Compatibilitate electromagnetică (EMC)

Ce este?

„Compatibilitatea electromagnetică (EMC) este ramura științelor electrice care studiază generarea, propagarea și recepția neintenționată a energiei electromagnetice cu referire la efectele nedorite (interferențe electromagnetice EMI sau EMS sensibilitate electromagnetică) pe care o astfel de energie le poate induce. EMC își propune să se asigure că elementele sau sistemele de echipamente nu vor interfera sau nu vor preveni funcționarea corectă a celeilalte prin emisia și absorbția eronată a energiei electromagnetice.” (*wikipedia)

Echipamentele electronice sunt prezente peste tot. Există tot mai multe interferențe care generează defecțiuni altora.

Orice dispozitiv care conține electronică nu ar trebui să genereze prea multă energie electromagnetică și este important să accepte un anumit nivel de perturbații fără disfuncționalități.

Limitele sunt stabilite de standardele internaționale pe diferitele categorii de produse.

Legi și autorități de reglementare

Mai multe organizații internaționale lucrează pentru a promova cooperarea internațională în domeniul standardizării (armonizarea), inclusiv pentru publicarea de standarde EMC diferite. Atunci când este posibil, un standard elaborat de o organizație poate fi adoptat puțin sau deloc schimbat de către alte organizații. Aceasta contribuie, de exemplu, la armonizarea standardelor naționale în Europa.

Organizațiile de standardizare includ:

• Comisia Electrotehnică Internațională (IEC),
• Comité International Spécial des Perturbations Radioelectrici (CISPR),
• Comitetul consultativ pentru compatibilitatea electromagnetică (ACEC) coordonează activitatea IEC privind EMC între aceste comitete.
• Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO), care publică standarde pentru industria automotivă.

Legi / reglementări

Respectarea standardelor naționale sau internaționale este, de obicei, impusă de legile adoptate de națiunile individuale. Diferitele națiuni pot cere respectarea unor standarde diferite.

Prin legislația europeană, producătorii de dispozitive electronice sunt sfătuiți să efectueze teste EMC pentru a se conforma etichetei CE obligatorii. Trebuie asigurată utilizarea necontrolată a dispozitivelor electrice pentru toți clienții, iar puterea câmpului electromagnetic trebuie menținută la un nivel minim. Directiva UE 2004/108 / CE (anterior 89/336 / CEE) privind EMC anunță regulile de distribuire a dispozitivelor electrice în cadrul Uniunii Europene.

Toate acestea sunt făcute pentru a garanta că dispozitivele electronice vor fi compatibile cu mediul EMC unde vor fi instalate, precum și că nu vor crea probleme altora.  Orice dispozitiv care conține circuite electronice trebuie testat în conformitate cu categoria sa și cu standardele și metodele corespunzătoare.

EMI – EMS ?

Din fericire, majoritatea standardelor existente descriu un site de testare care este întotdeauna o cameră EMC sau OATS validată pentru EMI și EMS. Deci, cu majoritatea camerelor noastre, cerințele și chiar mai mult sunt acoperite. Trebuie efectuate două tipuri diferite de teste:

• EMI (teste de interferență sau emisie electromagnetică) constă în măsurarea nivelului și frecvenței energiei electromagnetice generate de dispozitiv.
  

• EMS (Sensibilitate sau imunitate electromagnetică) constă în verificarea capacității dispozitivului de a accepta un anumit nivel de energie electromagnetică fără defecțiuni.
  

Când dispozitivul a trecut cele 2 teste, putem spune că dispozitivul este compatibil cu mediul electromagnetic.

Unde se fac testele ?

Sistemele de testare în aer liber, sau OATS, sunt site-urile de referință în majoritatea standardelor (compararea cazurilor ideale). Acestea au fost folosite în special pentru testarea emisiilor la sistemele mari de echipamente.

OATS prezintă multe dezavantaje

• Condițiile meteo
• Accesul la zone izolate în afara orașelor
• Probleme de confidențialitate
• Setare complexă
• Mediul perturbat
• Întreținere
• Transport
• Timp de testare

Datorită dezavantajelor OATS și creșterii necesităților de testare EMC, au fost create camerele EMC denumite și locații interioare deschise de testare. Aceste camere oferă multe avantaje:

• Timp redus de testare
• Cost redus
• Atenuarea site-ului volumetric
• Repetabilitate mai mare
• Rezoluție mai mare
• Fiabilitate sporită
• Fără influență meteorologică
• Setarea testului este întotdeauna pregătită
• Confidențialitate
• Acces
• Corelarea cu ceilalți camerele / laboratoarele.

*Astăzi, 99% din testele EMC sunt efectuate în camerele EMC.

Camerele ecranate

Camerele EMC sunt construtie din elemente pentru ecranare și absorbere.

Testele EMI și EMS (EMC) trebuie să fie efectuate este un mediu perfect ecranat pentru a evita orice influență externă. Pentru aceasta este necesar sa avem o ecranare perfectă.

Ecranarea electromagnetică sau ecranarea RF sau colivia Faraday este practica reducerii câmpului electromagnetic într-un spațiu prin blocarea câmpului cu bariere din materiale conductoare sau magnetice.

Ecranarea este aplicată în mod obișnuit la incinte pentru a izola dispozitivele electrice din “lumea exterioară”. Ecranul este prezent pe 6 fețe (pereți, tavan și podea).

