Elektromagnetická kompatibilita nebo EMC (anglicky, elektromagnetická kompatibilita nebo EMC ) je schopnost zařízení nebo systému elektrické nebo elektronické , na určené funkce v prostředí elektromagnetického , pro které je zařízení určené, aniž by sám vytvářet nepřípustné elektromagnetické rušení.
Dobrá elektromagnetická kompatibilita popisuje stav „dobrého elektromagnetického okolí“:
Různé předpisy vyžadují dodržování úrovně elektromagnetické kompatibility ( evropské směrnice , FCC pro USA atd.). Na podporu těchto předpisů stanovily normy metody pro hodnocení rušení, jakož i limity pro úroveň rušení, která nesmí být v daném prostředí překročena nebo tolerována.
Elektromagnetická kompatibilita netýká se biologické a ekologické účinky elektromagnetických polí .
Elektromagnetický jev, který může způsobit funkční narušení zařízení, přístroje nebo systému nebo nepříznivě ovlivnit živou nebo inertní hmotu. Elektromagnetickým rušením může být hluk, nežádoucí signál nebo modifikace samotného propagačního média.
Většina elektrických a elektronických zařízení generuje elektromagnetická pole, která jsou vnímatelná v jejich prostředí; všechna tato pole vytvářejí skutečné znečištění, které někdy narušuje provoz jiných zařízení.
Protože musí být zajištěna kompatibilita v obou směrech, jsme vedeni k definování dvou typů jevů:
Když se objeví elektromagnetická nekompatibilita, je třeba vzít v úvahu tyto tři prvky:
Pokud alespoň jeden z těchto prvků chybí, CEM se obnoví.
Konfigurace modelu „zdroj / vazba / oběť“ závisí na měřítku, ve kterém je zobrazen:
Tento druh rozkladu není neurčitý: vždy se nakonec dostáváme ke konečným zdrojům (funkční signály, přírodní nebo úmyslné jevy). Totéž pro oběti.
Aby bylo možné charakterizovat chování zařízení nezávisle na ostatních , jsou vazby nutně rozděleny do dvou dílčích vazeb: zdroj / prostředí a prostředí / oběť, což je důvod, proč standardy vyžadují různé typy prostředí. Obytné, lehké komerční nebo průmyslové ve většině případů v civilním sektoru.
Spojky jsou rozděleny do dvou kategorií:
Hranice mezi nimi má prvek svévolnosti, určité standardy klasifikující určitá propojení elektrickým nebo magnetickým polem (ale ne všechna…) v poli „vedení“.
Kromě toho u vazeb pomocí záření standardy rozlišují také pole blízká a vzdálená: Zdroj elektromagnetického rušení často zpočátku vytváří buď elektrické pole, nebo magnetické pole. Ale v určité vzdálenosti od tohoto zdroje bude pozorovaná vlna „rovinnou“ elektromagnetickou vlnou (nazývanou také „vzdálená“), kombinací pole H a pole E, s poměrem E / H = 120 π (≈377 Ω). Tato vzdálenost je řádově velikosti vlnové délky. U vysokých frekvencí tedy budeme mít vždy rovinnou vlnu, jakmile se trochu vzdálíme od zdroje.
Standard může vyžadovat test citlivosti na pole E, na pole H nebo na rovinnou vlnu (nebo vzdálené pole). Standardy budou vyžadovat zkoušky rovinnými vlnami na nejvyšších frekvencích, protože v případě vysokých frekvencí budeme mít v praxi vždy „rovinnou“ vlnu.
Jedná se o poruchy pocházející hlavně z:
Obecně platí, že v předpisech by imunita zařízení měla být dostatečná, aby se zabránilo zhoršení funkce nad rámec specifikací během expozice tomuto typu rušení.
Přechodné poruchyJedná se o poruchy pocházející hlavně z:
V předpisech se obecně uznává, že citlivost zařízení umožňuje dočasné zhoršení funkce, ale se samočinným obnovením této funkce, jakmile rušení skončí (bez zásahu uživatele).
Vazba je proces, kterým se energie disruptoru dostane k oběti. Kdykoli mluvíme o proudu, napětí nebo poli, nezapomeneme, že se jedná o elektrické veličiny, které se časem mění.
Společná impedanční vazbaV tomto případě má elektrický obvod rušiče společnou impedanci s elektrickým obvodem oběti. Na svorkách této společné impedance je napětí generované proudem proudícím v rušivém obvodu. Protože tato impedance je přítomna také v obvodu oběti, zažívá tato oběť toto parazitní napětí. Příklad: k síti 230 V jsou připojena dvě zařízení : disruptor, který generuje parazitní napětí na síťovém napětí, a oběť, která používá síťové napětí, a která současně obnovuje toto parazitní napětí.
Kapacitní vazbaV tomto případě je na rušivém obvodu napětí, které může rušit. Mezi tímto rušivým obvodem a jiným obvodem, který se stane obětí, je také kapacita. Díky této kapacitě se rušivá elektrická energie dostane do obvodu oběti.
Příklad: jev kapacitního přeslechu . Vodič patřící do rušivého obvodu je ve stejném kabelu jako vodič patřící do obvodu oběti. Tyto dva vodiče jsou blízko, existuje mezi nimi kapacita, která je zodpovědná za spojení. Čím vyšší je impedance obvodu oběti, tím vyšší bude vazba v důsledku můstku děliče napětí tvořeného kapacitou a impedancí oběti.
