Elektromanyetik Uygunluk/Uyumluluk

Transkript

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ
-EMC-
HAZIRLAYAN:
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Automotive Systems “Past and Present”
Today’s vehicles contain three centuries of
technology…19th century internal
combustion engines…combined with 20th
century electrical systems…and 21st century
electronics….
Automotive EMC... from Spark to Satellite…
Mark Steffka, “Automotive EMCIntroduction and Overview”, University of Michigan –Dearborn Electrical and Computer Engineering
Department”
Kia
Araçlarda
kullanılan
elektrikli
parçaların ayrıca günlük hayatta
kullanılan elektrikli aletlerin (örn. cep
telefonu) sayısının artmasıyla birlikte
elektromanyetik dalgaların yaydığı
radyasyon da arttı. Bu dalgaların
araçtaki ekipmanlar üzerinde de
olumsuz etkileri vardır. Örneğin
ateşleme sisteminden yayılan gürültü
müzik sisteminden duyulabilir. Hatta
yüksek frekanslı elektromanyetik
dalgalar kontrol ünitelerinin ve ABS
veya ESP gibi güvenlikle ilgili
sistemlerin doğru şekilde çalışmasını
engelleyebilir. Dolayısıyla bu tür
sorunlarla karşılaşmamak için bir
takım tedbirler alınması gerekir.
Kia
İşte bu amaçla uygulanabilecek
birkaç farklı yöntem: Örneğin,
besleme voltajını kesmek için;
• besleme hattındaki bir röleye diyot
takılması,
• besleme
hattındaki
ateşleme
bobinine kapasitör takılması,
• besleme hattındaki bir parçaya
rezistör takılması
veya
• bu yöntemlerin bir kombinasyonu.
Kia
Hangi yöntemin uygulanacağı;
• parazit kaynağına,
• parazitin türüne ve
• parazitle
tüketici
cihaz
arasındaki bağlantıya bağlıdır.
Kia
Farklı Parazit Tipleri
Gürültünün iletilmesini sağlayan farklı yollar vardır.
 Birincisi hatların ve yalıtkanların doğrudan bağlanmasıdır
(galvanik bağlantı).
 İkinci yol kapasitörlü bağlantı olarak adlandırılır, bu
yöntemde kaynak ile gürültünün alıcısı arasında doğrudan
bağlantı yoktur. Gürültü, ilgili elektrik alanlarındaki
değişimlerle aktarılır.
 Üçüncüsü, endüktif bağlantıdır. Endüktif bağlantıda, gürültü
aktarımı gürültüyü alıcı devreye taşıyan manyetik alanlar
vasıtasıyla olur. Kapasitörlü bağlantıda olduğu gibi bunda da
doğrudan bağlantı yoktur.
 Bir diğer gürültü aktarım yolu ise radyasyondur. Bu tür
aktarımda elektromanyetik dalgalar hava yoluyla iletilir ve
anten görevi gören bir eleman yardımıyla toplanır. Örnek
olarak müzik sistemi gösterilmiş ve kullanılmış olsa da, aynı
durumun kontrol devreleri için de geçerli olduğunu
unutmayın.
Kia
Kia
TEMEL KAVRAMLAR
Aksam: Araçların parçası olarak ilgili yönetmelik
hükümlerine tabi olan ve bu Yönetmelik
hükümlerine göre araçtan bağımsız olarak da tip
onayı alabileceği belirtilen, elektrikli veya
elektronik alt tertibatı (ESA) gibi bir ünitelere
aksam denir.
Elektrikli/Elektronik Alt Tertibat (ESA): Bir veya
daha fazla özel işlevleri yerine getiren, herhangi bir
birleşik elektrikli bağlantılar ve tesisat ile bir arada
olan, aracın parçası olarak tasarımlanan ve kısaca
ESA olarak ifade edilecek olan bir elektrikli ve/veya
elektronik cihaz ya da bu cihazların setini veya
setlerine denir.
R-10: Elektromanyetik uyumluluk konusunda
motorlu araçların onayı ile ilgili 10 numaralı
Birleşmiş Milletler/Avrupa Ekonomik Komisyonu
(BM/AEK) Teknik Düzenlemesini (Regülasyonunu)
ifade eder.
EMC Yönetmeliği - 72/245/AT
TEMEL KAVRAMLAR
Bağışıklık: Donanımın elektromanyetik bir bozulma bulunduğu sırada performans
kaybı olmaksızın tasarlandığı şekilde çalışabilmesini ifade eder.
Cihaz: Nihaî kullanıcı için tasarlanmış ve elektromanyetik bozulma oluşturması veya
performansı bozulmadan etkilenmesi muhtemel tek bir işlevsel birim olarak satışa
sunulan kullanıma hazır herhangi bir tertibatı veya bu tertibatların bir
kombinasyonunu; bu tanıma nihaî kullanıcı tarafından cihaza takılması amaçlanan,
elektromanyetik bozulma oluşturması veya performansının bu bozulmadan etkilenmesi
muhtemel aksamlar veya alt-bileşenler ile cihaz kombinasyonu olarak tanımlanan ve
duruma göre hareketli tesisatlar ve belli yerlerde hareket etmesi ve çalışması
amaçlanan cihazların da dahil olduğunu ifade eder.
Donanım: Herhangi bir cihaz veya sabit tesisatı ifade eder.
Elekromanyetik bozulma: Donanımın performansını düşürebilen elektromanyetik
gürültü, istenmeyen bir sinyal veya yayılma ortamının kendisindeki bir değişikliği ifade
eder.
Elektromanyetik ortam: Belli bir yerde gözlenebilen bütün elektromanyetik olayları
ifade eder.
Elektromanyetik uyumluluk: Donanımın kendi elektromanyetik ortamında, aynı
ortamda bulunan donanımlarda tolere edilemeyen elektromanyetik bozulmaya yol
açmaksızın tatminkâr bir şekilde çalışabilme yeteneğini ifade eder.
Elektromanyetik Uyumluluk Yönetmeliği (2004/108/AT), Sayı : 26680
TEMEL KAVRAMLAR
Elektromanyetik bozulmalar: Bir aracın veya aksamın/aksamların veya ayrı teknik
ünitenin/ünitelerin veya bir aracın yakınında çalışan herhangi bir diğer cihaz, teçhizat ünitesi
veya sistemin performansını azaltabilen her çeşit elektromanyetik olaylar. Elektromanyetik
bozulma; elektromanyetik gürültü, istenmeyen bir sinyal veya yayılma ortamının kendisindeki
bir değişiklik olabilir.
Elektromanyetik bağışıklık: Bir aracın veya aksamın/aksamların veya ayrı teknik
ünitenin/ünitelerin, aracın içinde veya dışındaki radyo vericilerinin istenilen radyo frekans
sinyalleri veya endüstriyel bilimsel tıbbî (ISM) bir aygıtın bant-içi emisyonunu da içeren (belirli)
elektromanyetik bozulmaların varlığında performans kaybı olmaksızın tasarlandığı şekilde
çalışabilmesi.
Elektromanyetik ortam: Verilen bir konumda mevcut olan elektromanyetik olayların tamamı.
Genişbant emisyon: Belirli bir ölçme cihazı veya alıcının bant genişliğinden daha büyük bir
bant genişliğine sahip bir emisyon [Radyo Girişimi Konusunda Uluslararası Özel Komite
(CISPR) 25, 2. baskı].
Darbant emisyon: Belirli bir ölçme cihazı veya alıcının bant genişliğinden daha küçük bir bant
genişliğine sahip bir emisyon (CISPR 25, 2. baskı).
Elektrikli/elektronik sistem: Bir aracın bir parçasını oluşturan, ancak araçtan ayrı olarak
tipinin onaylanması tasarlanmayan, ilgili elektrik bağlantıları ile birlikte elektrikli ve/veya
elektronik cihaz/cihazlar veya cihaz grubu/grupları.
The Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR; English: Special
International Committee on Radio Interference)
Motorlu araçlarda 72/245/AT,
Tarım
ve
Orman
Traktörlerinde
75/322/AT ve
 İki veya Üç Tekerlekli Motorlu Araçlarda
97/24/AT Yönetmelikleri
EMC bakımından zorunlu yönetmeliklerdir.
Bunlardan başka ECE R-10 Teknik
Düzenlemesi de bu araçların ve araçlarda
kullanılacak elektronik aksam (ESAElectronic Sub-Assembly) veya teknik
ünitelerin tip onaylarına esas bir
mevzuattır.
Bu mevzuatlarda araçlar ve ESA’lar için tip
onay işlemleri anlatılmaktadır. Onay
başvurusu,
işaretleme
şartları,
tip
tanımları, testlerin yapılış şekilleri ve kabul
kriterleri, muafiyetler, kapsam genişletme
ve üretimin uygunluğu değerlendirmeleri
için metotlar vb. belirtilmektedir.


