Elektromanyetik uyumluluk veya EMC (İngilizce, elektromanyetik uyumluluk veya EMC ) bir cihaz veya yeteneğidir sistemi , elektrik ya da elektronik ortamda istenen şekilde çalıştırmak için, elektromanyetik kendisi tahammül elektromanyetik parazitleri üretmek olmadan cihazın tasarımlandığı.
İyi elektromanyetik uyumluluk, "iyi elektromanyetik komşuluk" durumunu tanımlar:
Çeşitli düzenlemeler, bir düzeyde elektromanyetik uyumluluk gerektirir ( Avrupa direktifleri , Amerika Birleşik Devletleri için FCC , vb.). Bu düzenlemeleri desteklemek için, standartlar, belirli bir ortamda aşılmaması veya tolere edilmemesi gereken rahatsızlık düzeyine ilişkin sınırların yanı sıra rahatsızlıkları değerlendirmek için yöntemler oluşturmuştur .
Elektromanyetik uyumluluk ilgilendirmez elektromanyetik alanların biyolojik ve çevresel etkilere .
Bir cihaz, aparat veya sistemde işlevsel bozukluklar yaratma veya canlı veya hareketsiz maddeyi olumsuz etkileme eğiliminde olan elektromanyetik fenomen. Elektromanyetik bir bozulma, gürültü, istenmeyen bir sinyal veya yayılma ortamının kendisinin bir modifikasyonu olabilir.
Çoğu elektrikli ve elektronik ekipman , çevrelerinde algılanabilen elektromanyetik alanlar üretir ; tüm bu alanlar, bazen diğer ekipmanların çalışmasını bozan gerçek bir kirlilik yaratır.
Her iki yönde de sağlanması gereken uyumluluk, iki tür fenomeni tanımlamaya yönlendirilir:
Bir elektromanyetik uyumsuzluk ortaya çıktığında, bu üç unsur dikkate alınmalıdır:
Bu unsurlardan en az biri eksik olduğunda, CEM geri yüklenir.
"Kaynak / birleştirme / mağdur" modelinin konfigürasyonu, görüntülendiği ölçeğe bağlıdır:
Bu tür bir ayrıştırma belirsiz değildir: her zaman nihai kaynaklara (işlevsel sinyaller, doğal veya kasıtlı fenomenler) ulaşırız. Kurbanlar için aynen.
Bir cihazın davranışını diğerlerinden bağımsız olarak karakterize etmek için , bağlantılar zorunlu olarak iki alt bağlantıya ayrılır: kaynak / çevre ve çevre / kurban, bu nedenle standartlar farklı ortam türlerini gerektirir. Sivil sektördeki çoğu durumda konut, hafif ticari veya endüstriyel.
Kaplinler iki kategoriye ayrılır:
İkisi arasındaki sınırda, "iletim" kutusundaki elektrik veya manyetik alanla (ancak tümü değil…) belirli bağlantıları sınıflandıran belirli standartlar olan bir keyfilik unsuru vardır.
Dahası, radyasyonla bağlantılar için standartlar yakın alanlar ile uzak alanlar arasında da ayrım yapar: Bir elektromanyetik parazit kaynağı genellikle başlangıçta ya bir elektrik alanı ya da bir manyetik alan yaratır. Ancak bu kaynaktan belirli bir mesafede, gözlemlenen dalga, E / H oranı = 120 π (≈377) olan bir H alanı ve bir E alanının birleşimi olan bir "düzlem" elektromanyetik dalga ("uzak" olarak da adlandırılır) olacaktır. Ω). Bu mesafe, dalga boyunun büyüklüğündedir. Böylece, yüksek frekanslar için, kaynaktan biraz uzaklaşır uzaklaşmaz her zaman bir uçak dalgasına sahip olacağız.
Standart, E alanına, H alanına veya düzlem dalgasına (veya uzak alana) duyarlılık testi gerektirebilir. Standartlar, en yüksek frekanslarda düzlem dalga testleri gerektirecektir, çünkü yüksek frekanslar söz konusu olduğunda, pratikte her zaman bir "düzlem" dalgaya sahip olacağız.
Bunlar esas olarak aşağıdakilerden kaynaklanan rahatsızlıklardır:
Genel olarak, düzenlemelerde, cihazın bağışıklığı, bu tür bir rahatsızlığa maruz kalma sırasında işlevin spesifikasyonun ötesinde bozulmasını önlemek için yeterli olmalıdır.
Geçici rahatsızlıklarBunlar çoğunlukla aşağıdakilerden kaynaklanan rahatsızlıklardır:
Yönetmeliklerde, genel olarak, cihazın duyarlılığının işlevde geçici bir bozulmaya izin verdiği, ancak rahatsızlık sona erdiğinde (kullanıcı müdahalesi olmadan) bu işlevi kendi kendine düzelttiği kabul edilmektedir.
Birleştirme, bozucunun enerjisinin kurbana ulaştığı süreçtir. Akım, voltaj veya alan hakkında ne zaman konuşsak, bunların zamanla değişen elektriksel büyüklükler olduğunu unutmayacağız.
Ortak empedans kuplajıBu durumda, rahatsız edici kişinin elektrik devresinin kurbanın elektrik devresiyle ortak bir empedansı vardır. Bu ortak empedansın terminallerinde, rahatsız edici devrede akan akım tarafından üretilen bir voltaj vardır. Bu empedans kurbanın devresinde de mevcut olduğundan, bu kurban bu parazitik voltajı yaşar. Örnek: 230 V ağa iki cihaz bağlı : ağ voltajında parazitik voltajlar oluşturan bir bozucu ve ağ voltajını kullanan ve aynı zamanda bu parazitik voltajı kurtaran bir kurban.
Kapasitif bağlantıBu durumda, bozucu bir devrede parazit oluşturabilen bir voltaj vardır. Bu rahatsız edici devre ile kurban olacak başka bir devre arasında da bir kapasite vardır. Bu kapasite sayesinde, bozucu elektrik enerjisi kurban devresine ulaşır.