Indukční vazbaV tomto případě je v rušivém obvodu proud schopný generovat rušení. V blízkosti tohoto okruhu je obvod oběti. Proud vodiče rušivého obvodu vytváří kolem něj magnetické pole. Toto magnetické pole indukuje proud v obvodu oběti.
Příklad: Indukční přeslech . Vodič rušivého obvodu je ve stejném kabelu jako vodič obvodu oběti a v druhém indukuje parazitní napětí. Čím nižší je impedance obvodu oběti, tím více bude toto napětí vyvolávat významnou energii rušení v obvodu oběti.
Spojení elektrickým polemTato spojka se také nazývá spojka pole-vodič.
Jedná se o dopadající elektrické pole, které způsobí narušení obvodu oběti. Okamžitě si všimněme, že výše uvedená kapacitní vazba má stejnou povahu, protože vazební kapacita přináší oběti siločar. Rozdíl je v tom, že disruptor je dále: Místo toho, abychom identifikovali samotný disruptor, identifikujeme elektrické pole, které z něj pochází.
Příklad: impulsní elektrické pole ze zapalovací svíčky motoru dosáhne antény přijímače autorádia.
Vazba magnetického poleTato vazba se také nazývá vazba pole-smyčka.
Jedná se o magnetické pole vycházející z rušení, které prochází obvodem oběti, a proto v tomto obvodu indukuje parazitní napětí. Je to indukce . Všimněte si také zde, že tato vazba má stejnou povahu jako výše uvedená indukční vazba ... Místo identifikace samotného rušiče identifikujeme magnetické pole, které generovalo.
Příklad: blesk poblíž oběti (a ne nahoře). Blesk je elektrostatický výboj charakterizovaný proudem několika desítek tisíc ampér a dobou náběhu řádově mikrosekundy. Napětí indukované ve smyčce je proto vysoké kvůli velké kolísání intenzity proudu, ale také kvůli rychlosti nárůstu tohoto proudu.
Vazba elektromagnetickým polemRušič často vyzařuje jak elektrická pole (v důsledku napětí), tak magnetická pole (v důsledku proudů); Kombinace těchto dvou polí zasahuje oběť. Avšak i když disruptor zpočátku emituje pouze elektrické pole, Maxwellovy rovnice ukazují, že v určité vzdálenosti od tohoto zdroje se také objeví magnetické pole, které vytvoří elektromagnetickou rovinnou vlnu (viz elektromagnetická vlna ). Totéž platí, pokud rušič vyzařuje magnetické pole pouze na začátku. Tato transformace probíhá ve vzdálenosti odpovídající nezanedbatelnému zlomku vlnové délky. Je tedy velký pro nízké frekvence, ale krátký pro vysoké frekvence. To je jeden z důvodů, proč měření EMC nejsou stejná pro nízké frekvence a pro vysoké frekvence. U vysokých frekvencí se téměř vždy budeme zabývat elektromagnetickou rovinnou vlnou.
Často slyšíme o dvou režimech šíření: diferenciálním režimu a běžném režimu. Mohli jsme zahrnout tyto dvě definice do spojovacích režimů, ale důležitost těchto dvou pojmů, zejména společného režimu, si zaslouží být definována s přesností.
Šíření v diferenciálním režimuZvažte dva vodiče připojené k elektrickému nebo elektronickému zařízení. Říká se, že na toto zařízení je přiváděno napětí v symetrickém (nebo diferenciálním) režimu, pokud je mezi dvěma vodiči přítomno napětí. Například síťové napájecí napětí se přivádí v diferenciálním režimu. Nebo dokonce napětí přítomné na dvojici telefonních drátů.
Pokud vezmeme v úvahu kabel složený ze sady dvou vodičů, algebraický součet proudů v tomto kabelu je nulový, protože v prvním vodiči proud „jde“ a proud „vrací“ stejnou intenzitu, ale naproti tomu ve druhém vodiči.
Aby se předešlo problémům s EMC, stačí, aby byly oba vodiče dostatečně blízko.
Šíření v běžném režimuŠíření rušení v běžném režimu považuje většina techniků EMC za hlavní problém EMC.
Nebo kabel složený z několika vodičů, připojený k elektrickému nebo elektronickému zařízení. Předpokládejme, že vnější elektromagnetické pole indukuje parazitní proud ve všech vodičích tohoto kabelu. Tento proud vstupuje do zařízení oběti tímto kabelem. Všimněte si, že v diferenciálním režimu je v kabelu vodič pro „vnější“ proud a vodič pro „zpětný“ proud. V tomto případě tomu tak není: elektromagnetické pole vyvolalo fázové proudy ve všech vodičích kabelu. Jelikož v tomto kabelu není žádný zpětný vodič pro tento proud, je třeba si položit otázku, kterou cestou se proud v běžném režimu uzavře, protože v zásadě proud prochází uzavřeným obvodem. ..
Protože tento proud „vstoupil“ do zařízení, bude nutně vycházet ze zařízení:
Tento proud se prostřednictvím těchto tří možných cest nakonec vrátí „na Zemi“. Poté cirkuluje v zemi a vrátí se k dokončení obvodu, v zásadě na druhý konec dotyčného kabelu. Konec kabelu bude zařízení, ze kterého kabel pochází, například jeho napájení atd. Okruh je tak uzavřen.