Özkan Şahin, Motorlu Araçlarda Elektromanyetik Uyumluluk, Standart dergisi, 46. sayı, 2011
Araçlardaki Elektronik Sistemler
• Anti-lock Braking Systems
(ABS)
• Electronic Stability Program
(ESP)/Traction control
• Adaptive Cruise Control
• Automatic Distance Regulation
• Automatic rain sensors
• Headlamp leveling
• Automatic headlamp controls
• Parking aids
• RKE (Remote Keyless Entry)
• Tiptronic gearshift mechanisms
• Navigation systems
• Automatic speed control
systems
• Night vision systems
• Electric park brake
…
Elektromanyetik
Uygunluk/Uyumluluk
Elektromanyetik Uyumluluk Kanunu'na göre elektrikli ekipman üreticileri ürünlerinin
EMC gerekliliklerini karşıladığını göstermeli ve garanti etmelidir.
Bunun amacı şudur:
Ekipmanın veya sistemin müsaade edilmeyen seviyelerde radyasyon yaymasını
veya parazit yapmasını engellemek ve ürünün çalışmasının dış elektromanyetik
alanlar nedeniyle engellenmesini önlemektir.
Araçlarda kullanılan elektronik ekipmanlar ve
sistemler, EMC (Electro-magnetic Compatibility =
Elektromanyetik Uygunluk/Uyumluluk) direktifine
uygun olmak zorundadır. EMC uygunluğu almış
elektronik sistemlerin kendisi bir başka elektronik
sistemden etkilenmediği gibi kendisi de bir başka
elektronik sistemi etkilemez.
Elektro manyetik uygunluk/uyumluluk (EMC)
nedir?
Bir aracın veya aksamın/aksamların veya ayrı teknik
ünitenin/ünitelerin
kendi
elektromanyetik
ortamında bulunan herhangi bir nesne üzerinde
telafi
edilemez
düzeyde
elektromanyetik
bozulmalara yol açmaksızın yeterli bir şekilde işlevini
yerine getirebilmesi yeteneği. / EMC Yönetmeliği 72/245/AT
Kia
Electromagnetic Interference (EMI)
Otomotiv endüstrisinde EMC
konusu, bütün elektronik ve
elektromekanik
sistemlerin
birbirleriyle uyumlu bir şekilde
çalışması
bakımından
büyük
önem arzetmektedir. Düşünün ki,
trafikte aracınızla seyrettiğiniz bir
anda, yol ve yön bulmanızda size
büyük
kolaylıklar
sağlayan
navigasyon sisteminin yaydığı
elektromanyetik
alandan
etkilenen
koltuğunuz
ve
direksiyonunuz
birden
bire
konum değiştirmeye başlıyor.
Özkan Şahin, Motorlu Araçlarda Elektromanyetik
Uyumluluk, Standart dergisi, 46. sayı, 2011
Ancak buna rağmen bazı araçların
kullanıcı el kitaplarında şu tür ifadelere
ve dikkat çekmelere rastlanabilmektedir.
“Araç
içerisinde
kullanılan
cep
telefonları aracın elektronik sistemini
bozabilir ve bu durum aracın çalışma
emniyetini ve sizin can güvenliğinizi
tehlikeye sokabilir. Cep telefonları; bir
dış antene bağlı değilse, yansıtmasız
bir dış antene sahipse ya da yanlış
monte edilmişse aracın elektronik
sistemini etkileyebilir ve bu nedenle
aracın çalışma emniyeti ve sizin
güvenliğiniz tehlikeye girebilir”.
Abdullah Demir, Otohaber
Motorlu araçlarda 72/245/AT,
Tarım
ve
Orman
Traktörlerinde
75/322/AT ve
 İki veya Üç Tekerlekli Motorlu Araçlarda
97/24/AT Yönetmelikleri
EMC bakımından zorunlu yönetmeliklerdir.
Bunlardan başka ECE R-10 Teknik
Düzenlemesi de bu araçların ve araçlarda
kullanılacak elektronik aksam (ESAElectronic Sub-Assembly) veya teknik
ünitelerin tip onaylarına esas bir
mevzuattır.
Bu mevzuatlarda araçlar ve ESA’lar için tip
onay işlemleri anlatılmaktadır. Onay
başvurusu,
işaretleme
şartları,
tip
tanımları, testlerin yapılış şekilleri ve kabul
kriterleri, muafiyetler, kapsam genişletme
ve üretimin uygunluğu değerlendirmeleri
için metotlar vb. belirtilmektedir.