Örnek: kapasitif karışma olgusu . Bozucu devreye ait bir iletken, kurban devresine ait bir iletken ile aynı kabloda. Bu iki iletken birbirine yakın olduğundan aralarında kaplinden sorumlu bir kapasite vardır. Kurban devresinin empedansı ne kadar yüksekse, kazazedenin kapasitansından ve empedansından oluşan voltaj bölücü köprüsü nedeniyle kuplaj o kadar yüksek olacaktır.
Endüktif kuplajBu durumda, bozucu devrede parazit oluşturabilecek bir akım vardır. Bu devrenin yakınında bir kurban devresi var. Bozucu devrenin iletkeninin akımı, etrafında bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan, kurban devresinde bir akım oluşturur.
Örnek: Endüktif karışma . Bozucu devrenin iletkeni, kurban devresinin iletkeni ile aynı kablodadır ve ikincisinde parazitik bir voltaj oluşturur. Kurban devresinin empedansı ne kadar düşükse, bu voltaj kurban devresinde o kadar fazla parazit enerjisine neden olur.
Elektrik alanı ile bağlantıBu kuplaj aynı zamanda alandan kabloya kuplaj olarak da adlandırılır.
Kurban devresinde bir bozulma yaratacak olan bir elektrik olay alanıdır. Hemen, yukarıda bahsedilen kapasitif bağlantının aynı nitelikte olduğunu fark edelim, çünkü bağlantı kapasitesi, alan hatlarını kurbana getirir. Buradaki fark, bozucunun daha uzakta olmasıdır: Bozucunun kendisini tanımlamak yerine, ondan gelen elektrik alanını belirleriz.
Örnek: Bir motor bujisinden gelen impuls elektrik alanı, bir araba radyo alıcısının antenine ulaşır.
Manyetik alan bağlantısıBu kuplaj aynı zamanda alandan döngüye kuplaj olarak da adlandırılır.
Bir kurban devresini geçen ve bu nedenle bu devrede parazitik bir voltajı indükleyen bir bozulmadan kaynaklanan manyetik bir alandır. Bu tümevarımdır . Burada da bu kuplajın yukarıda belirtilen endüktif kuplaj ile aynı yapıya sahip olduğuna dikkat edin ... Bozucunun kendisini tanımlamak yerine, ürettiği manyetik alanı tanımlarız.
Örnek: kurbanın yakınında (yukarıda değil) bir yıldırım. Yıldırım, birkaç on binlerce amperlik bir akım ve bir mikrosaniye mertebesinde bir yükselme süresi ile karakterize edilen elektrostatik bir deşarjdır. Bu nedenle, bir döngüde indüklenen voltaj, akımın yoğunluğundaki büyük farklılıklar nedeniyle ve aynı zamanda bu akımın yükselişinin hızı nedeniyle yüksektir.
Elektromanyetik alanla bağlantıGenellikle, bir rahatsız edici hem elektrik alanları (voltajlar nedeniyle) hem de manyetik alanlar (akımlar nedeniyle) yayar; Mağdura ulaşan bu iki alanın tamamıdır. Bununla birlikte, bir bozucu başlangıçta yalnızca bir elektrik alanı yaysa bile, Maxwell denklemleri, bu kaynaktan belirli bir mesafede, bir elektromanyetik düzlem dalgası oluşturmak için bir manyetik alanın da görüneceğini gösterir (bkz. Elektromanyetik dalga ). Aynı şey, rahatsız edici sadece başlangıçta bir manyetik alan yayarsa da aynıdır. Bu dönüşüm, dalga boyunun önemsiz olmayan bir kısmına karşılık gelen bir mesafede gerçekleşir. Bu nedenle düşük frekanslar için büyüktür, ancak yüksek frekanslar için kısadır. Düşük frekanslar ve yüksek frekanslar için EMC ölçümlerinin aynı olmamasının nedenlerinden biri de budur. Yüksek frekanslar için, neredeyse her zaman bir elektromanyetik düzlem dalgasıyla karşı karşıya olacağız.
İki yayılma modu hakkında sık sık duyuyoruz: diferansiyel mod ve ortak mod. Bu iki tanımı kuplaj modlarına dahil edebilirdik, ancak bu iki terimin önemi, özellikle ortak mod, hassas bir şekilde tanımlanmayı hak ediyor.
Diferansiyel modda yayılmaElektrikli veya elektronik bir cihaza bağlı iki iletkeni düşünün. İki iletken arasında voltaj varsa, bu cihaza simetrik (veya diferansiyel) modda bir voltajın uygulandığı söylenir. Örneğin, şebeke besleme gerilimi diferansiyel modda uygulanır. Ya da bir çift telefon kablosundaki gerilim bile.
İki iletkenden oluşan kabloyu düşünürsek, bu kablodaki akımların cebirsel toplamı sıfırdır, çünkü ilk iletkende bir "dışarı" akım ve aynı yoğunlukta bir "dönüş" akımı vardır, ama tersi, ikinci iletkende.
EMC sorunlarını önlemek için, iki iletkenin yeterince yakın olması yeterlidir.
Ortak mod yayılımıYaygın bir mod bozukluğunun yayılması, çoğu EMC mühendisi tarafından EMC ile ilgili ana sorun olarak kabul edilir.
Veya elektrikli veya elektronik bir cihaza bağlı birkaç iletkenden oluşan bir kablo. Harici elektromanyetik alanların, bu kablonun tüm iletkenlerinde parazitik bir akım oluşturduğunu varsayalım. Bu akım, kurban cihazına bu kabloyla giriyor. Diferansiyel modda, kabloda "dışa" akım için bir iletken ve "dönüş" akımı için bir iletken olduğuna dikkat edin. Burada durum böyle değildir: elektromanyetik alan, kablonun tüm iletkenlerinde fazda akımları indüklemiştir. Bu kabloda bu akımın geri dönüş iletkeni olmadığından, prensip olarak bir akım kapalı bir devreden geçtiği için ortak mod akımının hangi yoldan kapanacağı sorusu sorulmalıdır.
Bu akım cihaza "girdiğinden", mutlaka cihazdan çıkacaktır:
Bu akım, bu üç olası yoldan, sonunda "dünyaya" geri dönecektir. Daha sonra toprakta dolaşacak ve devreyi tamamlamak için prensipte söz konusu kablonun diğer ucuna geri dönecektir. Kablonun ucu, kablonun geldiği cihaz, örneğin güç kaynağı vb. Olacaktır. Devre böylece kapanır.