Tento proud je považován za „běžný režim“. Jeho obvod může být velmi velký:
Takže povrch tohoto obvodu může být velký, vyplývá z něj:
Výsledkem je, že vnější rušení může v tomto obvodu vytvářet vysoké proudy a rušit zařízení (zařízení oběti). Tento rušivý proud, který vstupuje do zařízení, skutečně projde, pokud se nic neudělá, projde elektronickou kartou a naruší elektronické obvody, které obsahuje.
Doposud jsme zařízení považovali za oběť. Představte si, že je to samotné zařízení, které generuje rušení v tomto obvodu, například generováním vysokofrekvenčního proudu na jeho kabelu. Tento proud bude proudit v obvodu společného režimu zmíněném výše. Protože je tento obvod velmi velký, bude hrát roli antény a bude rušit daleko. Zařízení bude velkým narušitelem.
Aby se snížily účinky těchto poruch běžného režimu, ať už je zařízení oběť nebo rušivé, musí být zařízení vhodně ošetřeno na vstupních připojeních vhodnými technikami ochrany EMC. Například proudy, které vstupují každým vodičem kabelu, budou muset jít přímo na hmotu zařízení, a tak se vyhnout průchodu funkcemi karty. Je také výhodnější připojit hmotu zařízení k zemi nebo k zemní rovině (viz níže). Nebo se pokusíme zabránit vstupu těchto proudů do zařízení protažením feritového jádra zvaného „potlačovač společného režimu“ kabelem. Při příjezdu kabelu je také možné stínění všech vodičů kabelu a připojení stínění k uzemnění zařízení. Proud v běžném režimu, který prochází pouze na vnějším povrchu stínění, je tedy odkloněn na zem a již neprochází elektronickou kartou. Viz dále o získávání EMC, odstraňování proudů v běžném režimu)
Až dosud jsme uvažovali, že návrat proudu v běžném režimu byl přes „zemi“. Ve složitých systémech často existuje základní rovina společná různým zařízením (laboratorní měřicí lavice, vozidla atd.). Je zřejmé, že právě tato rovina nahrazuje „zem“. V takovém případě lze narušení společného režimu omezit udržováním vstupních kabelů co nejblíže k zemní rovině systému, aby se zmenšila plocha smyčky společného režimu.
Problém společného režimu jsme řešili zvážením proudů. V technické literatuře někdy neuvažujeme o proudech, ale o běžných režimech napětí. Tato napětí jsou přítomna mezi vodiči kabelu a „zemí“. Je to zjevně dvojí úhel pohledu.
Problémy s běžným režimem se vyskytují i pro frekvence několika set megahertzů. Můžeme dokonce říci, že to jsou problémy, které se od rozmnožování radioelektrických emisí nejvíce znásobily. Na těchto vysokých frekvencích si jednoduše povšimneme rozdílu ve smyčce společného režimu: Protože tato smyčka má rozměry větší než vlnová délka, již není nutné brát v úvahu povrch smyčky, ale vše jednoduše zvážit že kabel, který vstupuje do přístroje, je anténa, která sbírá rušivé záření. Společná ochrana oběti bude vždy spočívat v zabránění vstupu těchto proudů do elektronické karty. Pokud je zařízení považováno za rušivé, zabráníme tomu, aby interní proudy opustily kartu s vědomím, že filtrování bude stejné.
Ve zkušební laboratoři EMC je běžné rozlišovat vlnu podle její destruktivní povahy nebo ne. To znamená podle souvisejících rizik pro elektroniku (nebo obecněji pro testované zařízení). Některé vlny jsou tak energické, že mohou „rozbít“ komponenty umístěné v „dráze“ vlny. Například napěťová vlna (několik kV) může rozbít izolaci a „rozbít“ citlivé součásti (případ DES nebo EFT).
Destruktivní vlnaRázová vlna, rychlý elektrický přechodový jev (anglicky TERS nebo EFT) nebo elektrostatický výboj (ESD), kvůli povaze vlny (několik kV nebo kA), mohou změnit (vyčerpat) chování nebo dokonce zničit součásti produkt. Ve skutečnosti jsou tyto testy obvykle spouštěny na konci testovací kampaně, aby se zabránilo tomu, aby tyto jevy změnily chování zařízení a úsudek (shodu). Od některých laboratoří (na žádost konstruktéra nebo výrobce) se někdy vyžaduje, aby tyto zkoušky provedly jako první (jedná se o debaty o reprezentativnosti zkoušky a životnosti výrobku).
Obecně jsou tyto jevy přechodné a / nebo náhodné.
poznámka: magnetické vlny nejsou považovány za destruktivní. Na druhou stranu mají schopnost vymazat paměť určitých komponent (ROM, RAM), a proto učinit produkt nefunkčním (např. Vymazat firmware PLC). Produkt však není zničen (i když může být výsledek stejný, pro zastavení výroby na automatizované lince).
Nedestruktivní vlnaNa rozdíl od ničivých vln. Všechny vlny, které neničí součást nebo trvale neovlivňují chování EST (zařízení podléhající zkoušce).