Araçlar;
 Genişband Emisyon Testi,
 Darband Emisyon Testi ve
 Elektromanyetik
Bağışıklık
Testlerine tabi tutulmaktadır.
72/245/AT Yönetmeliği ve ECE R 1003
Teknik
Düzenlemesinde
elektromanyetik bağışıklık testleri
20-2000 MHz aralığında 30 V/m
şiddetinde elektrik alan uygulayarak
yapılmakta ve aracın hızında,
vitesinde, sileceklerinde, farlarında,
sinyal
çalışma
frekansında,
ayarlanabilir süspansiyon sisteminde,
alarmında,
kornasında,
sürücü
koltuğu ve direksiyonun konumunda,
hava yastığı ve diğer güvenlik
sistemlerinde, otomatik kapılarda ve
fren sistemlerinde herhangi bir
istenmeyen etki olup olmadığı
kontrol edilmektedir.
ESA’lar için Testler: ESA’lar; araçlar için yapılan genişband emisyon, darband emisyon
ve elektromanyetik bağışıklık testlerine ilave olarak, aracın elektrik donanımına
kablolama yoluyla bağlı olduğundan, iletilen (conducted) emisyon ve iletilen
bağışıklık testlerine de tabi tutulması gerekir.
anechoic room: Yankısız/Ekosuz oda
•
•
•
•
Mobile phones
Power lines
Radar transmitters
Radio transmitters
Özkan
Şahin,
Motorlu
Araçlarda
Elektromanyetik Uyumluluk, Standart dergisi,
46. sayı, 2011
Elektromanyetik Uygunluk/Uyumluluk Testi
Automotive EMC testing requirements can
be separated into two distinctive
categories, full vehicle or component
levels. The full vehicle testing requirements
are most commonly practiced by major
automakers, while the component level
testing requirements are applied primarily
by suppliers of electronic parts contracted
by the automakers. Most automotive testing
requirements are defined and issued by
regional organizations, i.e. European Union
(EC) and American (SAE), international
(CISPR, IEC and ISO), and manufacturers
(GM, Ford, VW, etc.).
CISPR, Comité International Spécial des Perturbations
Radioélectriques – French / Special International
Committee on Radio Interference)
IEC: International Electrotechnical Commission
Figure: One of four General Motors' Milford full vehicle EMC
test chambers. (Image courtesy of ETS-Lindgren.)
http://www.microwavejournal.com/articles/11446-an-update-on-automotive-emc-testing
Among the standards shown in Table
1, recent development activities have
focused on automatic EMC testing in
the ISO, CISPR, and IEC standard
bodies more than the other regional
bodies. These standard bodies are
focused on EMC issues on electric
vehicles and/or fossil fuel electric
hybrid vehicles. The ISO-series of test
standards are focused on the
immunity issues while the CISPRseries test standards are focused on
the emission limits on these vehicles at
charging modes. Also noted is that the
European communities are faster in
developing test standards addressing
the advent of the EMC problems
presented by the electric vehicles and
by their operating environment.
Full vehicle EMC test facilities are normally
built by major automakers and government
agencies around the world. Figure 1 shows
one of the General Motors’ full vehicle EMC
test chambers with most of the vehicle
electromagnetic immunity test setups
released. The EC directive and some
manufacturers’ internal standards also
require that the vehicle’s Electromagnetic
Immunity (Susceptibility, EMS) be tested at
simulated motion speed(s) and at braking
mode. This will require that the full vehicle
EMC test chamber be equipped with a chassis
dynamometer turntable.
EMI: Electromagnetic Immunity
EMS: Electromagnetic Susceptibility
Elektromanyetik hassasiyet (EMS)
Figure 1: One of four General Motors' Milford
full vehicle EMC test chambers. (Image
courtesy of ETS-Lindgren.)
As shown in Figure 2, the chassis dynamometer
and its driving system will add to a substantial
amount of complexity of the overall facility
construction. In addition, to accommodate the
required EMC testing on electrical and/or
hybrid vehicles, the charging station and its
interfaces to vehicle at charging mode will be
needed to complete the full vehicle test
capability. The full vehicle test chambers and its
test instrumentation are most frequently used for
EMS testing, especially the safety features of the
vehicles at most known test conditions.
Therefore, efficiency in test setups for EMS test is
often the most critical utilization factors of the
test facility.
Electromagnetic Immunity (Susceptibility, EMS)
Susceptibility: Duyarlılık, hassasiyet
Figure 2 Chassis dynamometer turntable (a) and its support filtered
AC/DC power system (b). (Image courtesy of ETS-Lindgren.)
The component test chambers are also
often called Absorber Lined Shielded
Enclosures (ALSE) and a detailed
definition of ALSE dimensions and
absorber treatment requirements can also
be found in the references.4,5,6 To
incorporate the EMC test capability on
the electric motor/generator module of
the electric/hybrid vehicle, a shielded
drive shaft will be needed to provide the
drive/load simulation for testing the
EMC of the control unit in the motor
generator module. The shielded shaft
must be designed to transfer and
withstand the maximum torque output
by the electric motor through ALSE
As shown in Figure 3, the ALSE room is
generally setup for near-field test
distance at 1 m separation between the
antenna and the EUT interface cables.
EUT (Equipment Under Test)
Figure 3 Simplified component level ALSE test chamber with
drive/load simulator interface.
The ALSE specifications for the absorber treatment
only start at 80 MHz and above. The specification
assumes that the near-field coupling dominates the
overall energy transfer between the test antenna and
the test object in the frequency range below 80 MHz.
However, a simple electric field dipole coupling
model analysis presented by Liu7 shows a different
result. Figure 4a presents the ratio of the total
amount of transferred energy to the energy from the
radiating component of two electrically small dipoles