Bu akımın "ortak mod" olduğu söyleniyor. Devresi çok büyük olabilir:
Yani bu devrenin yüzeyi büyük olabilir, bundan kaynaklanır:
Sonuç olarak, harici parazitler bu devrede yüksek akımlar oluşturabilir ve cihazı (kurban cihazı) bozabilir. Nitekim cihaza giren bu rahatsız edici akım, herhangi bir işlem yapılmazsa elektronik karttan geçecek ve içerdiği elektronik devreleri bozacaktır.
Şimdiye kadar, cihazı bir kurban olarak gördük. Bu devrede, örneğin kablosunda bir RF akımı oluşturarak bir bozulma yaratanın cihazın kendisi olduğunu hayal edin. Bu akım, yukarıda bahsedilen ortak mod devresinde akacaktır. Bu devre çok büyük olduğu için bir anten rolü oynayacak ve uzakta parazitler yaratacaktır. Cihaz büyük bir bozucu olacaktır.
Cihaz ister mağdur ister rahatsız edici olsun, bu yaygın mod bozukluklarının etkilerini azaltmak için, cihaz uygun EMC koruma teknikleriyle giriş bağlantılarında uygun şekilde işlenmelidir. Örneğin, kablonun her bir iletkeninden giren akımların, doğrudan cihazın toprağına gitmesi ve böylece kartın işlevlerinden geçmesinin önlenmesi gerekecektir. Cihazın kütlesinin zemine veya yer düzlemine bağlanması da tercih edilir (aşağıya bakın). Veya, kablo üzerinden "ortak mod baskılayıcı" adı verilen bir ferrit çekirdek geçirerek bu akımların cihaza girmesini engellemeye çalışacağız. Kablonun gelişinde, kablonun tüm iletkenlerini blendajlamak ve blendajı cihazın toprağına bağlamak da mümkündür. Ekranlamanın yalnızca dış yüzeyinden geçen ortak mod akımı, böylece toprağa yönlendirilir ve artık elektronik karttan geçmez. EMC elde etme, ortak mod akımlarının kaldırılması hakkında daha fazla bilgi edinin)
Şimdiye kadar, ortak mod akımının geri dönüşünün "toprak" yoluyla olduğunu düşündük. Karmaşık sistemlerde, genellikle çeşitli cihazlarda (laboratuar ölçüm tezgahları, araçlar, vb.) Ortak olan bir yer düzlemi vardır. Bu durumda, "dünya" nın yerini alan bu düzlem açıktır. Bu durumda, ortak mod döngüsünün yüzey alanını azaltmak için giriş kablolarını sistem zemin düzlemine mümkün olduğunca yakın tutarak ortak mod bozuklukları azaltılabilir.
Akıntıları göz önünde bulundurarak ortak mod sorununu hallettik. Teknik literatürde, bazen akımları değil, ortak mod voltajlarını dikkate alırız. Bu gerilimler, kablonun iletkenleri ile "toprak" arasında bulunur. Bu açıkça ikili bir bakış açısıdır.
Birkaç yüz megahertz'lik frekanslarda bile ortak mod problemleriyle karşılaşılır. Hatta bunların, radyoelektrik emisyonların yayılmasından bu yana en çok katlanan sorunlar olduğunu söyleyebiliriz. Bu yüksek frekanslarda, basitçe ortak mod döngüsüyle ilgili bir fark not edilecektir: Bu döngü, dalga boyundan daha büyük boyutlara sahip olduğundan, artık döngünün yüzeyini hesaba katmak gerekli değildir, her şeyi basitçe düşünmek gerekir. aparata giren kablonun rahatsız edici radyasyonları toplayan bir anten olduğu. Mağdurun ortak mod koruması, her zaman bu akımların elektronik karta girmesini önlemekten ibarettir. Cihaz rahatsız edici olarak değerlendirilirse, filtrelemenin aynı olacağını bilerek dahili akımların karttan çıkmasını engelleyeceğiz.
EMC test laboratuvarında, bir dalgayı yıkıcı doğasına göre ayırt etmek veya ayırmamak yaygındır. Yani elektronikteki (veya daha genel olarak test edilen cihazdaki) ilgili risklere göre. Bazı dalgalar, dalganın "yolunda" bulunan bileşenleri "kırabilecek" kadar enerjiktir. Örneğin, bir voltaj dalgası (birkaç kV) yalıtımı kırabilir ve hassas bileşenleri "kırabilir" (DES veya EFT durumunda).
Yıkıcı dalgaDalganın yapısı (birkaç kV veya kA) nedeniyle bir şok dalgası, hızlı bir elektrik geçişi (İngilizce TERS veya EFT) veya elektrostatik boşalma (ESD) davranışı değiştirebilir (yorabilir) veya hatta bileşenlerini yok edebilir. ürün. Aslında bu testler, bu fenomenin bir cihazın davranışını ve yargıyı (uygunluğu) değiştirmesini önlemek için genellikle test kampanyasının sonunda başlatılır. Bazı laboratuvarların (tasarımcı veya üreticinin talebi üzerine) bazen ilk önce bu testleri gerçekleştirmesi istenir (bu, bir testin temsili ve ürün yaşam döngüsüne ilişkin tartışmalardır).
Genel olarak, bu fenomenler geçicidir ve / veya rastlantısaldır.
not: manyetik dalgalar yıkıcı olarak kabul edilmez. Öte yandan, belirli bileşenlerin (ROM, RAM) belleğini silme ve bu nedenle bir ürünü çalışmaz hale getirme (örneğin, bir PLC'nin yazılımını silme) kapasitesine sahiptirler. Bununla birlikte, ürün imha edilmez (sonuç aynı olsa bile, otomatik bir hattaki bir üretimin durması için).
Tahribatsız dalgaYıkıcı dalgaların aksine. Bir bileşeni tahrip etmeyen veya EST'nin (Teste Tabi Ekipman) davranışını kalıcı olarak etkilemeyen tüm dalgalar.
