Elektromagnetick á Elektromagnetická kompatibilita −
zbyte čnost ččii nutnost zbytečnost nutnost ?? Prof. Ing. Ji ří Sva čina, CSc. Jiří Svačina,
Ú stav radioelektroniky FEKT VUT v Brn ě Ústav Brně
Pre-compliance test
1
EElectroMagnetic lectroMagnetic C ompatibility Compatibility EMC EElektroMagnetische lektroMagnetische VVerträglichkeit erträglichkeit EMV Э лектроМагнитная С овместиммость ЭлектроМагнитная Совместиммость Э MC ЭMC 2
Elektromagnetick Elektromagnetickáá kompatibilita (EMC)
je schopnost za řízení, syst ému ččii ppřístroje řístroje zařízení, systému vykazovat spr ávnou ččinnost innost i v prost ředí, v nněmž ěmž správnou prostředí, ppůsobí ůsobí jin álů jinéé zdroje elektromagnetických sign signálů časně sv ou vlastn ělé), a sou (p řírodní ččii um současně svou vlastníí (přírodní umělé), „„elektromagnetickou elektromagnetickou ččinností“ inností“ nep řípustně nepřípustně neovliv ňovat sv ály, neovlivňovat svéé okol okolí,í, tj. neprodukovat sign signály, řízení je řípustně ru šivé pro jin ježž by byly nep nepřípustně rušivé jináá za zařízení (technick á). (technickáá ččii biologick biologická). 3
Historie EMC y Vznik v ššedesátých edesátých letech minul ého stolet minulého stoletíí v USA. y Dlouhou dobu (10 aažž 15 let) ppředmětem ředmětem zzájmu ájmu jen odborn ík ů odborníků ve vojensk ém a kosmick ém pr ůmyslu. vojenském kosmickém průmyslu.
y V sedmdes átých a osmdes átých letech postupný ppřesun řesun sedmdesátých osmdesátých
zzájmů ájmů i do vvšech šech oblast ího žživota. ivota. Hlavn ůvody: oblastíí civiln civilního Hlavníí ddůvody: ¨ prudký rozvoj mikroprocesorov é techniky (PC) mikroprocesorové ¨ rozvoj celosv ětových elektronických komunikac celosvětových komunikacíí (ze (ze-jm éna celoplo šných – mobiln ích, satelitn ích) jména celoplošných mobilních, satelitních)
y Dnes je EMC neodd ělitelnou sou částí vvšech šech oblast ivota neoddělitelnou součástí oblastíí žživota (d ůvody technick é, zdravotn í, bezpe čnostní a ekonomick é) (důvody technické, zdravotní, bezpečnostní ekonomické)
4
D ůvody pro respektov ání EMC Důvody respektování y Velk é a trvale stoupaj ícího mno žství elektrických a elektro Velké stoupajícího množství elektro-y y
nických za řízení a spot řebičů od druh é poloviny 20. stolet í. zařízení spotřebičů druhé století. St ále se roz šiřující vyu žívané spektrum EM sign álů v kmi Stále rozšiřující využívané signálů kmi-to čtových ppásmech ásmech prakticky od 0 Hz do stovek GHz točtových GHz.. R ůzná elektrick á za řízení pracuj šných Různá elektrická zařízení pracujíí na velmi odli odlišných úúrovních rovních výkonu; maxim ální pom ěr ttěchto ěchto výkon ů m ůže maximální poměr výkonů může 20, tj. 200 dB dos áhnout aažž 1020 dosáhnout dB..