at 1 m separation distance. As presented, the nearfield coupling overwhelmingly dominates the energy
transfer for test frequencies below 20 MHz (greater
than 10 dB). Above 200 MHz, the radiating far-field
component dominates the energy ratio (by more
than 10 dB since the ratio shows <-10 dB). To
examine the transition frequency range between 20
and 200 MHz, a ratio of reactive energy to the
radiating components demonstrates an alternating
variation of radiating energy in this frequency range
with a peak at 50 MHz. Again, at above 100 MHz, the
near-field coupling diminishes to an insignificant
amount.
Figure 4 Total electric field vs. tangential and radial
components.
Figure 4 (a and b) illustrates the importance of
good ALSE boundary conditions in the overall
measurement uncertainty component EMC
testing in an ALSE in the frequency range of 20 to
200 MHz. Since most of the electric inverters and
converters for electric and/or hybrid vehicles
operate in lower MHz frequency range, a good
ALSE room that provides good termination
conditions of the shielded wall can be very
important for improving the measurement
uncertainty and the repeatability of the test
results. Thus, an ALSE treated with ferrite tilebased hybrid absorbers can be a preferred choice
for automotive component test chambers,
especially for testing such vehicles’ components
between 20 to 80 MHz.
Figure 4 Total electric field vs. tangential and radial
components.
In addition to ALSE and anechoic chambers,
reverberation chambers have also been
introduced for automotive EMC testing. The
reverberation chambers, test method has been
adopted into SAE J1113-27 and the IEC 61000-421:2011. The most common use of
reverberation chambers is for radiated
immunity testing because the reverberation
chambers are capable of generating high field
intensity level requiring much lower amplifier
power than that of free space test setup. A
well-built reverberation chamber is capable of
generating > 25 V/m using just 1 W of drive
power at the antenna port at prior to EUT
loading. Large test volume of up to 8 percent
total space of the chamber can also be achieved
through the introduction of one or more stirrers.
Figure 5 shows typical configuration of
automotive EMC testing utilizing reverberation
methods for both component and full vehicle
radiated immunity testing. Typical constructions
of reverberation chambers are for testing
frequencies above 80 MHz to be efficient in both
cost and building space utilization.
Figure 5 Component (a) and full vehicle reverb test chambers (b).
(Image courtesy of ETS-Lindgren.)
Reverberation: yansıma/yankılama
Figure 5 Component (a) and full vehicle reverb test
chambers (b). (Image courtesy of ETS-Lindgren.)
ARAÇLARDAN YAYILAN GENİŞ BANT ELEKTROMANYETİK
EMİSYONLARI ÖLÇME YÖNTEMİ
Deney yöntemi: Bu deney araçlara takılan elektrikli veya elektronik sistemlerin
ürettiği geniş bant emisyonu ölçmek için tasarlanmıştır (örneğin ateşleme sistemi
veya elektrik motorları).
Deneyler sırasındaki araç durumu
Motor: Motor, CISPR 12 (5. baskı 2001), Madde 5.3.2’ye göre çalışır durumda olmalıdır.
Diğer araç sistemleri: Sürücü ya da yolcular tarafından daimi olarak çalıştırılabilen,
geniş bant emisyon üretme yeteneği olan silecek motorları veya fanlar gibi tüm
teçhizatlar azamî yükte çalışır durumda olmalıdır. Korna ve elektrik cam motorları
vb. sürekli olarak kullanılmadıklarından hariç tutulurlar.
Deney şartları:
Sınırlar, bir yarı yankısız odada veya dışarıdaki bir deney alanında yapılan ölçmeler için
30 MHz ilâ 1000 MHz frekans aralığı boyunca uygulanır.
Ölçmeler yarı tepe veya tepe dedektörleri ile yapılabilir. Ek I, Madde 6.2 ve Madde
6.5’te verilen sınırlar yarı tepe dedektörleri içindir. Tepe dedektörleri kullanılırsa,
CISPR 12’de (5.baskı 2001) tanımlanan 20 dB’lik bir düzeltme faktörü uygulanmalıdır.
ARAÇLARDAN YAYILAN GENİŞ BANT ELEKTROMANYETİK
Ölçmeler:
Teknik servis, deneyi CISPR12 (5. baskı 2001) standardında belirlenen aralıklarda 30
MHz ilâ 1000 MHz frekans aralığında yapmalıdır.
Alternatif olarak, imalatçı ISO 17025’in (1. baskı 1999) uygulanabilen kısımları için
akredite edilmiş ve onay kuruluşu tarafından tanınan bir deney laboratuarından tüm
frekans bandı için ölçme verileri temin ederse, teknik servis frekans aralığını aracın bu
Ek’in gereksinimlerini karşıladığını teyit etmek için her bir bant içerisindeki en yüksek
emisyon seviyelerini veren 30-34, 34-45, 45-60, 60-80, 80-100, 100-130, 130-170, 170-225,
225-300, 300-400, 400-525, 525-700, 700-850 ve 850-1000 MHz olmak üzere 14 frekans
bandına bölebilir ve bu 14 frekans aralıklarında deneyler yapabilir.
Deney sırasında sınırın aşılması durumunda, araştırmalar bunun sebebinin ortam
ışımasından değil araçtan kaynaklandığını göstermek için yapılmalıdır.
Okumalar: 14 frekans bandının her birindeki sınırlara (yatay ve düşey polarizasyon ve
aracın sol ve sağ taraflarındaki anten yeri) göre okumaların azamisi ölçmelerin
yapıldığı frekans bandındaki karakteristik değer olarak alınmalıdır.
ARAÇLARDAN YAYILAN DARBANT ELEKTROMANYETİK
Deney yöntemi: Bu deney mikroişlemci temelli sistemlerinden veya diğer
darbant kaynaklarından yayılabilen emisyonlar gibi darbant elektromanyetik
emisyonları ölçmek için tasarlanmıştır.
Deneyler sırasındaki araç durumu
• Ateşleme anahtarı açık konuma getirilmelidir. Motor çalışmıyor olmalıdır.
• Aracın elektronik sistemleri araç hareketsiz durumda iken tümüyle normal çalışma
durumunda olmalıdır.
• Sürücü veya yolcu tarafından daimi olarak çalışır duruma getirilebilen 9 kHz’den
büyük iç salınımları veya tekrarlayan sinyalleri olan bütün teçhizat normal çalışma
durumunda olmalıdır.
Deney şartları
• Sınırlar, bir yarı yankısız odada veya dışarıdaki bir deney alanında yapılan ölçmeler
için 30 MHz ilâ 1000 MHz frekans aralığı boyunca uygulanır.
• Ölçmeler bir ortalama detektör ile yapılmalıdır.
ARAÇLARDAN YAYILAN DARBANT ELEKTROMANYETİK