Genellikle tahribatsız dalga bir ürünün davranışını etkilediğinde. Bu rahatsızlık durdurulduğunda, ürün hemen beklenen davranışa geri döner. Bazen ekipmanı yeniden başlatmak gerekir. Davranış veya işlemdeki bu değişiklik nihai değildir.
Muhtemelen en yaygın olan doğal bir parazit kaynağıdır.
Mekanizma aşağıdaki gibidir:
Standardizasyonda "insan kaynaklı elektrostatik boşalma" olgusu şu şekilde modellenmiştir:
İle yıldırım , biz triboelectricity alanını bırakmayın, biz sadece ölçeğini değiştirmek.
Örneğin, kümülonimbüste , birkaç on dakika sonra, kümülatif elektrik yüklerinin miktarı muazzamdır. Bu yükler, pozitif veya negatif bölgelerde rastgele dağıtılır ve bir megavolt düzeninde potansiyel farklılıklar yaratır. Bu, cihaza ciddi şekilde zarar verebilir.
Yalıtılmış bir nesne üzerinde elektrostatik yükler birikirse, bu nesnenin potansiyeli belirli bir değere ulaşır ulaşmaz bir elektrostatik boşalma meydana gelebilir: bu nesne ile çevresindeki başka bir nesne arasında bir deşarj olacaktır. Havanın kendisi yükler içerir: Hafif iyonlardan oluşan küçük yükler, gaz moleküllerinin güneşten gelen UV radyasyonu ile iyonlaşmasından kaynaklanır. Daha büyük yükler, yüklü toz veya yüklü su damlacıklarıdır. Böylece havada hareket eden bir cisim bu yükleri geri kazanabilir ve bu da çevresine göre elektrostatik potansiyelini artıracaktır. Sabit ancak yalıtılmış bir nesne bile, hava hareket ederse, yükleri alabilir. Tüm bu nedenlerden ötürü, izole halde kalan bir nesnenin yakın çevresi (yalıtkanlar, vb.) İle elektrostatik bir boşalma oluşturabileceği sıklıkla görülür. Nesne bir elektronik cihazın parçasıysa, boşaltma bir izolasyon kapasitörüyle gerçekleşebilir ve ikincisini yok edebilir. Bu nedenle telekomünikasyon sistemlerinin antenleri asla mükemmel bir şekilde sürekli olarak izole edilmez ve EMC testleri radyo terminallerinin antenlerine de uygulanır.
Yayılan elektromanyetik alanların ana kaynağı olan radyo ekipmanı, RE-D olarak bilinen Avrupa Direktifi 2014/53 / EU'ya tabidir .
EMC direktifinden istisnalara maruz kalıyorlarsa, özellikle maksimum emisyon seviyesi için (işlevlerini yerine getirmek için), elektromanyetik uyumluluk açısından diğer cihazlarla aynı garantileri sağlamalıdırlar (madde .3, temel gereklilik 1b ve RE-D yönergesi ).
Elektromanyetik alanlara karşı temel bağışıklık standardı (IEC / EN 61000-4-3), vericilerin daha yüksek frekanslarını (802.11a'da Wifi, WIMAX. ..) hesaba katmak için 6 GHz'e kadar test imkanı sağlar . ). Temel standardı 18 GHz'e çıkarmak için uzun vadeli bir evrim planlanıyor . Bununla birlikte, genellikle bu standart tarafından kullanılan modülasyon (AM% 80 1 kHz ), ekipman için en rahatsız edici basit AM modülasyonu olarak kabul edilse bile, geniş bant ekipmanının temsilcisi değildir.
Medeni ve tıbbi alanların dokunulmazlık sınırları, "tipik" bir ortamda mevcut durumlara göre belirlenir. Gerekli bağışıklık seviyeleri 1 V / m (korumalı bir ortamda), 3 V / m (konut), 10 V / m (endüstriyel) ve 30 V / m'dir (istisnai). Otomotiv, havacılık veya askeri alanlarda, belirli spesifikasyonlar kV / m cinsinden ifade edilen bağışıklık seviyelerini gerektirir.
Bu ekipman bağışıklık seviyeleri, ekipmanın yakınlarda bir verici varken tasarlandığı gibi çalışmasına izin verir. Yönetmelikler, ürün standartları yoluyla, bir cihaz kategorisinin (ev aletleri, TV, endüstriyel, telefon, vb.) "Tipik" bir ortamda (mesken, endüstriyel, vb.) Kullanımını sağlar. Bununla birlikte, "tipik" bağışıklık seviyeleri, istisnai olarak yerleştirilebileceği tüm koşullarda bir cihazın bağışıklığını sağlamayı mümkün kılmamaktadır.
Ayrıca, sivil standartlarda önerilen ekipman için bağışıklık sınırı seviyeleri, insan maruziyet sınırlarından daha düşüktür. Bu nedenle, bir yayıcının hemen yakınında (bu, tüm yönleriyle düzenlemelere uysa da), bir ekipmanın (aynı zamanda düzenlemelere de uyan) rahatsız edilmesi mümkündür. Bu, elektronik güvenlik veya yaşam destek ekipmanı için sorunlara neden olabilir.
Örnek olarak şunu hayal edin:
Bununla birlikte, 1.500 km , 50 Hz'de bir sinyalin çeyrek dalga boyuna (λ / 4) karşılık gelir . Bakım nedeniyle, iki hattan sadece biri santralin yakınında açık. Son olarak, bir ileri hat ve bir dönüş hattı oluşturulur ve λ / 2'ye ayarlanmış bir devreye benzer: tesis tarafından üretilen voltaj, doğrudan gelen gerilime göre 3000 km'lik hattın sonunda faz karşıtlığındadır. elektrik santrali. Açık bir anahtarla ayrılmış olarak kolayca 800.000 volt rms elde edebilirsiniz.
Anahtar kapatıldığında, faz karşıtlığındaki gerilimler, kontrol ünitesi tarafından kısa devreye asimile edilebilir.
Yeni bir denge kurulana kadar (periyodik olmayan kısım için en az 10 ms), kontrol ünitesi tarafından üretilen 5 GW , dinamik kısa devre tarafından (kapanma anında tamamen) tüketilecektir.