Obvykle, když nedestruktivní vlna ovlivňuje chování produktu. Když je toto rušení zastaveno, produkt se okamžitě vrátí k očekávanému chování. Někdy je nutné zařízení restartovat. Tato změna chování nebo provozu není konečná.
Je to přirozený zdroj parazitů, pravděpodobně nejrozšířenější.
Mechanismus je následující:
Fenomén „elektrostatický výboj lidského původu“ je ve standardizaci modelován:
S bleskem neopustíme pole triboelektriky, jednoduše změníme měřítko.
Například v kumulonimbu je množství kumulativních elektrických nábojů po několika desítkách minut kolosální. Tyto náboje jsou distribuovány náhodně v kladných nebo záporných zónách, což vytváří potenciální rozdíly řádově jednoho megavoltu. Mohlo by dojít k vážnému poškození zařízení.
Pokud se na izolovaném objektu hromadí elektrostatické náboje, může dojít k elektrostatickému výboji, jakmile potenciál tohoto objektu dosáhne určité hodnoty: mezi tímto objektem a jiným objektem v jeho prostředí bude výboj. Samotný vzduch obsahuje náboje: Malé náboje složené z lehkých iontů jsou způsobeny ionizací molekul plynu UV zářením ze slunce. Větší náplně jsou nabitý prach nebo nabité kapičky vody. Objekt, který se pohybuje ve vzduchu, tedy může tyto náboje obnovit, což zvýší jeho elektrostatický potenciál ve vztahu k jeho prostředí. Dokonce i stacionární, ale izolovaný objekt bude schopen zachytit nálože, pokud se vzduch bude pohybovat. Ze všech těchto důvodů se často stává, že objekt, který zůstane izolovaný, může generovat elektrostatický výboj s jeho bezprostředním prostředím (izolátory atd.). Pokud je předmět součástí elektronického zařízení, může k vybití dojít izolačním kondenzátorem, který jej zničí. Z tohoto důvodu antény telekomunikačních systémů nejsou nikdy dokonale izolovány nepřetržitě a že testy EMC jsou aplikovány také na antény rádiových terminálů.
Rádiová zařízení, hlavní zdroj vyzařovaných elektromagnetických polí, se řídí evropskou směrnicí 2014/53 / EU, známou jako RE-D .
Pokud se na ně vztahují odchylky od směrnice o EMC, zejména pokud jde o maximální úroveň vyzařování (aby mohly plnit své funkce), musí poskytovat stejné záruky jako ostatní zařízení, pokud jde o elektromagnetickou kompatibilitu (čl. 3, základní požadavek 1b) směrnice RE-D ).
Základní standard odolnosti vůči elektromagnetickým polím (IEC / EN 61000-4-3) poskytuje možnost zkoušek až do 6 GHz , aby se zohlednily vyšší frekvence vysílačů (Wifi v 802.11a, WIMAX. .. ). Dlouhodobý vývoj je plánován na vývoj základního standardu až do 18 GHz . Modulace obvykle používaná tímto standardem (AM 80% 1 kHz ) však nereprezentuje širokopásmové zařízení, i když je jednoduchá modulace AM uznána jako nejrušivější pro zařízení.
Limity imunity v civilním a lékařském oboru jsou stanoveny podle aktuálních případů v „typickém“ prostředí. Požadované úrovně odolnosti jsou 1 V / m (v chráněném prostředí), 3 V / m (obytné), 10 V / m (průmyslové) a 30 V / m (výjimečné). V automobilovém, leteckém nebo vojenském oboru vyžadují určité specifikace úrovně imunity vyjádřené v kV / m.
Tyto úrovně odolnosti zařízení umožňují zařízení pracovat tak, jak bylo zamýšleno, v přítomnosti vysílače poblíž. Předpisy stanoví prostřednictvím produktových norem použití kategorie spotřebičů (domácí spotřebiče, TV, průmyslové, telefonní atd.) V „typickém“ prostředí (obytné, průmyslové atd.). „Typická“ úroveň imunity však neumožňuje zajistit imunitu zařízení za všech podmínek, za kterých by jej bylo možné výjimečně umístit.
Rovněž mezní úrovně imunity zařízení doporučené v civilních normách jsou nižší než limity expozice člověka. Je tedy možné, že v bezprostřední blízkosti vysílače (i když tento ve všech ohledech vyhovuje předpisům) může dojít k narušení zařízení (které rovněž odpovídá předpisům). To může způsobit problémy elektronickým bezpečnostním zařízením nebo zařízením na podporu života.
Jako příklad si představte:
1 500 km však odpovídá čtvrtině vlnové délky (λ / 4) signálu při 50 Hz . Z důvodu údržby je v blízkosti elektrárny otevřeno pouze jedno ze dvou vedení. Nakonec se vytvoří dopředné vedení a zpětné vedení, které jsou podobné obvodu vyladěnému na λ / 2: napětí produkované elektrárnou je na konci 3000 km vedení ve fázové opozici vůči napětí přicházejícímu přímo z elektrárna. Lze snadno získat 800 000 voltů rms, oddělené otevřeným spínačem.
Když je spínač sepnutý, může být napětí ve fázové opozici asimilováno řídicí jednotkou na zkrat.