Ölçmeler: Teknik servis, deneyi CISPR12 (5. baskı 2001) standardında belirlenen
aralıklarda 30 MHz ilâ 1000 MHz frekans aralığında yapmalıdır.
Alternatif olarak, imalatçı ISO 17025’in (1. baskı 1999) uygulanabilen kısımları için
akredite edilmiş ve onay kuruluşu tarafından tanınan bir deney laboratuarından tüm
frekans bandı için ölçme verileri temin ederse, teknik servis frekans aralığını aracın bu
Ek’in gereksinimlerini karşıladığını teyit etmek için her bir bant içerisindeki en
yüksek emisyon seviyelerini veren 30-34, 34-45, 45-60, 60-80, 80-100, 100-130, 130-170,
170-225, 225-300, 300-400, 400-525, 525-700, 700-850 ve 850-1000 MHz olmak üzere 14
frekans bandına bölebilir ve bu 14 frekans aralıklarında deneyler yapabilir.
Deney sırasında sınırın aşılması durumunda, araştırmalar bunun sebebinin herhangi
bir ESA’dan kaynaklanan geniş bant ışıması da dahil olmak üzere ortam ışımasından
değil araçtan kaynaklandığını göstermek için yapılmalıdır.
Okumalar: 14 frekans bandının her birindeki sınırlara (yatay ve düşey polarizasyon ve
aracın sol ve sağ taraflarındaki anten yeri) göre okumaların azamisi ölçmelerin
yapıldığı frekans bandındaki karakteristik değer olarak alınmalıdır.0
ARAÇLARIN ELEKTROMANYETİK IŞIMAYA KARŞI
BAĞIŞIKLIĞI İÇİN DENEY YÖNTEMİ
Deney yöntemi: Bu deney araç elektronik sistemlerinin bağışıklığını göstermek
için tasarlanmıştır. Araç, burada açıklandığı gibi elektromanyetik alanlara tabî
tutulmalıdır. Araç deneyler sırasından izlenmelidir.
Bu ekte aksi belirtilmedikçe, deney ISO 11451-2:3’üncü baskı 2005 standardına göre
yapılmalıdır.
Alternatif deney yöntemleri: Bu deney alternatif olarak bütün araçlar için
dışarıdaki bir deney alanında yapılabilir. Bu deney alanı, elektromanyetik alanların
emisyonu bakımından (ulusal) yasal şartlara uygun olmalıdır.
Bir araç 12 m’den uzun ve/veya 2,60 m’den genişse ve/veya 4,00 m’den yüksekse,
ISO 11451-4 (1. baskı 1995) standardına göre BCI yöntemi 20 MHz ilâ 2000 MHz
frekans aralığında Ek I, Madde 6.7.2.1’de tarif edilen seviyeler ile kullanılabilir.
ARAÇLARIN ELEKTROMANYETİK IŞIMAYA KARŞI
BAĞIŞIKLIĞI İÇİN DENEY YÖNTEMİ
Deneyler sırasında araç durumu
Araç gerekli deney teçhizatı dışında yüksüz konumda olmalıdır.
Farklı bir durum tarif etmek için araçtan kaynaklanan bir teknik neden yoksa
motor normal olarak tahrik edilen tekerlekleri 50 km/h kararlı bir hızla
döndürmelidir. Araç uygun olarak yüklenmiş bir dinamometre veya dinamometre
yoksa alternatif olarak yerden asgarî açıklık ile yalıtılmış dingil desteği üzerinde
olmalıdır. Uygun olduğunda aktarma milleri devre dışı bırakılabilir (kamyonlar
vb.).
Temel araç şartları: Bu madde, araç bağışıklık deneyleri için asgarî deney
şartlarını ve başarısızlık kriterlerini tarif eder. Bağışıklıkla ilgili işlevleri
etkileyebilen diğer araç sistemleri imalatçı ve teknik servis arasındaki
kararlaştırılan şekilde bir şekilde deneye tabi tutulmalıdır.
OKUMA PARÇASI:
Bağışıklıkla ilgili Fonksiyonlar:
(a) Aracın doğrudan kumandası ile ilgili fonksiyonlar:
• Örneğin; motor, şanzıman, fren, süspansiyon, aktif yönlendirme, hız sınırlayıcı tertibatın
özelliklerinde bozulma ya da değişiklik.
• Örneğin, koltuk veya direksiyon simidi konumunun ayarlanması sonucunda sürücünün
konumunun etkilenmesi.
• Örneğin, kısa huzme veya ön cam sileceğinin kullanımı sonucunda sürücünün görüşünün
etkilenmesi.
(b) Sürücü, yolcu veya diğer yol kullanıcıların korunmasıyla ilgili fonksiyonlar:
• Hava yastığı, emniyet bağlantı sistemleri gibi.
(c) Bozulduğunda sürücünün veya diğer yol kullanıcıların şaşırmasına neden olan
fonksiyonlar:
• Optik bozulmalar: Sinyal lambaları, park lambaları, uç hat işaretleme lambaları, geri vites
lambası, acil durum ışıkları ve benzerlerinin yanlış çalışması ile sürücünün doğrudan görüş
alanında yer alan ve (a) ve (b) bentlerinde belirtilen işlevlerle ilgili olan ikaz göstergeleri,
lambaları veya ekranlarından gelen yanlış bilgiler.
• Akustik bozulmalar: Örneğin, hırsız alarmı ve kornanın yanlış çalışması.
(d) Araç veri yolu sisteminin işlevselliği ile ilgili fonksiyonlar:
• Bağışıklıkla ilgili diğer fonksiyonların düzgün işleyişini sağlamak için gereken verilerin
iletiminde kullanılan araç veri yolu sistemlerinde veri iletiminin engellenmesi ile.
(e) Bozulduklarında aracın, takograf ve kilometre saati gibi yasal verilerini etkileyen
fonksiyonlar.
OKUMA PARÇASI:
Hangi donanımlarda “e” hangi
donanımlarda “CE” sembolü
aranmalıdır?
Sürücünün
aracı
kullanması
üzerine doğrudan etkisi olan hız
kontrol sistemi veya elektronik
olarak kumanda edilen amortisör
sistemlerinde “e” sembolü (Avrupa
Birliği Onay İşareti) bulunmalı ve
ilgili aracın üreticisinin de onayı
olmalıdır.
Ek
olarak
takılan
elektriksel cihazlar ve donanımlar,
aracın
doğrudan
kontrolünü
etkilemiyorsa, örneğin buzdolabı,
bilgisayar ya da fanlar ise CE
sembolünü (Avrupa Topluluğu
Üreticileri Mutabakat Açıklaması
yani
Avrupa’ya
Uygunluk)
taşımalıdır.
This change to the automotive EMC directive provides a
method for some suppliers to reduce their testing by self
certifying products (CE marking) based on “use of known
good circuits”. However, there may be a commercial
imperative to retain “e”-marking on some products to
maintain credibility in the automotive marketplace. There
could also still be the dictated requirement from
aftermarket product retailers, forcing “e”-mark testing on
the product by otherwise threatening to remove from their
sales portfolio. It is highly unlikely that automotive VM will
approve products for fit to their vehicles (e.g. at franchised
dealerships), even as aftermarket items, if “e”-mark
certification is not obtained as a minimum.
2004/104/EC: The Automotive EMC Directive
e İşareti : ESA’nın
bu Yönetmelik
hükümlerine uygun olarak üretildiğini
gösteren işareti ifade eder.
E İşareti : R-10 sayılı teknik düzenleme
kapsamında elektromanyetik uyumluluk ile