Kafesli ve tamamen birbirine bağlı Avrupa elektrik şebekesinde, bu tür bir manevra günde birkaç kez gerçekleştirilir. Bununla birlikte, rezonans hiçbir zaman kesin olmadığından, yüklerin ve diğer kaynakların dağınık yapısı sönümleme sağlar. Her şeye rağmen, büyük döngülerin bu kapanışlarının her birinde, tüm Avrupa ağı birkaç saniye boyunca güçlü bir şekilde dengesizdir. "Çizginin sonundaki" ülkeler özellikle yansıtıcı rolünü oynarlar (bu nedenle, hiçbir durağan dalganın kendisini kurmak için gerçekten zamanı olmasa bile gerilim).
Bu tür bir fenomen, mümkün olduğu kadar hafifletilmesine rağmen, son kullanıcıya kadar izler bırakır. Kullanıcıya kadar daha düşük ve daha düşük voltajlı çeşitli şebekeleri etkileyen tüm benzer olayları (daha küçük ölçekte de olsa) bu kalıntılara eklemek de gereklidir.
Bu tür bir kaynağın arketipi, her yerde bulunan "anahtarlamalı güç kaynağı" dır.
Modern elektronik kartların çoğu hızlı mantık devreleri kullanır. Bu entegre devreler ve bunları ilişkilendiren bağlantılar, geniş bir spektrumda elektromanyetik dalgalar yayabilen, dik cepheli akımların oturduğu yerlerdir. Oldukça düşük seviyelerde olmasına rağmen, bu radyasyon özellikle yakınlara yerleştirilmiş radyo alıcılarını rahatsız edebilir.
Buna ikna olmak için, bir bilgisayarın yanına bir radyo alıcısı yerleştirmek yeterlidir ... Bu sistemlerin tasarımcıları, cihazların radyasyonu ve cihazlarda bulunabilecek iletilen emisyonlarla ilgili EMC direktiflerine uymalıdır. bu cihazların kabloları.
Bu adaleti tüm ülkelerin ordusuna vermeliyiz : Arşimet ve ateşli aynalarının , Syracuse önünde Roma filosunu ateşe vermesi gerektiğinden , çeşitli sonuçları olan birçok "Ölüm Işını" fikrini cömertçe finanse ettiler ( ve Nikola Tesla'nın biyografisine inanacaksak , Radar gibi bazen tamamen beklenmedik ).
Bu alandaki çok sayıda ciddi veya çılgın fikir arasında, özellikle CEM ile ilgili 3 tane var:
1946 gibi erken bir tarihte, Birleşik Devletler hükümeti iki kesinlik elde etti:
Bu nedenle ABD ordusu tarafından geniş bir nükleer silah testi programı başlatıldı. New Mexico ilk testler çok yüksek nüfus yoğunluğuna sahip gerçekleştirildi ışınlama devam etmek ve Japonya müttefik, bu testler arasında mercan yapılmıştır haline gelmiştir Bikini . Bu test kampanyaları farklı tipte ateşleri içeriyordu: yer seviyesinde, su altında, havada, uçak bombaları, top mermileri veya mayınlar, üst atmosferde art arda iki atış dahil .
Bu çekimlerin her birinin ardından, 2.000 km'den daha uzaktaki Hawaii'de, elektrik hatlarıyla birleştiğinde tüm devre kesicileri atan dev bir elektromanyetik darbenin neden olduğu bir elektrik kesintisi meydana geldi . ABD askeri yetkilileri böylelikle dev bir elektromanyetik darbenin bir silah olarak potansiyelini kavradılar.
Elektronik savaşKasıtlı elektromanyetik saldırılar, elektronik harp bağlamında, düşmanın iletişimini bozmak veya ekipmanının arızalanmasına neden olmak amacıyla kullanılır.
Elektromanyetik silahlar (MFP)Kapsamlı (imkansız) bir liste oluşturmaya çalışmıyoruz, sadece birkaç örnek vermeye çalışıyoruz.
Bir taşıyıcının modüle edilip edilmediğine bakılmaksızın, yüksek form faktörlü herhangi bir sinyal (örneğin bir darbe sinyali), bir "mantık" devresinin durumunda bir değişikliğe neden olabilir . Bu devre sıralı bir otomasyona (bilgisayar gibi) katılırsa, dahili durum değiştirilebilir.
Bu, önceki davanın son derece sinsi bir varyasyonudur. "Mantık devresi" kavramının tamamen yapay olduğu unutulmamalıdır. Bunlar aslında doğrusal olmayan geçirgenliğe sahip analog devrelerdir. Bir bozukluğun sonucu olarak, bir çıkış milisaniyeye varabilen bir süre için kendisini "½" durumunda ("0 ile 1 arasında bir yerde") bulabilir.
İlk CMOS mantık devreleriyle vurgulanan bu fenomen, "Moore Yasası" yardımcı olurken, şimdi ters bağlantı yalıtımı kullanan tüm entegre devre teknolojileri için bir risk oluşturmaktadır. Bir entegre devrenin imalatı sırasında, bir tristör oluşturmak için yeterli kazancı olan birden fazla PNPN yapısı geçişte yaratılır . Bir darbe olgusunun (elektrik sinyali veya foton veya iyonlaştırıcı partikül), ikincisinin güç kaynağına kısa devre yapması için bu tristörlerden birini tetiklemesi yeterlidir. Oradan birkaç şey olabilir:
Elektromanyetik uyumluluk, tanımı gereği, insanlar veya diğer biyolojik varlıklar üzerindeki etkilerle değil, yalnızca ekipman üzerindeki etkilerle ilgilidir.
Bununla birlikte, birkaç elektromanyetik olay dikkate alınmalıdır:
Uyumluluğu elde etmek veya iyileştirmek için "kaynak / birleştirme / kurban" üçlüsünün 3 terimi üzerinde oynayabiliriz:
Bu genellikle, ister mağdur ister kirleten olsun, söz konusu cihazın elektronik kartlarının ortamını işlemeyi içerecektir. Mağdurları kaynaklardan ayırmanın 6 yöntemi vardır:
Elektromanyetik kalkanları ayrı elektromanyetik alanlar, aralarındaki herhangi bir iletişim olmadan bazı "temiz" ve diğer "kirli" içine alan bölmektir. Uygulamada, dış radyasyondan koruyacak bir metal kasa içine bir elektronik kart yerleştirilecektir.