ª velmi vysok á pravd ěpodobnost vz ájemného ru šení vysoká pravděpodobnost vzájemného rušení 5
Vz ájemný vztah Vzájemný elektromagnetick é kompatibility a spolehlivosti elektromagnetické H. M. Schlicke (1968) Syst ém ssám ám o sob ěm ůže být dokonale spolehlivý – bude Systém sobě může vvšak šak prakticky bezcenný v provozu, pokud sou časně současně nebude elektromagneticky kompatibiln í. Spolehlivost a kompatibilní. elektromagnetick á kompatibilita jsou neodd ělitelné elektromagnetická neoddělitelné po žadavky na syst ém, který m á fungovat v ka ždé dob ě a za požadavky systém, má každé době vvšech šech okolnost í. okolností. 6
PPříklady říklady nedodr žení EMC a jejich ddůsledků ůsledků nedodržení čení st íhacího letounu y Zni Zničení stíhacího
Tornado v roce 1984 říči1984.. PPříčinou bylo ru šení elektronic rušení elektronic-kkého ého řřídicího ídicího syst ému letad systému letad-la elmag ěním. Letadlo elmag.. vln vlněním. let ělo v mal é vý šce nad vy letělo malé výšce vy-ssílačem ílačem velk ého výkonu v velkého Holkirchenu u Mnichova Mnichova.. V ddůsledku ůsledku selh ání automatic selhání automatic-kkého ého syst ému řřízení ízení se systému zzřítilo. řítilo. Hmotn á šškoda koda byla Hmotná 100 mili ónů marek. miliónů 7
y Potopen Potopeníí
britsk ého kkřižníku řižníku britského Sheffield v r. 1982 bběhem ěhem falk falk-landsk é vválky. álky. PPříčinou říčinou bylo ne landské ne-dodr žení EMC mezi komunika čním dodržení komunikačním za řízením lodi a jej ím protiletadlo zařízením jejím protiletadlo-vým rrádiovým ádiovým obranným syst émem systémem pro ru šení ccílové ílové navigace nep řárušení nepřátelských raket. Syst ém ppůsobil ůsobil tak Systém velk é ru šení rrádiové ádiové komunikace velké rušení komunikace,, žže e musel být bběhem ěhem rrádiového ádiového é spojen ím ve Velk spojeníí lodi s velitelstv velitelstvím Velké Brit ánii vyp ínán. A pr ávě v takov ém Británii vypínán. právě takovém okam žiku odp álilo argentinsk é st íhací letadlo raketu Exocet, okamžiku odpálilo argentinské stíhací kter á kkřižník řižník potopila. KKřižník řižník za nněkolik ěkolik miliard liber byl zni čen, která zničen, dvacet lid řišlo o žživot. ivot. lidíí ppřišlo 8
árie rakety typu Persching II v SRN v ddůsledku ůsledku elektrosta y Hav Havárie elektrosta-tick ého výboje ři ppřevozu řevozu rakety byl jej úmyslně od tického výboje.. PPři jejíí pohon ne neúmyslně od-ppálen álen elektrostatickou elekt řinou z okoln řky. elektřinou okolníí bou bouřky. árie v hut ích v USA v roce 1983 říčinou hav árie bylo ru šení y Hav Havárie hutích 1983.. PPříčinou havárie rušení mikroprocesorov ého syst ému řřízení ízení je řábu ppřenášejícího řenášejícího lic ámikroprocesorového systému jeřábu licíí ppánev s tekutou ocel říruční vf ílačkou. ocelíí ppříruční vf.. vys vysílačkou. PPánev ánev se ppředčasně ředčasně ppřevrhla řevrhla a roz žhavený rozžhavený kov zabil jednoho ddělníka ělníka a ččtyři tyři dal ší zranil další zranil.. řazení syst ému ddálkového álkového ppřenosu řenosu dat y Vy Vyřazení systému
na vesm írné stanici SpaceLab. Syst ém byl vesmírné Systém vy řazen z provozu nap ěťovým pulzem, který vyřazen napěťovým vznikl po zapnut ého vysava če. zapnutíí elektrick elektrického vysavače. Vysava án na EMC a ppřesto řesto se Vysavačč nebyl testov testován ocitl na palub ě kosmick é stanice. palubě kosmické 9
árie v cukrovaru M ělník po instalaci odst ředivek s tyristo y Hav Havárie Mělník odstředivek tyristo--
rovými m ěniči o výkonu 200 kW. Po jejich ppřipojení řipojení k nap ájecí ssíti íti měniči napájecí 22 kV vzniklo takov é kol ísání a deformace nap ájecího nap ětí, žže e takové kolísání napájecího napětí, nastal skupinový výpadek ssítě ítě aktivac ěťových ochran. PPřitom řitom aktivacíí nap napěťových zhor šení kvality nap ájecí ssítě ítě vyvolaly samy m ěniče, kter é byly zhoršení napájecí měniče, které ppřipojeny řipojeny na ssíť íť ppřímo římo bez filtrace. Vznikla tak paradoxn paradoxníí situace, ětí. kdy zdroj ru šení se nakonec stal svou vlastn rušení vlastníí ob obětí.