Dokud nebude nastolena nová rovnováha (minimálně 10 ms pro neperiodickou část), 5 GW vyprodukovaných řídicí jednotkou bude spotřebováno (plně v okamžiku uzavření) dynamickým zkratem.
Ve vzájemně propojené a plně propojené evropské elektrické síti se tento druh manévru provádí několikrát denně. Protože však rezonance není nikdy přesná, tlumení zajišťuje distribuovaná povaha zátěží a jiných zdrojů. Navzdory všemu je při každém z těchto uzavírání velkých smyček celá evropská síť na několik sekund silně nevyvážená. Země „na konci řádku“ hrají zejména roli reflektoru (tedy břicha napětí, i když žádná stojatá vlna opravdu nemá čas se etablovat).
Tento druh jevu, i když je to co nejvíce zmírněno, zanechává stopy až po koncového uživatele. Je také nutné přidat k těmto zbytkům všechny podobné jevy (i když v menším měřítku) ovlivňující různé sítě s nižším a nižším napětím až po uživatele.
Archetypem tohoto druhu zdroje je všudypřítomný „spínaný napájecí zdroj“.
Většina moderních elektronických desek používá rychlé logické obvody. Tyto integrované obvody a spojení, které je spojuje, jsou sídlem proudů se strmými frontami, které jsou schopné vyzařovat elektromagnetické vlny v širokém spektru. I když je na poměrně nízkých úrovních, může toto záření zejména rušit rádiové přijímače umístěné poblíž.
Chcete-li se o tom přesvědčit, postačí umístit rádiový přijímač do blízkosti počítače ... Konstruktéři těchto systémů musí respektovat směrnice EMC týkající se vyzařování zařízení a emise šířené vedením, které by mohly být na zařízeních přítomny. kabely těchto zařízení.
Tuto spravedlnost musíme učinit armádě všech zemí: protože Archimedes a jeho ohnivá zrcadla , která měla zapálit římskou flotilu před Syrakusami , velkoryse financovali mnoho myšlenek na „paprsek smrti“ s různými výsledky ( a někdy zcela neočekávané, jako Radar , pokud máme věřit biografii Nikoly Tesly ).
Mezi množstvím vážných nebo šílených nápadů v této oblasti jsou 3 zvláště týkající se CEM:
Již v roce 1946 získala vláda Spojených států dvě jistoty:
Americká armáda proto zahájila rozsáhlý program testování jaderných zbraní. New Mexico , kde byly první zkoušky prováděny s hustotou obyvatelstva příliš vysoko, aby i nadále ozařování a Japonsku se stala spojencem, tyto testy byly provedeny na atolu Bikini . Tyto testovací kampaně zahrnovaly různé typy palby: na úrovni země, pod vodou, ve vzduchu, letecké bomby, dělostřelecké granáty nebo miny, včetně dvou po sobě jdoucích výstřelů ve vyšších vrstvách atmosféry .
Po každém z těchto výstřelů došlo na více než 2 000 km vzdáleném Havaji k výpadku proudu způsobenému obrovským elektromagnetickým pulsem, který ve spojení s elektrickým vedením vypnul všechny jističe. Američtí vojenští představitelé tak pochopili potenciál obrovského elektromagnetického pulzu jako zbraně.
Elektronická válkaÚmyslné elektromagnetické útoky se používají v souvislosti s elektronickým válčením za účelem rušení komunikace protivníka nebo k poruše jeho zařízení.
Elektromagnetické zbraně (MFP)Nesnažíme se vytvořit (nemožný) vyčerpávající seznam, ale jen uvedeme několik příkladů.
Jakýkoli signál s vysokým tvarovým faktorem (například pulzní signál), ať už moduluje nosnou či nikoli, může způsobit změnu stavu „logického“ obvodu . Pokud se tento obvod účastní sekvenčního automatu (například počítače), může být vnitřní stav změněn.
Jedná se o extrémně zákeřnou variantu předchozího případu. Je třeba si uvědomit, že koncept „logického obvodu“ je čistě umělý. Jedná se ve skutečnosti o analogové obvody s nelineární propustností. V důsledku rušení se výstup může ocitnout ve stavu „½“ („někde mezi 0 a 1“) po dobu, která může činit milisekundy.
Pomáhá „Moorův zákon“, tento fenomén, zvýrazněný prvními logickými obvody CMOS, nyní představuje riziko pro všechny technologie integrovaných obvodů využívající izolaci reverzního spojení. Během výroby integrovaného obvodu se mimochodem vytvoří několik struktur PNPN, které mají dostatečný zisk, aby vytvořily tyristor . Postačuje, aby pulzní jev (elektrický signál nebo foton nebo ionizující částice) spustil jeden z těchto tyristorů, aby druhý z nich zkratoval napájecí zdroj. Odtamtud se může stát několik věcí:
Elektromagnetická kompatibilita se podle definice týká pouze účinků na zařízení, nikoli na lidi nebo jiné biologické entity.
Je však třeba vzít v úvahu několik elektromagnetických jevů:
Abychom získali nebo vylepšili kompatibilitu, můžeme hrát na 3 termínech triády „zdroj / spojka / oběť“:
To bude často spočívat v ošetření prostředí elektronických karet daného zařízení, ať už jde o oběť nebo znečišťovatele. Existuje 6 metod pro oddělení obětí od zdrojů:
Elektromagnetické stínění je rozdělit prostor do samostatných elektromagnetických polí, nějaké „čisté“ a jiné „špinavé“ bez jakékoli komunikace mezi nimi. V praxi bude elektronická karta umístěna v kovovém pouzdře, které ji bude chránit před vnějším zářením.