ilgili aksam ve teknik ünitelere bu
düzenlemeye uygun olarak üretildiğini
gösteren işareti ifade eder.
READING TEXT:
Widespread use of computer and energy conversion systems present
new EMC challenges in modern car design. An efficient EMC test
facility can provide fast-track design validation for faster completion
of both component and full vehicle integrity. Just as traffic laws
cannot avoid auto accidents, EMC design planning and testing cannot
totally eliminate the automotive EMC problems as the electronic
systems in the car get more and more complex. However, we can
minimize automotive system malfunctions due to EMC problems
through our design and testing efforts. Having said that, it does not
mean that the cars we drive are not safe because of EMC issues. On
the contrary, cars are much safer and much more fuel efficient than
before due to the introduction of electronic control systems. Our
efforts in automotive EMC are to aid the speedier introduction of
more sophisticated computer systems to the car for further
improvement in the safety and efficiency of the future vehicles.
READING TEXT
…and can result in EMC issues from LF to SHF!
Why is EMC Important to the Automotive Industry?
•
•
Today’s electronic systems (including vehicles) contain
many more active electronic components than in the
past.
Those components and assemblies may emit RF noise or
be exposed to external sources of energy -resulting in
unanticipated changes in system operation.
Department”
The EMC “Model” (as applied to Automotive Systems)
•
•
•
The “Source” –near / far field…high magnetic field
or electric field?
The “Path” –radiated or conducted?
The “Receiver” –intentional or unintentional?
Department”
Electromagnetic Environment for Automotive Systems
•
•
•
•
May be “off board” and “on board” sources.
Studies have shown almost “DC to daylight” sources
and high field strength levels – both electric and
magnetic.
Typical on board fields of 10 –100 V/m.
Some off board fields are 100’s of V/m !
Department”
Examples of “Off Board” RF
•
•
•
New wireless technologies demand more spectrum and
more energy
Many rural areas are now populated
Vehicle must operate in this new environment
Department”
“On Board” Vehicle Sources
•
•
Automobiles can have
on board sources of
significant emissions.
High RF levels with
common
equipment
such as mobile radio
transmitters.
Department”
Automotive Industry EMC Methodology
•
•
•
Vehicle Original Equipment Manufacturer
(OEM) practice is to address EMC in the
component and system design phase.
The resolution of EMC issues must
comprehend a high volume, complex
manufacturing process AND do not affect
program timing.
Goal is to balance EMC requirements with
market-based vehicle usage.
Department”
“Customer Focused” Automotive EMC Benefit
•
•
Recognition of two-way
radio usage.
Important to understand
installation in vehicles to
minimize EMC issues.
Department”
Development of OEM “Mobile Radio Installation Guidelines”
•
Shows
“EMC
friendly”
methods to install two way
radios and antenna systems.
•
Based
on
commercially
available
radios
and
transmitters.
Department”
Automotive EMC Requirements
•
“Good” News: Most automotive
systems are exempt from FCC Part 15
(see 15.103).
•
“Bad” News: OEM requirements
typically 10 to 40 dB more stringent
than Part 15.
•
“Ugly” News: Most OEM requirements
are based upon international standards
such as CISPR, ISO, SAE (which many
international legislated requirements
are also based on).
Department”
Automotive EMC Case Studies
•
Emissions: Microprocessor clock harmonic was
on two way radio frequency –rendering radio
communication impossible.
•
Immunity (the Automotive characterization
of susceptibility): An engine and transmission
seemed defective due to control system
malfunctions –cause was a change from a metal
to a non-conductive component package.
Department”
Automotive System RF Emissions
•
•
Vehicle systems can be responsible for onboard
noise generation as a byproduct of vehicle operation.
In the automotive industry, this noise has been
classified into two categories:
 Broadband (typically due to electrical arcing)
Referred to as “Arc and Spark” noise.
 Narrowband (typically due to active electronics)
All other noise NOT due to “Arc and Spark”.
Department”
Representation Of Noise Bandwidth
•
•
•
Broadband noise is greater than the “width” of receiver of the energy.
Narrowband noise is less than the “width” of the receiver.
Impact AM –Noise –FM loss of sensitivity.
AM vs FM: AM (or Amplitude Modulation) and FM (or Frequency Modulation) are ways of
broadcasting radio signals. Both transmit the information in the form of electromagnetic waves. AM works
by modulating (varying) the amplitude of the signal or carrier transmitted according to the information
being sent, while the frequency remains constant. This differs from FM technology in which information
(sound) is encoded by varying the frequency of the wave and the amplitude is kept constant.
Ref.: http://www.diffen.com/difference/AM_vs_FM
Department”
Typical Sources Of Broadband Noise
•
•
Sources include ignition components and similar pulse-type
systems.
Electric motors (both the traditional and the new
“brushless”).
Department”
EMC / RFI Issues in Power Electronics
Important to understand the impact of the “slew
rate” of high power devices.
Many are designed for low power dissipation
during operation resulting in:
 Operation at an order of magnitude faster than
response of electromechanical devices
 Causing radiated/conducted emission issues.
Department”
Why Ignition Noise Is “Broadband”
•
Representative
ignition
systems used today -all
utilize
high-voltage
discharge.
•
Source of noise is spark
discharge across gap in
plug and/or distributor.
Department”
Consequences Of Broadband Noise Sources
•
BAD –Due to functions that are required