šení zcela ppřerušilo řerušilo rrádiové ádiové spojen ích Lab y Intenzivn Intenzivníí ru rušení spojeníí na lod lodích Lab--
sk é plavby na kmito čtech 1 ÷ 2 MHz a v dolech na Ostravsku, kde ské kmitočtech byla nav íc naru šena i funkce havarijn ího vyp ínání ddůlního ůlního kom navíc narušena havarijního vypínání kom-bajnu šení byl tyristorový m ěnič ((část část pohonu kombaj bajnu.. Zdrojem ru rušení měnič kombaj-nu), na lod ích byl zdrojem ru šení mikroprocesorový řřídicí ídicí syst ém. lodích rušení systém.
10
árie ve zdravotnických za řízeních. Diagnostick á souprava y Hav Havárie zařízeních. Diagnostická
na jednotce intenzivn éče monitorovala žživotní ivotní funkce ppřipojeřipojeintenzivníí ppéče ných pacient ů. Sp ínání okoln ích spot řebičů vvšak šak vyvol ávalo v pacientů. Spínání okolních spotřebičů vyvolávalo kardioskopu ppřídavné řídavné pulzy é byly vyhodnocov ány jako pulzy,, kter které vyhodnocovány nesynchronn íc vadný start ér bl ízké zzářivky ářivky nesynchronníí tep srdce. Nav Navíc startér blízké vyvol ával hl ášení ppřekročení řekročení meze tep ů a blokoval m ěření. Cel á vyvolával hlášení tepů měření. Celá souprava musela být vym ěněna za jiný syst ém od jin ého výrobce, vyměněna systém jiného spl ňující po žadavky EMC. splňující požadavky šení zzáznamu áznamu EKG. V pra žské poliklinice vykazoval zzáznam áznam y Ru Rušení pražské zapisova če EKG siln é nnáhodné áhodné „š kubání“, co ánlivě indikovalo zapisovače silné „škubání“, cožž zd zdánlivě kritický stav pacienta. Po uužití žití odru šovacích prost ředků byl v tomto odrušovacích prostředků jevu identifikov án zzáznam áznam morseovky. Uk ázalo se, žže e jde o kr átkoidentifikován Ukázalo krátkovlnn é vys ílání ministerstva dopravy, kter ém ělo ant énu 150 m od vlnné vysílání které mělo anténu polikliniky. „„Porucha“ Porucha“ byla odstran ěna aažž úúplným plným odst íněním odstraněna odstíněním m ístnosti EKG a uužitím žitím elektrokardiografu odoln ého proti ru šení. místnosti odolného rušení. 11
šení televizn ího ppříjmu říjmu y Ru Rušení televizního amat érské a amatérské ob čanské občanské vys ílání (CB) vysílání
bl ízký blízký FM vys ílač vysílač
dom ác í domácí spot řebiče spotřebiče (vysou š eč (vysoušeč vlas ů, holic vlasů, holicíí strojek, vrta čka) vrtačka)
bl ízký blízký osobn osobníí po čítač a počítač jeho kabel áž kabeláž
elektrický zvonek
elektrick é elektrické otev írání otevírání gar áže, garáže, bezdr átový bezdrátový zvonek apod. 12
EMC biologických émů biologickýchsyst systémů
technických émů technickýchsyst systémů
ª
ª
C ílem je posouzen Cílem posouzeníí vlivu EM pol ivé políí na žživé organizmy, zejm éna zejména na ččlověka lověka
C ílem je výzkum Cílem vz ájemného ppůsobení ůsobení a vzájemného zaji štění koexistence zajištění technických prost ředků, prostředků, ppřístrojů řístrojů a za řízení. zařízení. 13
EMC biologických syst émů systémů Dva druhy úúčinků činků EM pol ivé organizmy políí na žživé organizmy:: Tepeln éú činky – oh řev biologických tk ání vystavených Tepelné účinky ohřev tkání úúčinkům činkům EM pole (velk é intenzity). (velké Netepeln éú činky – ddéle éle trvaj ící expozice pol Netepelné účinky trvající políí s rela rela-tivn ě nnízkou ízkou výkonovou úúrovní. rovní. tivně Potenci ální vliv na centr ální ner Potenciální centrální ner-vový syst ém, imunitn ém, systém, imunitníí syst systém, krevn ěh, ppříp. říp. genetick éa krevníí ob oběh, genetické karcinogenn činky. karcinogenníí úúčinky. Dlouhodob é výzkumy – velk é rozd íly v interpretaci úúčinčinDlouhodobé velké rozdíly kků ů na organizmus ¨ tvorba tzv. hygienických norem 14