Stínění je teoreticky velmi účinné, jakmile příslušné frekvence překročí jeden megahertz. V praxi je to docela jiné, protože elektronická karta je obecně ve vztahu k vnějšku pomocí elektrických kabelů, i když pouze prostřednictvím napájení. Poté je pozorováno, že účinnost stínění může být snížena na nic, pokud proudy „běžného režimu“ nejsou blokovány na úrovni kabelových vstupů.
Definici najdete v odstavci „běžný režim“. Ochrana před signály v běžném režimu spočívá v zařízení oběti v zabránění tomu, aby proudy indukované na kabelech vstoupily do elektronické karty a narušily její funkce. U interferujících zařízení tato ochrana spočívá v zabránění parazitním proudům v opuštění karty a v cirkulaci po externích kabelech. Ochrana v běžném režimu má tedy stejné cíle jako stínění a často je efektivní. Ve skutečnosti, jak jsme viděli, nemá smysl stínění zařízení, pokud rušení procházejí spoji, které vstupují do stínění.
Zde jsou některá pravidla ochrany před signály běžného režimu platná jak pro zdroje, tak pro oběti.
Pokud má dotyčné zařízení kovové pouzdro a pokud má karta zemní vrstvu, bude snazší získat ochranu: pokud je to možné, kabely vstupující do karty by měly být stíněny připojením tohoto vodiče. Stínění k uzemnění karty a výše vše do kovového pouzdra, kde vstupuje do pouzdra. Proud v běžném režimu, který teče pouze na povrchu štítu, je tedy odváděn na vnější povrch pouzdra, aniž by do něj vstupoval.
Stínění vstupního kabelu však není vždy možné. Poté bude nutné provést filtrování proudů společného režimu. Signály v běžném režimu lze samozřejmě filtrovat, blokovat nebo odpojit, pouze pokud užitečné signály přenášené vodičem mají nižší frekvenci (jedná se o filtrování frekvence, viz níže). Pokud jsou požadované signály ve stejném pásmu jako signály v běžném režimu, může problém vyřešit stínění kabelu.
Aby bylo možné blokovat signály v běžném režimu, může být kolem kabelu obsahujícího všechny vodiče umístěno feritové jádro pro potlačení společného režimu . Jedná se o řešení pro ošetření celého zařízení a jeho kabelů, aniž by bylo nutné zařízení upravovat.
Jinak z důvodu větší efektivity zacházíme s každým vodičem kabelu tak, aby vysokofrekvenční proudy přicházející vodičem byly blokovány nebo jinak odkloněny co nejkratší cestou k zemi karty a ke kovovému pouzdru.
Výše uvedený obrázek ukazuje například cestu proudu v běžném režimu v případě karty uvnitř kovového pouzdra s oddělením každého vodiče kondenzátorem: Cesta proudu v běžném režimu vyplývající z vnějšku je následující: Vstupuje skrz každý vodič kabelu prochází z vodiče na desku (1), poté prochází oddělovacím kondenzátorem (2), poté prochází do zemní vrstvy, poté spojuje pouzdro přes zemnící sloupek (3) a poté cirkuluje na vnitřní povrch krytu a nakonec vychází z krytu otvorem v kabelu. Nesmíme zapomenout, že proud cirkuluje pouze na povrchu kovu a nikdy neprojde stěnou pouzdra! Proud v běžném režimu tak prochází smyčkou uvnitř pouzdra.
Pokud se tedy oddělení provádí na kartě, bude nutné co nejvíce omezit smyčku, kterou proud v běžném režimu prochází uvnitř skříně, aby se zabránilo záření uvnitř této skříně. K tomu budete potřebovat:
U velmi vysokých frekvencí není impedance oddělovacího kondenzátoru nikdy úplně nulová a oddělovací kondenzátor nebude dostatečně účinný k odklonění proudu v běžném režimu na zem. Z tohoto důvodu je vhodné umístit vysokofrekvenční stop impedanci do série s vodičem, jakmile dorazí na desku.
Pokud zařízení nemá kovové pouzdro , bude obtížnější získat ochranu: Na každý vodič umístíme filtrování a seskupíme všechny kabelové vstupy na stejné straně karty: ve skutečnosti proud společného režimu , který prochází z jednoho konektoru do druhého procházející hmotou karty, bude tedy mít nejkratší možnou cestu a nepřekročí celou kartu. I při jediném kabelovém vstupu bude mít proud v běžném režimu tendenci procházet kapacitním odporem mezi součástmi karty a okolním prostředím kapacitní vazbou. Unášením proudu v běžném režimu od začátku směrem k zemi karty se sníží proud procházející dalšími součástmi. Pokud již bylo zařízení navrženo, druhou nejlepší možností je navléknout do kabelu ferit potlačující běžný režim s dostatečnou impedancí.
Pokud karta zařízení nemá základní desku , bude velmi obtížné získat ochranu. Měl by být zaveden jediný kabelový vstup, aby se minimalizovaly proudy společného režimu přes kartu.