for basic vehicle operation (such as
ignition or inductive devices).
•
BAD –Can have both conducted AND
radiated coupling path.
•
GOOD –Energy spread out –may have
minimal effect on potential receivers
(intentional and unintentional).
Department”
Representation of Narrowband Emissions
•
•
•
Sources are active
electronics.
Result is a spectrum of
a “comb-like”
appearance.
Spectrum stays
approximately
constant over time.
Department”
Consequences Of Narrowband Noise Sources
•
BAD - May be many sources on a vehicle
due to proliferation of active devices.
•
BAD - Receivers can appear to function
“almost normal”.
•
GOOD - Can be addressed in component
design process.
Department”
Immunity Issues Must Be Addressed -Why?
Complex engine/vehicle control systems
require a high degree of robustness to
insure proper operation
Department”
Vehicle Level Immunity To External Fields
The goal: To understand the compatibility of the electronic systems
with the environment
Department”
Today’s Systems Can Have Immunity Issues
Characteristics of today’s systems are:
 Electronic modules that radiate energy
may also be efficient unintentional
receivers of energy.
 Therefore, RF sources may affect the
operation of active devices…. with the
following implications…
Department”
Immunity Issues Can Exist Due To The Following…
Most of today’s vehicle rely on active
devices, microprocessors, and vehicle
communication networks for:
 Control of vehicle functions.
 Entertainment systems.
 Legislated requirements (such as tire
pressure monitoring).
Department”
Immunity: Industry Practices
How to ensure product immunity?
 Measures should be implemented to
“design
in”
appropriate
immunity
characteristics.
 System and component testing can be
conducted
by
simulating
“external”
sources
to
ensure
immunity
characteristics.
Department”
Bulk Current Injection (BCI)
Test Method
•
•
•
Injection of RF or pulse
energy on wiring harness.
Typical BCI testing is to 400
MHz.
General rule: 1.5 mA of RF
current induced on a cable is
equivalent to ½ wavelength
cable in a field strength of 1
V/M.
Department”
EMC Circuit Design for Immunity
•
Add series inductance to sensitive I/O.
•
Add parallel capacitance to shunt RF away.
•
Buffer or isolate circuits (opto-isolator,
transformer).
•
Keep circuit gain-bandwidth to minimum
required.
•
Application of localized shielding on
devices.
Department”
Wire Routing Impact On EMC
Even the process of wire routing is can be an
important contributor to EMC!
 Need to comprehend sources and receivers in
systems.
 Wire routing affects EMC “Path”.
 Critical to recognize that due to parasitic
inductance and/or capacitance effects exist.
Department”
Why Wiring Is Contributor To Conducted EMC Issues
•
•
•
Early vehicle systems had few electrical components to
be connected -when many wiring practices were
developed.
Today’s systems have increased wiring demands and
sensitive electronic devices.
Must be addressed -wiring will still be used for the
foreseeable future.
Department”
Why Wiring is Important to Automotive EMC
•
Early systems (and vehicles) had few components to
be connected -Recent systems have increased wiring
complexity.
•
Many automotive engineers consider it “just a piece
of wire” and the chassis is “GROUND”!
•
Wiring will still be used for many systems in the
future.
•
Need to understand relevant physical parameters.
Department”
Role Of Wiring In Conducted EMC Issues
•
•
Energy may escape or be brought into/from the modules by
conduction with wiring harness.
Wiring can act as a coupling mechanism.
Department”
Automotive Wiring Inductive Coupling
Coupling from the wiring of
system 1 to the wiring of
system 2 can occur.
May be due to “common
ground”
with
many
automotive circuits.
Noise is induced in system 2
by “dI/dt” of system 1:
 Occurs during period
when dI/dt NOT equal to
zero
 Is
the
source
of
inductively
coupled
transients
Department”
Automotive Wiring Capacitive Coupling
Capacitive coupling from
system 1 to system 2.
Due to close proximity of
many wires in a harness
bundle.
Noise is induced in system 2
by “dV/dt” of system 1:
 Occurs during period
when dV/dt NOT equal to
zero
 Is the source of capacitive
coupled transients
Department”
Auto Industry “Best Practices” For Wiring To Minimize EMC
•
•
Recommendation
Route wiring away from
ignition system, spark plug
wires, and alternator wiring.
Don’t
bundle
antenna,
speaker, or power wiring
with vehicle wiring
•
•
Rationale
High energy noise may
couple
inductively
or
capacitively into wiring
Low-level signals can be
affected
by
high-power
circuits.
Department”
Conducted Transients and Automotive Systems
•
Can result in voltages about 5 –10 times
that of vehicle system (e.g. 13.8 volts –
150 volts transient generation).
•
Can be results of the many inductive
loads used in automotive systems.
Department”
Protection is Required to Minimize Effect of Transients
•
Circuit provisions for over voltage, load dump,
and reverse battery should be made.
•
Transient protection should be on all I/O and
lines going to vehicle power.
•
Realize that all vehicle devices may not have
extensive transient suppression needed by
sensitive I/O.
Department”
Automotive EMC Electrostatic Discharge
•
•
•
Testing is used to identify sensitivities.
Simulates natural and human-body induced high
voltage ( 4 -25 kV) discharges.
Can cause immediate failure or induce latent
defect (such as in manufacturing process or
customer use).
Department”
Things to Consider Before Vehicle Level Testing
Begins
Meet component requirements.
Wiring representative of the actual production
vehicle.
Why?
 Component level requirements are set at level to
prevent any vehicle level interactions from
occurring.
 Many time only the power and signal lines are in
the harness –and the return conductor is the
vehicle chassis.
Department”
“Quick” Vehicle Level Help