Nejvy šší ppřípustné řípustné hodnoty Nejvyšší absorbovaných výkon ů výkonů
indukovaných proud ů, proudů, a hustoty oz áření ozáření
podle vyhl ášky Ministerstva zdravotnictv R čč.. 480/2000 Sb. vyhlášky zdravotnictvíí Č ČR
SAR [W/kg]
Vyhl áška 480/2000 ur čuje rovn ěž zp ůsoby, jimi ění uvede Vyhláška určuje rovněž způsoby, jimižž se spln splnění uvede-ných podm ínek zji šťuje a vyhodnocuje. podmínek zjišťuje 15
Pro nejvyt íženější kmito čtové ppásmo ásmo 100 kHz – 10 GHz je nejvytíženější kmitočtové mez SAR ((Specific Specific A bsorption R ate – m ěrný pohlcený vý Absorption Rate měrný vý-kon / kg pro zam ěstnance pracuj ící s vf. za řízeními a kon)) 0,4 W W/kg zaměstnance pracující zařízeními 0,08 W / kg pro ostatn W/kg ostatníí osoby (pro obyvatelstvo). Tyto meze nesm řekročeny ppři ři expozici (dob ě ppůsobení) ůsobení) del ší nesmíí být ppřekročeny (době delší ne řípadě expozice jen mal é ččásti ásti ttěla ěla (nap ř. nežž 6 minut. V ppřípadě malé (např. ppůsobení ůsobení mobiln ích telefon ů) se meze SAR zvy šují na mobilních telefonů) zvyšují
• •
10 W / kg pro zam ěstnance (20 W / kg W/kg zaměstnance pro ruce, chodidla a kotn íky), kotníky), 2W / kg pro ostatn W/kg ostatníí osoby (4 W / kg pro ruce, chodidla a kotn íky). kotníky).
Nejcitliv ějším org ánem jsou ooči, či, kde neprob íhá dostate čné Nejcitlivějším orgánem neprobíhá dostatečné chlazen ím proud ěním a m ůže doj ít nap ř. k zzákalu. ákalu. chlazeníí krevn krevním prouděním může dojít např. 16
SAR mobiln ích telefon ů mobilních telefonů Typ
SAR [W/kg]
Nokia 6210 Siemens M35i
1,19 1,14
Siemens S35i Nokia 3210
0,99 0,81
Nokia 8210 Ericsson T18s
0,72 0,61
Nokia 8850
0,22
Prakticky žžádný ádný dne šní telefon nep řekračuje povolen é meze. Hodno dnešní nepřekračuje povolené Hodno-tu SAR lze sn ížit pomoc árních integrovaných ant én, kter é jsou snížit pomocíí plan planárních antén, které na zadn ě krytu telefonu a vyza řují pouze sm ěrem od hlavy (na zadníí stran straně vyzařují směrem rozd ějších ant én, kde se v hlav ě pohlcovalo aažž 50 % výkonu. rozdílíl od vn vnějších antén, hlavě 17
EMC technických syst émů systémů ZZákladní ákladní řřetězec etězec EMC a ppříklady říklady jednotlivých oblast oblastíí Zdroj elmag. rušení
f
EM procesy v atmosf éř e atmosféře elektrostatick é výboje elektrostatické motory, sp ínače, rel é spínače, relé energetick é rozvody energetické polovodi čové m ěniče polovodičové měniče zzářivky, ářivky, pece ářečky pece,, sv svářečky dom ácí spot řebiče domácí spotřebiče rozhlasov é a TV vys ílače rozhlasové vysílače po čítače, ččíslicové íslicové syst émy počítače, systémy
Přenosové prostředí, elmag. vazba
vzdu šný prostor vzdušný zemn ě ní zemnění energetick é kabely energetické nap ájecí veden napájecí vedeníí st ín ě n í stínění sign álové vodi če signálové vodiče datov é vodi če datové vodiče spole čná nap ájecí ssíť íť společná napájecí
f
Rušený objekt, přijímač rušení
ččíslicová íslicová technika po čítače počítače m ěřicí ppřístroje řístroje měřicí automatiza ční prost ředky automatizační prostředky telekomunika ční syst émy telekomunikační systémy syst émy ppřenosu řenosu dat systémy rozhlasov é ppřijímače řijímače rozhlasové řijímače televizn televizníí ppřijímače 18