Doména „užitečných“ frekvencí je oddělena od domény „znečištěných“ frekvencí; samozřejmě za podmínky, že nejsou stejné, protože ne všechny signály jsou „filtrovatelné“. Viděli jsme například v odstavci odstranění běžného režimu, že bychom mohli „oddělit“ kondenzátorem určitá spojení. Obvykle se jedná o připojení pro nízkofrekvenční signály nebo dokonce pro DC. Toto „oddělení“ není nic jiného než filtrování dolní propustí.
Filtrování lze implementovat pro symetrický režim nebo pro společný režim.
Bohužel moderní techniky používají stále rychlejší užitečné signály a často narazíme na skutečnost, že užitečné signály a rušivé signály zabírají běžná frekvenční pásma.
Pokud signál znečišťovatele není trvale přítomen (a jeho přítomnost lze předpovědět s dostatečným předstihem), postačí oběti ukrýt během špatného počasí. Například :
Obecně se to nazývá ořezávání napětí .
Pokud má rušivý signál velkou amplitudu, hrozí nebezpečí nevratného poškození vybavení oběti; ořezávání spočívá v omezení amplitudy rušivého signálu, aby byly chráněny elektronické součástky.
Za tímto účelem se nacházejí takzvané „omezovací“ komponenty, které jsou na spojích umístěny paralelně (v běžném režimu nebo v diferenciálním režimu). Obecně se uznává, že funkčnost zařízení je v době narušení přerušena (to závisí na kritičnosti funkcí dotyčného zařízení v systému, ve kterém je nainstalováno; palubní počítač namontovaný v letadle je nesmí v žádném případě představovat sebemenší poruchu během úderu blesku), přičemž ořezávací komponenta má především funkci „přežití“. Ve skutečnosti není možné rozlišit užitečný signál a rušivý signál v době oříznutí. Bude použito několik typů komponent, v závislosti na následujících kritériích:
Obecně platí, že použité komponenty jsou nelineární komponenty: diody, tyristor, nelineární odpor (varistor), jiskřiště atd.
To obvykle zahrnuje ochranu analogového signálu počítáním s efektem maskování (šum je zaznamenán pouze tehdy, když je užitečný signál slabý nebo chybí. Například:
Při studiu EMC nového produktu je nezbytné nejprve poznat znalost prostředí, ve kterém má být tento produkt používán. Směrnice o EMC definuje „základní požadavky“, které jsou závazkem výsledku. Produkt by v zásadě neměl být rušen ani rušen prostředím, ve kterém je určen k použití.
Podle postupu posuzování definovaného ve směrnici musí výrobce výrobku začít s hodnocením EMC svého výrobku. Výrobce proto musí definovat prostředí, ve kterém je plánováno použití jeho produktu (obytné, průmyslové, automobilové atd.), Určit, do které rodiny jeho produkt odpovídá zamýšlenému použití produktu (například multimediální zařízení, domácí elektroinstalace, osvětlení) a na tomto základě určit, zda jsou harmonizované normy (nebo jiné normy nebo technické specifikace) dostatečné k prokázání shody jeho výrobku se základními požadavky směrnice.
Uplatňování normy není povinné. Normy zveřejněné CENELEC a ETSI však stanoví nejnovější stav, který je celosvětově uznáván všemi zúčastněnými stranami. Směrnice o EMC stanoví spojení mezi harmonizovanými normami a nejnovějším stavem EMC a definuje soulad se základními požadavky. Kromě toho shoda zařízení s harmonizovanými normami uvedenými v Úředním věstníku Evropské unie zaručuje v Evropě předpoklad shody se základními požadavky směrnice.
Posouzení EMC výrobce však může vzít v úvahu také následující prvky, které odůvodňují technickou specifikaci specifickou pro jeho výrobek, která zaručuje soulad se základními požadavky směrnice nad rámec publikované normy:
Aniž je to povinné, může se výrobce také obrátit na oznámený subjekt, který umožňuje ověřit celý technický soubor EMC a získat certifikát EU přezkoušení typu nabízející předpoklad shody.
Ke splnění jsou rovněž nezbytné různé formální povinnosti (označení CE, číslo modelu, adresa výrobce a dovozce produktu, prohlášení o shodě, pokyny EMC přiložené k produktu v jazyce přijímajícího produktu.).
Existují dva hlavní přístupy:
Ať je přístup jakýkoli, je třeba najít optimum mezi protichůdnými požadavky:
Existují dvě rodiny technik:
Elektrická a elektronická zařízení, na rozdíl od jeho základní funkci, tovární bez našeho vědomí střídavého proudu nebo tepu, jejíž spektrum v četnosti mohou být velmi velké (několik hertzů až několik GHz). Tyto proudy cirkulují v různých kabelech nebo tištěných obvodech zařízení, a proto když jsou tyto vodiče svou délkou více či méně dobrými anténami, dochází k vyzařování elektromagnetického pole.
Emise se měří buď vedením (spíše nízkofrekvenční jevy), nebo vyzařováním (spíše vysokofrekvenční jevy) testovaným zařízením v nejrušivějším provozním režimu.
Změnou konstrukce zařízení lze značně snížit emitovanou hladinu. Špatný design z pohledu CEM však může vyžadovat dalekosáhlé úpravy, a to i pokud jde o směrování. Je zásadní, aby byla otázka EMC zohledněna od začátku konstrukčního projektu.