Cantitatea de reducere (atenuarea ecranării) depinde foarte mult de materialul utilizat, de grosimea sa, de dimensiunea volumului ecranat și de frecvența câmpurilor de interes, de forma și de orientarea tuturor accesoriilor adăugate la ecranare.

Ecranarea trebuie construită în funcție de performanțele solicitate (atenuare și frecvență). Performanțele unei încăperi ecranate vor fi apropiate de atenuarea elementului mai rău instalat pe această ecranare.

Absorbere?

După cum este descris mai sus, ecranarea este realizată din material conductiv. Așa că în camera ecranată suntem într-un mediu protejat. Nu există interferențe externe. Dar, datorită ecranării conductive, există un mediu complet reflexiv în interior. Dacă puneți un EUT (dispozitiv de testare) în camera ecranată, multe reflexii vin din orice direcție. Dacă generați câmpuri, este același lucru.

Trebuie să testați emisia (EMI) și imunitatea (EMS) în interiorul acestui mediu reflexiv. Deci orice interferență generată de dispozitiv sau de orice câmp generat de o antenă va fi reflectată de ecranare. Și apoi nu există șansa de a ști ce se măsoară. Reflexia de la EUT sau toate reflexiile.

De aceea, ecranarea ar trebui să fie acoperită pentru a absorbi cât mai mult aceste reflexii și pentru a vă asigura că testul se referă cu adevărat numai la reflexia de la EUT.

CISPR – MIL ?

Există 2 mari categorii de camere EMC – CISPR (standard civil) și MIL (standard militar)  – sunt camere EMC realizate din materiale de ecranare și absorbanți. Dar cerințele sunt total diferite.

Cameră MIL

O cameră MIL STD este ușor de configurat, cerințele sunt foarte simple. Se referă în principal la performanțele de ecranare, la zgomotul de fond bun și la capacitatea de absorbție.

MIL STD 461E – august 1999. Distanța de testare 1m.

Absorbția la incidență normală

Frecvență                                Absorbție minimă

80 MHz – 250 MHz                6 dB

peste 250 MHz                        10 dB

Complexitatea într-o astfel de cameră ar putea fi la nivel de sistem cu EUT-uri mari…

Cameră CISPR?

O cameră CISPR sau o cameră comercială este mai dificil de configurat, cerințele sunt exacte și definite de mai multe standarde în conformitate cu EMI și EMS.

O cameră CISPR conformă ar trebui să furnizeze o zonă liniștită sau un volum de încercare care va fi utilizat pentru testul EMI la o anumită distanță de testare (de obicei 3m) și un plan vertical pentru uniformizarea câmpului pentru EMS la o distanță de testare de 3m.

Metoda de validare este mai complexă și fiecare articol de mai sus trebuie măsurat și verificat.

*O cameră CISPR poate fi utilizată pentru MIL, dar un MIL nu poate fi folosit pentru CISPR!

SAC sau FAC?

În categoria camerelor CISPR există SAC (camere semi-anecoice) și FAC (camere complet anecoice). 95% din camerele EMC sunt SAC.

FAC:

• Volum de testare situat deasupra absorberelor.
• Nici un plan de masă.
• Nici o scanare în înălțime (poziție fixă).
• În principal, pentru echipamente mici și pentru echipamente de înaltă calitate.

SAC:

• Volum de testare situat deasupra planului de masă.
• Înălțimea scanării este de 1 până la 4 m.
• Toate tipurile de EUT, chiar și cele de gabarit mărit

Testele de validare pentru camerele EMC

Camera este validată într-o configurație clară. Aceeași configurație trebuie utilizată pentru efectuarea testelor de validare ale EUT …

Teste de validare SAC:

• Performanțe de ecranare: EN 50147-1/IEEE 299 de la 10KHz la 18GHz sau 40GHz.
• NSA (SAC): CISPR 16-1-4 de la 30MHz la 1GHz cu o distanță de testare de 3, 5m și 10m în funcție de EUT.
• SVSWR (SAC): CISPR 16-1-4 de la 1GHz la 18GHz cu distanțe de test 3, 5m și 10m Ø 2, 3 și 5m.
• Uniformitatea câmpului (FU): EN61000-4-3 de la 26MHz la 18GHz sau 40GHz la o distanță de testare de 3m.
• Zgomotul ambiental (AN): CISPR22 de la 30MHz la 18GHz IEEE

Teste de validare FAC

• Performanțe de ecranare: EN 50147-1 / IEEE 299 * de la 10KHz la 18GHz sau 40GHz.
• FS-NSA (FAC): CISPR 16-1-4 de la 30MHz la 1GHz cu o distanță de testare de 3m sau 5m Ø de 1,2 până la 2,0 m. Volumul de testare situat deasupra absorbantilor de podea (metoda putin diferita).
• FS-SVSWR (FAC): CISPR 16-1-4 de la 1GHz la 18GHz cu o distanță de testare de 3m sau 5m Ø între 1,2m și 2,0m. Volumul de testare situat deasupra absorbantilor de podea
• Uniformitatea câmpului (FU): EN61000-4-3 de la 26MHz la 18GHz sau 40GHz la o distanță de testare de 3m. Plan vertical planat deasupra absorbantilor de podea
• Zgomotul ambiental (AN): CISPR22 de la 10MHz la 18GHz