ZZákladní ákladní ččlenění lenění problematiky EMC Elektromagnetická Elektromagnetická Elektromagnetická Elektromagnetická kompatibilita kompatibilita kompatibilita kompatibilita
EMC EMC Elektromagnetická Elektromagnetická Elektromagnetická Elektromagnetická interference interference interference interference (rušení) (rušení) (rušení) (rušení)
Elektromagnetická Elektromagnetická susceptibilita susceptibilita (odolnost, imunita)
EMI EMI
EMS EMS
ª
ª
ppříčiny říčiny ru šení rušení
ddůsledky ůsledky ru šení rušení
vznik a ší ření šíření ru šivých sign álů rušivých signálů
ochrana za řízení zařízení ppřed řed ru šením rušením
(odolnost, imunita)
19
R ůzné aspekty problematiky EMC Různé EMC je oborem výrazn ě syst émovým a aplika čním. výrazně systémovým aplikačním. Problematika EMC v sob ě slu čuje vvědní, ědní, technick é a aplika č ní sobě slučuje technické aplikační poznatky prakticky ze vvšech šech oblast oblastíí elektrotechniky a elektroniky:
● ● ● ● ● ● ● ● ●
silnoproudou a výkonovou elektrotechniku a elektroenergetiku, rrádiovou ádiovou komunikaci a telekomunikaci, informa ční techniku vvčetně četně softwarov ého in ženýrství, informační softwarového inženýrství, m ěřicí a automatiza ční techniku, měřicí automatizační analogovou, ččíslicovou íslicovou a mikroprocesorovou techniku vvčetně četně nnávrhu ávrhu desek plo šných spoj ů z hlediska EMC, plošných spojů techniku ant én, ší ření a ppříjmu říjmu elektromagnetických vln, antén, šíření vysokofrekven ční a mikrovlnnou techniku, vysokofrekvenční llékařskou ékařskou elektroniku, automobilovou a spot řební elektroniku, spotřební mikroelektroniku a dal ší. další. 20
Problematika m ěření a praktick ého posouzen měření praktického posouzeníí EMC je pro kone čné posouzen ého za řízení rozhoduj ící. konečné posouzeníí EMC dan daného zařízení rozhodující.
● M ěření elektromagnetick é interference (EM ru šení) Měření elektromagnetické rušení) ● ● ●
m ěření EM ru šení na veden ájecím, datov ém aj.), měření rušení vedeníí (nap (napájecím, datovém m ěření EM ru šení vyza řovaného za řízením do okol í, měření rušení vyzařovaného zařízením okolí, kontrola vyza řování prototyp ů a osazených desek plo šných spoj ů. vyzařování prototypů plošných spojů.
● Testov ání elektromagnetick é odolnosti (imunity) Testování elektromagnetické ● ● ● ● ● ●
odolnost vvůči ůči pokles ům a ppřerušení řerušení nap ájecího nap ětí, poklesům napájecího napětí, odolnost vvůči ůči rychlým elektrickým ppřechodným řechodným jev ům (burst), jevům odolnost vvůči ůči elektrostatickým výboj ům (ESD), výbojům odolnost vvůči ůči rrázovým ázovým vysokoenergetickým impulz ům (blesk), impulzům odolnost vvůči ůči magnetickým pol ím (spojitým, pulzn ím), polím pulzním), odolnost vvůči ůči silným elektromagnetickým pol ím. polím. 21
M ěřicí a testovac ště EMC – zku šebny EMC Měřicí testovacíí pracovi pracoviště zkušebny Od testov ání EMC na ččipu ipu testování mikroelektronických obvod ů obvodů a elektronických sou částek součástek ppřes řes testov ání ppřístrojů řístrojů testování a elektrických za řízení, zařízení,
22
m ěření EM vyza řování a měření vyzařování testov ání EM odolnosti testování automobil ů automobilů
a dal ších dopravn ích dalších dopravních prost ředků, stroj ůa prostředků, strojů vozidel, 23
aažž po testy EMC vojensk é techniky, vojenské letadel a kosmických sond.