For emission diagnostics:
AM/FM radio receivers -AM setting useful to
trace BB noise -FM useful to trace NB noise.
Clamp ferrites on harnesses to eliminate
effect of conducted energy.
Disconnect fuses until noise stops.
For immunity –150 MHz hand held radio can
provide local high fields to identify potential
issues.
Department”
Automotive Component EMC Practices
•
•
Goal should be to identify options to address EMC early in the
design stage. Early attention minimizes cost –and maximizes
available options.
Use “Pre-Compliance” methods whenever possible
Department”
The Component’s Role In Automotive EMC
•
•
•
Incorporate a “Design for EMC”
approach.
Test by simulating component operation
as it would function in the complete
vehicle.
If component passes test no action is
required. If it does not pass -use the test
data to determine corrective action plans.
Department”
Component Testing Methods
•
Most are based upon CISPR, ISO standards
•
Defines typical component level test set-up.
•
Device under test is configured to function in a
manner similar to vehicle application.
Department”
What is the Supplier’s Role?
•
•
•
Obligation to deliver a component that
meets-component level EMC without
requiring vehicle level corrective actions.
Depends on crucial supplier-to-OEM
cooperation.
Important to know the program
requirements and demonstrate compliance
by validation.
Department”
Component Level EMC Program Plan
The process to ensure proper component design,
development, and validation prior to vehicle validation.
The process includes:
 Definition of test modes, and input signals similar to
application usage.
 Wiring harness definition.
 Load definition.
 Methods for monitoring test results.
Department”
Next Steps for Automotive EMC
•
•
•
Develop and improve simulation and
modeling to include both DESIGN aspects
and impact of manufacturing issues.
Goal is to develop physics based models
and to evaluate anticipated EMC
characteristics using circuit simulation and
electromagnetic theory.
Key aspect is understanding the coupling
paths, sources and receivers.
Department”
Automotive EMC-Overview
•
Automotive EMC is concerned with vehicle
electrical/electronic system interaction.
•
Looks at radiation or conduction.
•
Can be addressed by emphasis in the
design stage and verified through testing.
Department”
Automotive EMC Summary
The first vehicle EMC issues were primarily limited to
reception quality of AM radios.
Today’s vehicles have many complex systems:
• Powertrain Control
• Vehicle Control
• Communication
Tomorrow’s vehicle will be even more complex:
• Hybrid’s
• Fuel Cells
Department”
Automotive EMC –The Future
The success of our ability to manage the EMC of future
systems will depend on:
 How we use our knowledge of the fundamental issues
that have been discussed here.
 Our ability to work together using the tools available
to us!
Department”

Elektromanyetik Uygunluk/Uyumluluk

Transkript

Benzer belgeler

Elektromanyetik Girişim (EMI) boş alanda yayılan veya güç ya

Gündelik Yaşamda Elektromanyetik Uyumluluk (EMC)

Elektromanyetik Girişim (EMI) boş alanda yayılan veya güç ya

FORD COURIER Slogan • İŞ`te KÜÇÜK DEV! ALD Automotive`in

elektromanyetik dalgalardan kaynaklanan non

PDF - Isonem

Savunma Sistemlerinde Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) ve EMC