Přijatelné úrovně jsou obecně standardizovány. Elektrické zařízení civilních letadel je tedy ošetřeno standardem RTCA / DO160F (nejnovější verze, DO160G v konceptu), evropské spotřební zařízení je ošetřeno evropskými normami (kvazi vyhovující kopie publikací CISPR a IEC) a podléhá Označení CE.
Techniky řešení náchylností TerminologieA zařízení náchylnost úroveň je úroveň rušení, při které zařízení nefunguje správně.
Úroveň imunity je úroveň, na které byl přístroj vystaven v průběhu zkoušek, a pro které musí fungovat normálně.
Úroveň dovednosti (nebo výkonnostní kritérium ) je úroveň parametrů pozorovaných na produktu považovaná za očekávané fungování produktu. (Příklady: odchylka otáček motoru nesmí být upravena o více než 5% ve srovnání s nastavenou hodnotou, poměr signálu k šumu systému musí zůstat lepší než 50 dB , jas atd.). Většina produktových norem (např. EN 55014-2, EN 55035) definuje úrovně dovedností pro hlavní funkce zařízení. U nestandardních funkcí je však pouze návrhář produktu schopen definovat úrovně dovedností a funkce, které je třeba brát v úvahu při testech odolnosti. Může to odrážet tyto parametry v dokumentaci dodávané ke koncovému uživateli.
VšeobecnéNěkterá zařízení používaná ve vysoce znečištěném prostředí mají mnohem vyšší úroveň imunity, například ta, která se používají pod kapotou automobilů.
Existují techniky, jak upravit design zařízení tak, aby odpovídalo normě.
Jak si lze představit, soužití mnoha zařízení v letadle nebo v automobilu znamená, že toto zařízení není integrováno do vozidla bez provedení náročných testů.
CEM určí: mezery mezi kabely, složení kabelů, filtry instalované na zařízení, mechanickou konstrukci obklopující zařízení atd.
Zkoušky stanovené normami umožňují ověřit, zda je úroveň imunity respektována, ale pokud je zkouška v souladu (žádná závada), neumožňuje znát úroveň citlivosti zařízení.
Kvalifikační kritériaV závislosti na jevu simulovaném během zkoušky je definováno, zda zařízení:
Další elektronická zařízení a úmyslné vysílače produkují elektromagnetická pole. Zkoušené zařízení by při vystavení těmto elektromagnetickým polím mělo fungovat normálně.
Zkoušené zařízení nakonfigurované v nejpravděpodobnějším provozním režimu je umístěno v bezodrazové komoře (nebo v směšovací komoře dozvuku) (CRBM). V této kleci je umístěna vysílací anténa připojená k výkonovému zesilovači, který je sám napájen generátorem radiofrekvenčního signálu. Celé požadované spektrum je poté zameteno frekvencí s požadovanou úrovní pole a modulací.
Drtivá většina elektronických zařízení, která jsou v současné době na evropském spotřebitelském trhu, má úroveň odolnosti vůči vyzařovaným elektromagnetickým polím 3 V / m pro frekvence od 80 MHz do 2,7 GHz .
Úroveň imunity 10 V / m je vyžadována pro zařízení určená k použití v průmyslovém prostředí a pro elektrotechnické prostředky k udržení života (jejichž porucha může okamžitě zabíjet).
Testováno je několik jevů:
Obecně testovací protokol spočívá v připojení vyhrazeného generátoru poruch prostřednictvím vazební / oddělovací sítě k testovanému zařízení.
Veškerá zařízení obsahující aktivní elektroniku jsou ovlivněna povinnostmi směrnic a předpisů EMC. Zařízení uvedená na evropský trh (bez ohledu na to, zda jsou prodána, darována, zapůjčena atd.) Musí být opatřena označením CE , které potvrzuje soulad s požadavky vyplývajícími ze všech příslušných evropských směrnic a předpisů, včetně směrnice EMC .
Z hlediska směrnice o elektromagnetické kompatibilitě musí pevné instalace, které nepodléhají označení CE, přesto díky použití správných technických postupů poskytovat stejné záruky jako zařízení, která se na ně vztahují.
Kromě toho existují další označení:
Materiály připevněné k letadlům podléhají celosvětovým certifikacím (FAR / JAR) a také specifickým požadavkům výrobců letadel, které jsou ověřovány pod jejich kontrolou (koneckonců jsou to oni, kdo bude mít v případě potíží své jméno v novinách) ).
Certifikace nahrazuje označení CE.
Na druhou stranu je letecká výzbroj zbývající na zemi označena značkou CE jako „běžné“ průmyslové vybavení, kterým je.
Zvláštní požadavky také na kosmické lodě a vojenské vybavení. Pokud je status prvního z nich jasný, vynětí druhého z nich (ve většině evropských zemí) pochází z jednoho z ustanovení Římské smlouvy, které vládu opravňují neuplatňovat rozhodnutí Společenství na vojenské vybavení. Ve Francii je toto rozhodnutí, které se týká pouze „starého modelu“ směrnice o EMC (zastaralé v roce 2007), realizováno meziministerským oběžníkem, který, jak se zdá, nikdy nebyl oznámen Evropské komisi.