24
25
TTři ři nejv ětší zku šebny EMC v Č eské republice největší zkušebny České EZ Ú – Elektrotechnický zku šební úústav stav EZÚ zkušební Praha TESTCOM – Technický a zku šební zkušební úústav stav telekomunikac št Praha telekomunikacíí a po pošt
VT ÚPV – Vojenský technický úústav stav VTÚPV pozemn ího vojska Vy škov pozemního Vyškov 26
Legislativa EMC – tvorba norem a ppředpisů ředpisů EMC se
s postupuj ící globalizac í, volným pohybem zbo ží a tvorbou celo postupující globalizací, zboží celo-sv ětového trhu st ává st ále ddůležitější. ůležitější. Je nutno stanovit jednotn é světového stává stále jednotné normy a meze ppřípustných řípustných hodnot ru šivých sign álů pro ur čitý typ rušivých signálů určitý za řízení, ppřesné řesné a reprodukovateln é podm ínky pro jejich m ěření zařízení, reprodukovatelné podmínky měření a ov ěřování odolnosti. ověřování ● Postupn é vytv áření zzávazných ávazných pr ávních a technicko -normativních Postupné vytváření právních technicko-normativních dokument ů – norem EMC s celosv ětovou, ppříp. říp. evropskou dokumentů celosvětovou, platnost í. Jen tak budou vytvo řeny ppředpoklady ředpoklady k zamezen platností. vytvořeny zamezeníí ne žádoucích EM emis šování odolnosti za řízení a syst ém ů nežádoucích emisíí a zvy zvyšování zařízení systémů proti „„EM EM agresivit ě“ prost ředí. agresivitě“ prostředí. ● Nap ř. v Evrop ě je spln ění ppříslušných říslušných Např. Evropě splnění tzv. harmonizovaných evropských no no-rem (a to nejen norem EMC) deklarov ádeklarováno zna čkou C onformité EEuropéenne uropéenne . značkou Conformité 27
Sm ěrnice Rady Evropsk é unie čč.. 2004/108/EC Směrnice Evropské European Directive 2004/108/EC
Sm ěrnice čč.. 2004/108/EC byla v ka ždém st átě Evropsk é unie Směrnice každém státě Evropské ppřeložena řeložena do nnárodního árodního jazyka a schv álena vl ádami jako zzákon ákon s schválena vládami platnost R Na řízení vl ády čč.. 616/2006 Sb. ). platnostíí od 20. 7. 2007 (v Č ČR Nařízení vlády Sb.). Zbo ží prod ávané na evropských trz ích mus ěrnici respekto Zboží prodávané trzích musíí tuto Sm Směrnici respekto-vat á, žže e ka ždý výrobce, distributor ččii prodejce mus vat.. To znamen znamená, každý musíí prok ázat, žže e jeho výrobek je se Sm ěrnicí čč.. 2004/108/EC v souladu, prokázat, Směrnicí tedy žže e spl ňuje tzv. harmonizovan é evropsk é normy EN pro splňuje harmonizované evropské oblast EMC vyd ávané Evropskou komis vydávané komisíí pro normalizaci v elektrotechnice CENELEC ávazné, ale CENELEC.. Tyto normy nejsou sice zzávazné, dodr žení jejich technických po žadavků ddává ává dodržení požadavků ppředpoklad, ředpoklad, žže e ppříslušný říslušný výrobek ččii za řízení zařízení vyhovuje po žadavkům Sm ěrnice EU. požadavkům Směrnice 28
Od roku 1997 prob íhá v Č eské republice probíhá České intenzivn šech nnárodních árodních intenzivníí harmonizace vvšech technických norem, tj. jejich obsahov é sla obsahové sla-ďďování ování (p řejímání) s harmonizovanými nor (přejímání) nor-mami EU.
