersetzt durch DKV-Karten, wenn wir ein Reifenproblem haben, müssen wir dort anrufen und die kommen dann vorbei und tauschen das Rad". Auf meinen ungläubigen Blick hin hat mir der Ausbilder bestätigt, dass das sukzessive durchgeführt wird und keine Ersatzräder mehr beschafft werden. Auch nicht für die Laster, also GKW, IKW usw.
    Da hab ich doch echt fast einen Schreikrampf bekommen...


    So long,
    Sam

    There is only one god and his name is Death. (Syrio Forell)

  • Hallo Nudnik!


    Also erst mal:
    SUPER BEITRAG!!!
    Und dann noch mit Geräten von Rohde & Schwarz, mega!



    Nun zu meinen Fragen:
    1.) Könntest Du bitte auch noch eine Messung machen: Tonne in Tonne?
    Wär höchst interessant ob eine zweite Tonne als Aussenschicht (mit zB 2cm Abstand zur inneren Tonne) die Messergebnisse nochmal verbessert.


    2.) Wie kommst Du gerade auf 470MHz - hast Du da Infos oder ist das eine allgemeine Annahme?


    3.) Warum ist Dein Ziel gerade mind. 50dB Dämpfung?

  • Hallo Wiki,


    danke für die Blumen. Die Messgeräte gehören mir leider nicht. Sie sind eine Leihgabe meines Brötchengebers. Ich kaufe mir um das Geld eher einen neuen Mittelklassewagen :grosses Lachen:.


    Zu 1, kann ich leider nicht, weil ich keine passende Tonne habe. Was ich in nächster Zeit versuchen werde, ist zusätzlich zur Tonne einen sogenannten ESD-Shield-Bag zu messen. Das sollte in etwa zum selben Ergebnis führen. Es gibt dabei leider eine systematische Einschränkung. Nachdem ich die Messungen nicht innerhalb eines faradayschen Käfigs machen kann (HF dichte kammer) habe ich einen Grundstörpegel der in etwa bei -92dBm liegt. Somit ist auch eine Schirmdämpfung größer 62dB nicht seriös messbar. Ich kann natürlich die Sendeleistung noch erhöhen aber darf dabei nicht den Eingang des Messgerätes übersteuern. Das werde ich mir ansehen.


    Zu 2, Die Frequenz spielt hier eine untergeordnete Rolle. Ich könnte die Messung auch mit 20GHz machen wenn ich das Equipment dazu hätte. Das Ergebnis wäre das gleiche. Die Dämpfungseigenschaften bei den Frequenzanteilen eines EMP die für elektronische Kleinststrukturen gefährlich sind sind unabhängig von der Frequenz. 470MHz habe ich gewählt, weil ich dafür eine Richtantenne habe.


    Zu 3.) Bei einem EMP geht die Fachliteratur von einer Feldstärke von 50.000 Volt pro Meter aus. Das basiert auf Messungen die in den 50er 60er Jahren im Zuge von EMP Tests in den USA gemacht wurden.
    50dB entsprechen einem Faktor 316, würden also die Feldstärke von 50.000V/m auf etwa 160V/m reduzieren. Damit läge die Feldstärke in einem Bereich, den Consumerartikel unbeschadet überstehen.


    Ich habe das im Ausgangspost ergänzt.



    LG. Nudnik

  • Zitat von mirfälltnixein;260374

    Wofür steht "db" in diesem Zusammenhang? Es werden doch sicher nicht Dezibel gemeint sein, oder?


    Doch..mit dem misst man nicht nur "Lärm" sondern auch elektrische Verstärkung in anderen Zusammenhängen.

  • Danke für den tollen Test. Eine Frage. Darf der Inhalt mit den Eimer in Berührung kommen, oder sollte man esd Schaumstoff oder so dazwischen packen?
    Achja, zu den db. Soweit ich weiß kann man in etwa sagen, dass 6db einer Verdopplung entspricht. Stimmt das?

  • Immer wenn man grosse Zahlenbereiche abdecken muss, ist es vorteilhafter mit einem Logarithmus zu rechnen.
    Beispiel: Eine Mobilfunkstation sendet mit ca. 80W in Richtung Handy. Am Handy kommen davon nur noch 0,000000002W an. Das sind 0,0000000025 % der Sendeleistung.


    Wie du siehst ist das etwas unhandlich. In dB ausgedrückt sieht es so aus: Die Station sendet mit +49 dBm. Das Handy empfängt -57 dBm. Der Pegelunterschied beträgt 106 dB. Die in dB ausgedrückten Zahlen sind bei diesen Größenunterschieden einfach praktischer.


    LG. Nudnik


    - - - AKTUALISIERT - - -


    Nein, der Inhalt sollte nicht direkt das Metall des Eimers berühren (sofern er selbst leitend ist), wobei eine dünne Kunststoff-Folie schon ausreicht. Es geht dabei nur um die galvanische Trennung. Ein Gerät mit Kunststoffgehäuse ist schon elektrisch gegen den Eimer isoliert wobei die Antenne eines Radios wiederum, nicht am Eimer anstehen darf.


    Am einfachsten ist es, man wickelt die Geräte in Frischhaltefolie ein.


    Mit ESD-Schaumstoff musst du vorsichtig sein. Es kommt drauf an, was du damit meinst.


    Rosa Antistatikschaumstoff? Ja kann man verwenden (Muss man aber nicht, normale Lupo-Folie tuts auch).
    Schwarzen ESD Schaumstoff? Nein, denn der ist leitend und würde die Verbindung zum Metall ja nicht galvanisch trennen.


    Für Spannungen, Ströme etc gilt 6dB ist eine Verdoppelung, für Leistung gilt 3dB ist eine Verdoppelung.


    LG. Nudnik