Koruma, ilgili frekanslar bir megahertz'i aşar aşmaz teorik olarak çok etkilidir. Pratikte oldukça farklıdır, çünkü bir elektronik kart genellikle elektrik kablolarıyla, sadece kendi güç kaynağıyla da olsa dışarıyla ilişki içindedir. Daha sonra, "ortak mod" akımları kablo girişleri seviyesinde bloke edilmediği takdirde, korumanın etkinliğinin sıfıra indirilebileceği gözlemlenir.
Tanım için "ortak mod" paragrafına bakın. Ortak mod sinyallerine karşı koruma, bir kurban cihazı için, kablolar üzerinde indüklenen akımların elektronik karta girmesini ve buradaki işlevleri bozmasını önlemeyi içerir. Girişim yapan cihazlar için bu koruma, parazit akımların karttan çıkmasını ve harici kablolar üzerinde dolaşmasını önlemeyi içerir. Bu nedenle ortak mod koruması, kalkanla aynı hedeflere sahiptir ve genellikle ikincisini etkili kılar. Nitekim, gördüğümüz gibi, parazit korumaya giren bağlantılardan geçerse, bir cihazı korumanın bir anlamı yoktur.
İşte hem kaynaklar hem de mağdurlar için geçerli olan ortak mod sinyallerine karşı bazı koruma kuralları .
İlgili cihazın metal bir kasası varsa ve kartın bir toprak tabakası varsa, korumanın elde edilmesi daha kolay olacaktır: Mümkünse, karta giren kablolar bu iletkeni bağlayarak blendajlanmalıdır. Ekranlama kartın topraklamasına ve yukarıda tümü, kasaya girdiği metal kasaya. Böylece, yalnızca kalkanın yüzeyinde akan ortak mod akımı, muhafazaya girmeden muhafazanın dış yüzeyine yönlendirilir.
Ancak giriş kablosunu korumak her zaman mümkün değildir. Daha sonra, ortak modun akımlarının filtrelenmesi gerekli olacaktır. Elbette, ortak mod sinyalleri yalnızca, iletken tarafından taşınan yararlı sinyaller daha düşük frekansta ise (bu, frekans filtrelemedir, aşağıya bakınız) filtrelenebilir, bloke edilebilir veya ayrıştırılabilir. İstenen sinyaller ortak mod sinyalleriyle aynı banttaysa, kablo ekranı sorunu çözebilir.
Ortak mod sinyallerini bloke etmek için, tüm iletkenleri içeren kablonun etrafına bir ortak mod bastırma ferrit çekirdeği yerleştirilebilir . Cihazda değişiklik yapmadan tam bir cihazı ve kablolarını tedavi etmek için bir çözümdür.
Aksi takdirde, daha fazla verimlilik için, kablonun her bir iletkenini, iletkenden gelen yüksek frekans akımları bloke edilecek veya mümkün olan en kısa yoldan kartın topraklamasına ve metal kasaya yönlendirilecek şekilde işleyeceğiz .
Yukarıdaki çizim dış kaynaklanan ortak mod akımı yolu aşağıdaki gibidir: Örneğin bir kondansatör ile her bir iletkenin dekuplaj sahip bir metal kasa içinde bir kart ise ortak mod akımı yolu için gösterir Bu girer kablonun her bir iletkeni vasıtasıyla, iletkenden panele (1) geçer, sonra dekuplaj kapasitöründen (2) geçer, ardından zemin katmanına geçer, ardından topraklama direği (3) aracılığıyla kasayı birleştirir ve üzerinde dolaşır. mahfazanın iç yüzeyine ve nihayet kablodaki delikten mahfazadan çıkar. Aslında, akımın yalnızca metalin yüzeyinde dolaştığını ve kasanın duvarından asla geçmeyeceğini unutmamalıyız! Ortak mod akımı böylece kasanın içindeki bir döngüden geçer .
Böylelikle, eğer kart üzerinde dekuplaj gerçekleştirilirse, bu kutunun içindeki radyasyonu önlemek için, kutunun içinde ortak mod akımının geçtiği döngünün mümkün olduğunca azaltılması gerekecektir. Bunun için ihtiyacınız olacak:
Çok yüksek frekanslar için, dekuplaj kondansatörünün empedansı hiçbir zaman tamamen sıfır değildir ve dekuplaj kondansatörü, ortak mod akımını toprağa yönlendirmek için yeterince verimli olmayacaktır. Bu nedenle, panoya gelir gelmez iletken ile seri olarak yüksek frekanslı bir durdurma empedansı yerleştirilmesi tavsiye edilir.
Cihazın metal bir kasası yoksa , korumayı elde etmek daha zor olacaktır: Her iletkene filtreleme yerleştireceğiz ve tüm kablo girişlerini kartın aynı tarafına gruplayacağız: aslında ortak modun akımı Kartın kütlesinden geçen bir konektörden diğerine giden, böylece mümkün olan en kısa yolu alacaktır ve tüm kartın üzerinden geçmeyecektir. Tek bir kablo girişinde bile, ortak mod akımı, kartın bileşenleri ile ortam arasındaki kapasitanstan, kapasitif kuplaj yoluyla geçme eğiliminde olacaktır. Ortak mod akımının başlangıçtan kartın zeminine doğru sürüklenmesi ile diğer bileşenlerden geçen akım azaltılır. Cihaz halihazırda tasarlanmışsa, ikinci bir en iyi seçenek, kabloya yeterli empedansa sahip bir ortak mod bastırma ferritini geçirmektir.
Cihaz kartının bir yer düzlemi yoksa , korumanın elde edilmesi çok zor olacaktır. Kart üzerinden ortak mod akımlarını en aza indirmek için tek bir kablo girişi uygulanmalıdır.