Č SN IEC . . . ČSN
Č SN EN . . . ČSN
Č SN ISO . . . ČSN
Č SN ETS . . . ČSN
Za řízení, kter á spl ňují ustanoven eských Zařízení, která splňují ustanoveníí harmonizovaných ččeských technických norem říslušným norem,, automaticky vyhovuj vyhovujíí i ppříslušným evropským ččii mezin árodním norm ám a lze je tedy exportovat mezinárodním normám ší zahrani ční trhy. i na evropsk é, ppříp. říp. dal evropské, další zahraniční 29
●
●
●
Mezin árodní normalizace a standardizace v oblasti EMC m á i sv é Mezinárodní má své é aspekty a ddůsledky ůsledky. Bez proka dalekos áhlé ekonomick dalekosáhlé ekonomické proka-zateln ého spln ění ppříslušných říslušných norem EMC nelze elektrotechnick é zatelného splnění elektrotechnické výrobky exportovat do daných zem í. zemí. Sm ěrnice Rady EU čč.. 2004/108/EC stanov é po žadavky Směrnice stanovíí obecn obecné požadavky EMC pro uveden řístroje ččii za řízení na evropský trh. Bez jejich uvedeníí ppřístroje zařízení spln ění a jeho zzávazného ávazného prok ázání je prodej za řízení (ale i jeho splnění prokázání zařízení vystaven ázán a finan čně sankcionov án. vystaveníí ččii reklama reklama)) zak zakázán finančně sankcionován. Zku šenosti ukazuj í, žže e ot ázkám EMC je nutno vvěnovat ěnovat pozornost Zkušenosti ukazují, otázkám jijižž ppři ři vývoji nov ého za řízení. Jen cca 110 0 % výrobk ů, ppři ři jejich nového zařízení. výrobků, jejichžž vývoji nebyly zzásady ásady EMC respektov ány, vyhov škám EMC. respektovány, vyhovíí zkou zkouškám Dodate čné úúpravy pravy jsou pak vvždy ždy zna čně nnákladné. ákladné. Dodatečné značně Optim ální nnáklady áklady na zaji štění EMC obvykle ččiní iní asi 2 aažž 10 % Optimální zajištění celkových vývojových a výrobn ích nnákladů ákladů (podle velikosti a výrobních rozs áhlosti za řízení). Je -li EMC sledov ána od sam ého po čátku rozsáhlosti zařízení). Je-li sledována samého počátku vývoje za řízení, lze nnáklady áklady na ni sn ížit dokonce pod 1 % zařízení, snížit %.. 30
Zastoupen ích uuživatelských živatelských oblast Zastoupeníí hlavn hlavních oblastíí na evropsk ém trhu EMC evropském
Letecký, kosmický a vojenský průmysl Elektronické zpracování dat Průmysl, lékařství Automobilový a spotřební průmysl Civilní sdělovací technika, komunikace
Podíl na evropském trhu [ % ]
31
Pod íly hlavn ích produkt ů na evropsk ém trhu EMC Podíly hlavních produktů evropském Filtry a odrušovací prostředky Stíněné a absorpční prostory Vodivé stínicí povlaky Testovací a měřicí přístroje Cejchovací přístroje a aparatury Vodivé těsnění Vodivé polymerní materiály Spojovací kabely a konektory Služby v oblasti EMC Ostatní
Podíl na evropském trhu [ % ]
32
Speci ální aspekty a oblasti nasazen Speciální nasazeníí EMC se vzhledem
k univerz álnímu významu EMC st ále rozr ůstají. univerzálnímu stále rozrůstají. ● Vojensk á a obrann á oblast – jde o bojeschopnost slo žitých Vojenská obranná složitých elektronických vojenských za řízení i v nnáročných áročných bojových pod zařízení pod-m ínkách a sou časně o vliv jejich elektromagnetick é ččinnosti innosti na mínkách současně elektromagnetické okoln civilní“ za řízení a syst émy. okolníí „„civilní“ zařízení systémy. Cel á jedna oblast obrany st átu, tzv. elektronický boj (v četně Celá státu, (včetně nov ě vyv íjených tzv. EM zbran í) nen čím nově vyvíjených zbraní) neníí z tohoto pohledu ni ničím jiným, ne šováním EMC protivn íkových komunika čních a nežž naru narušováním protivníkových komunikačních vojenských elektronických syst émů. systémů. Vojensk á pracovi ště vvěnují ěnují problematice EMC Vojenská pracoviště velkou pozornost od sam ého jej ího vzniku a samého jejího maj náskok“ ppřed řed civiln ím sektorem. majíí obvykle „„náskok“ civilním Vojensk é normy EMC (MIL -STD) jsou ppřísřísVojenské (MIL-STD) nnější ější ne ídající civiln ředpisy. nežž odpov odpovídající civilníí ppředpisy. 33