"Yararlı" frekansların alanı, "kirlenmiş" frekanslardan ayrılır; elbette aynı olmaması koşuluyla, çünkü tüm sinyaller "filtrelenebilir" değildir. Örneğin, ortak modun paragraf kaldırılmasında bir kapasitörle belirli bağlantıları "ayırabileceğimizi" gördük. Bunlar genellikle düşük frekanslı sinyaller için veya hatta DC için bağlantılardır. Bu "ayırma", düşük geçiş filtrelemeden başka bir şey değildir.
Filtreleme simetrik mod veya ortak mod için uygulanabilir.
Ne yazık ki, modern teknikler gittikçe daha hızlı faydalı sinyaller kullanır ve genellikle yararlı sinyallerin ve rahatsız edici sinyallerin ortak frekans bantlarını işgal ettiği gerçeğiyle karşı karşıya kalırız.
Kirletici sinyali kalıcı olarak mevcut değilse (ve varlığı yeterli bildirimle tahmin edilebiliyorsa), kötü hava koşullarında mağduru korumak yeterlidir. Örneğin :
Genel olarak konuşursak, buna voltaj kırpılması denir .
Rahatsız edici sinyal çok büyük olduğunda, kurbanın ekipmanı geri döndürülemez hasar görme riski taşır; kırpma, elektronik bileşenleri korumak için parazit yapan sinyalin genliğini sınırlandırmayı içerir.
Bu amaçla, bağlantılara paralel olarak yerleştirilen (ortak modda veya diferansiyel modda) “sınırlayıcılar” olarak adlandırılan bileşenler bulunur. Genel olarak, arıza anında cihazın işlevselliğinin kesintiye uğradığı kabul edilir (bu, kurulduğu sistemdeki ilgili ekipmanın işlevlerinin kritikliğine bağlıdır; bir uçağa monte edilmiş bir araç bilgisayarı yıldırım düşmesi sırasında hiçbir durumda en ufak bir arıza görülmemelidir), kırpma bileşeni her şeyden önce bir "hayatta kalma" işlevine sahiptir. Aslında, kırpılma anında yararlı sinyali ve bozucu sinyali ayırt etmek mümkün değildir. Aşağıdaki kriterlere bağlı olarak birkaç tip bileşen kullanılacaktır:
Genel olarak, kullanılan bileşenler doğrusal olmayan bileşenlerdir: diyotlar, tristör, doğrusal olmayan direnç (varistör), kıvılcım boşlukları vb.
Bu, tipik olarak, maskeleme etkisine güvenerek bir analog sinyalin korunmasını içerir (gürültü yalnızca yararlı sinyal zayıf olduğunda veya olmadığında fark edilir. Örneğin:
Yeni bir ürünün EMC'sini incelerken, o ürünün kullanılmasının amaçlandığı ortamı bilerek başlamak çok önemlidir. EMC direktifi tanımlar sonucu yükümlülükleri vardır “temel gereksinimleri”. Madde olarak, ürün, kullanılması amaçlanan ortamı ne rahatsız etmemeli ne de rahatsız etmemelidir.
Direktifte tanımlanan değerlendirme prosedürüne göre, ürünün üreticisi, ürününün EMC değerlendirmesiyle başlamalıdır. Bu nedenle üretici, ürününün kullanımının planlandığı ortamı (konut, endüstriyel, otomobil vb.) Tanımlamalı, ürününün hangi aileye uygun olduğunu belirlemelidir (örneğin multimedya cihazı, ev aletleri, aydınlatma) ve bu temelde, uyumlaştırılmış standartların (veya diğer standartlar veya teknik şartnamelerin), ürününün direktifin temel gerekliliklerine uygunluğunu göstermek için yeterli olup olmadığını belirler.
Bir standardın uygulanması zorunlu değildir. Bununla birlikte, CENELEC ve ETSI tarafından yayınlanan standartlar, tüm paydaşlar tarafından küresel olarak tanınan en son teknolojiyi belirler. EMC direktifi, temel gereksinimlere uyumu tanımlayarak, uyumlaştırılmış standartlar ile EMC'deki son teknoloji arasındaki bağlantıyı kurar. Ek olarak, bir cihazın Avrupa Birliği Resmi Gazetesinde belirtilen uyumlaştırılmış standartlara uygunluğu, Avrupa'da direktifin temel gerekliliklerine uygunluk karinesini garanti eder.
Bununla birlikte, üreticinin EMC değerlendirmesi, yayınlanmış standardın ötesinde direktifin temel gerekliliklerine uygunluğu garanti eden, ürününe özgü bir teknik spesifikasyonu gerekçelendiren aşağıdaki unsurları da dikkate alabilir:
Üretici, zorunlu olmaksızın, tüm EMC teknik dosyasını doğrulamayı ve bir uygunluk karinesi sunan bir AB tip inceleme sertifikası almayı mümkün kılan bir onaylanmış kuruluşa da başvurabilir.
Uyumlu olmak için çeşitli resmi yükümlülükler de gereklidir (CE işareti, model numarası, üreticinin ve ithalatçının ürün üzerindeki adresi, uygunluk beyanı, ürüne eşlik eden EMC talimatları, alıcı ürünün dilinde.).
İki ana yaklaşım vardır:
Yaklaşım ne olursa olsun, çelişkili gereksinimler arasında bir optimum bulunmalıdır:
İki teknik ailesi vardır:
Herhangi bir elektrikli veya elektronik aletler, ayrı temel işlem, fabrika ila bilgimiz olmadan alternatif akım veya darbe spektrumu içinde frekans çok büyük olabilir (birkaç Hertz birkaç gigaherze). Bu akımlar, cihazın çeşitli kablolarında veya baskılı devrelerinde dolaşır ve bu nedenle bu iletkenler, uzunluklarına göre az çok iyi antenler olduklarında, bir elektromanyetik alan emisyonu oluşur.
Emisyonlar, test edilen cihaz en rahatsız edici çalışma modunda iken ya iletilir (oldukça düşük frekans fenomeni) veya yayılır (oldukça yüksek frekans fenomeni) ölçülür.
Cihazın tasarımını değiştirerek, yayılan seviye önemli ölçüde azaltılabilir. Bununla birlikte, CEM açısından kötü bir tasarım, yönlendirme dahil olmak üzere geniş kapsamlı değişiklikler gerektirebilir. EMC konusunun tasarım projesinin başlangıcından itibaren dikkate alınması esastır.
Kabul edilebilir seviyeler genellikle standartlaştırılmıştır. Bu nedenle, sivil hava taşıtının elektrikli ekipmanı RTCA / DO160F standardına (en son sürüm, taslak sürümde DO160G), Avrupa tüketici ekipmanına Avrupa standartlarına göre işlem görür (CISPR ve IEC yayınlarının yarı uyumlu kopyaları) ve CE işaretini taşır. .
Duyarlılıkları ele alan teknikler TerminolojiBir cihazın duyarlılık seviyesi, cihazın arızalandığı rahatsızlık seviyesidir.
Bağışıklık düzeyi cihaz testleri sırasında tabi tutulmuş ve bunun için normal olarak işlev gereken düzey.
Yetenek seviyesi (veya performans kriteri ) ürünün işleyen beklenen düşünülen ürüne gözlenen parametrelerin seviyesidir. (Örnekler: motor hızı değişimi ayar noktasına göre% 5'ten fazla değiştirilmemelidir, sistemin sinyal-gürültü oranı 50 dB'den , parlaklıktan vb. Daha iyi kalmalıdır ). Çoğu ürün standardı (örn. EN 55014-2, EN 55035), cihazların ana işlevleri için beceri seviyelerini tanımlar. Bununla birlikte, standart olmayan işlevler için, bağışıklık testleri sırasında dikkate alınacak beceri düzeylerini ve işlevleri yalnızca ürün tasarımcısı tanımlayabilir. Ürünle birlikte verilen belgelerde bu parametreleri son kullanıcıya yansıtabilir.
GenelÇok kirli bir ortamda kullanılan bazı cihazlar, örneğin otomobillerin kaputunun altında kullanılanlar gibi çok daha yüksek bir bağışıklık seviyesine sahiptir.
Cihazın tasarımını standarda uyacak şekilde değiştirme teknikleri vardır.
Tahmin edilebileceği gibi, bir uçakta veya bir otomobilde çok sayıda cihazın bir arada bulunması, tüm bu ekipmanın ciddi testler yapılmadan araca entegre edilmediği anlamına gelir.
CEM şunları belirleyecektir: kablolar arasındaki boşluklar, kabloların bileşimi, ekipmana takılacak filtreler, ekipmanı çevreleyen mekanik yapı vb.
Standartlar tarafından sağlanan testler, bağışıklık düzeyine uyulduğunun doğrulanmasını mümkün kılar, ancak test uyumluysa (arıza yok), cihazın duyarlılık düzeyini bilmeyi mümkün kılmaz.
Nitelik kriterleriTest sırasında simüle edilen fenomene bağlı olarak, ekipmanın:
Diğer elektronik cihazlar ve kasıtlı vericiler elektromanyetik alanlar üretir. Test edilen ekipman, bu elektromanyetik alanlara maruz kaldığında normal şekilde çalışmalıdır.
En olası çalışma modunda yapılandırılan test altındaki cihaz, yankısız bir odaya (veya yankılanan modlu bir karıştırma odasına (CRBM)) yerleştirilir. Bu kafese, kendisi bir radyo frekansı sinyal oluşturucu tarafından sağlanan bir güç amplifikatörüne bağlanan bir verici anten yerleştirilir. Tüm gerekli spektrum daha sonra gerekli alan seviyesi ve modülasyon ile frekans taranır.
Şu anda Avrupa tüketici pazarında bulunan elektronik cihazların ezici çoğunluğu, 80 MHz ila 2,7 GHz arasındaki frekanslar için 3 V / m yayılan elektromanyetik alanlara karşı bir bağışıklık seviyesine sahiptir .
10 V / m'lik bağışıklık seviyesi, endüstriyel bir ortamda kullanılması amaçlanan cihazlar ve elektro-tıbbi yaşam sürdürme cihazları (arızası anında öldürebilen) için gereklidir.
Birkaç fenomen test edildi:
Genel olarak, test protokolü, test edilen ekipmana bir bağlantı / ayırma ağı aracılığıyla özel bir parazit jeneratörünün bağlanmasından oluşur.
Aktif elektronikleri içeren tüm ekipmanlar, EMC direktifleri ve yönetmeliklerinin yükümlülüklerinden etkilenir. Avrupa pazarına yerleştirilen cihazlar (satılmalarına, bağışlanmalarına, ödünç verilip verilmediğine, vb. Bakılmaksızın), EMC direktifi dahil olmak üzere tüm geçerli Avrupa direktifleri ve yönetmeliklerinden kaynaklanan gerekliliklere uygunluğu onaylayan bir CE işareti almalıdır .
EMC direktifinin bakış açısından, CE işaretine tabi olmayan sabit kurulumlar, yine de iyi mühendislik uygulamalarının uygulanması sayesinde, buna tabi cihazlarla aynı garantileri sağlamalıdır.
Ek olarak, başka işaretler de var:
Uçaklara takılan malzemeler, dünya çapında tanınan sertifikalara (FAR / JAR) ve ayrıca uçak üreticilerinin kontrolleri altında doğrulanan özel gereksinimlerine tabidir (sonuçta, gazetelerde isimleri yazılı olacaklardır. sıkıntı).
Sertifikasyon, CE işaretinin yerini alır.
Öte yandan yerde kalan havacılık ekipmanı, olduğu gibi “sıradan” endüstriyel ekipman gibi CE işaretlidir.
Uzay aracı ve askeri teçhizat için de özel gereksinimler. İlkinin statüsü açıksa, ikincisinin muafiyeti (çoğu Avrupa ülkesinde) Roma Antlaşması'nın hükümete bir Topluluk kararını askeri teçhizata uygulamama yetkisi veren hükümlerinden birinden gelmektedir. Fransa'da, yalnızca “eski model” EMC direktifiyle ilgili olan bu karar (2007'de kullanılmıyor), bakanlıklar arası bir genelge ile somutlaştırıldı ve görünüşe göre Avrupa Komisyonu'na bildirilmedi.