● Elektronick á bezpe čnost, zachov ání a ochrana říp. utajen Elektronická bezpečnost, zachování ochrana,, ppříp. utajeníí (citlivých) dat ppřed řed elektromagnetickým úúnikem nikem a zcizen ím. zcizením. Aktu álnost ochrany dat vyvstala zejm éna s masovým rozvojem a Aktuálnost zejména nasazen ím výpo četní techniky. nasazením výpočetní Problematika ochrany dat je kl íčovou ot ázkou nap ř. ve finan čklíčovou otázkou např. finančnictv í, bankovnictv í, pr ůmyslovém výzkumu a vývoji é nictví, bankovnictví, průmyslovém vývoji,, jadern jaderné energetice žbách a jinde. energetice,, ale i diplomatických slu službách Z technick ého pohledu EMC jde o tvorbu technického elektromagneticky „„zabezpečených“ zabezpečených“ prostor ů, tj. elektromagneticky st íněných prostorů, stíněných m ístností, zaji štění dokonal ého odru šení místností, zajištění dokonalého odrušení T a filtrace vvšech šech kabelových vstup ů a vý vstupů vý-ES P M TE stup ů (energetických i datových) a zvý stupů zvý-ššení ení elektromagnetick é odolnosti po elektromagnetické po-uužitých žitých informa čních a komunika čních informačních komunikačních technologi technologiíí ¨ program TEMPEST 34
● Automobilov á EMC – aplikace zzásad ásad EMC v automobilov ém, Automobilová automobilovém, ppříp. říp. dopravn ím pr ůmyslu. dopravním průmyslu. Obrovský nnárůst árůst po čtu elektrických a elektronických subsyst émů počtu subsystémů a blok ů v ka ždém automobilu, vlaku, lodi a dal ších dopravn ích bloků každém dalších dopravních prost ředcích. Jde ppřitom řitom nejen o elektrotechniku a elektroniku ve prostředcích. ému dopravn ího pro vlastn ím pohonn ém, ovl ádacím a řřídicím ídicím syst vlastním pohonném, ovládacím systému dopravního pro-st ředku, ale ttéž éž o elektronick é komunika ční, naviga ční, infor středku, elektronické komunikační, navigační, infor-ma ční, bezpe čnostní a zzábavní ábavní prost ředky v nněm ěm vestav ěné. mační, bezpečnostní prostředky vestavěné. O čekává se, žže e v roce 2010 bude cena tohoto elektronick ého Očekává elektronického vybaven ředního automobilu tvo řit vvíce íce ne é vybaveníí st středního tvořit nežž 30 % celkov celkové ceny vozidla. Zaji štění EMC vozidel je dnes velmi významným faktorem i z Zajištění hlediska bezpe čnosti dopravy a vvšech šech jeho úúčastčastbezpečnosti é EMC byla do le nníků. íků. Problematika automobilov automobilové le-gislativy EU a dal ších evropských (ne členských) dalších (nečlenských) zem ě zahrnuta od roku 1995. zemíí pln plně 35
EMC vozidel EMC EMCvozidla vozidlajako jakocelku celku vvčetně četně nutných ě nutnýchpevn pevně zabudovaných zabudovanýchelektrických elektrických pohonných, ádacích, ppříp. říp. pohonných,ovl ovládacích, řřídicích ídicích komponent komponent
EMC EMCkomponent komponentaa subsyst éESA mů ur čených subsystémů určených ESA pro voliteln é pro volitelné EElectronic S A ub ssembly lectronic Sub-Assembly zabudov ání do zabudování dovozidla vozidla
Testov ání ESD Testování ESD odolnosti odolnosti airbagu airbagu 36
● Medic ínská EMC – elektromagnetick á kompatibi Medicínská elektromagnetická kompatibi-lita llékařských ékařských diagnostických a terapeutických ppřístrojů řístrojů a implantovaných za řízení. zařízení. ● Ochrana, řřízení ízení a management elek elek-tromagnetick ého spektra – regulace tromagnetického vyu žití kmito čtového spektra jako žto využití kmitočtového jakožto formy ppřírodního řírodního bohatstv í, ppřidělování řidělování bohatství, a regulace obsazenosti kmito čtových kmitočtových ppásem ásem a jednotlivých slu žeb v nich. služeb ● EMC ve fotonice a nanotechnologi ích – roz šiřování ppůsobnosti ůsobnosti nanotechnologiích rozšiřování EMC do oblasti optických a fotonických syst émů a do oblast systémů oblastíí submikronových technologi í. technologií. ● . . . a dal ší, nov ě vznikaj ící speci ální oblasti EMC další, nově vznikající speciální 37
Speci ální vybaven ře Speciální vybaveníí laborato laboratoře
Zku šební a testovac Zkušební testovacíí laborato laboratořř EMC
říÚ stroje proradioelektroniky m ěření ru šivých sign álů –VUT spektr í analyz y PPřístroje měření rušivých signálů spektrální analyzástavu FEKT válnBrn ě áÚstavu Brně tory a speci ální m ěřicí ppřijímače řijímače od 9 kHz do 13,2 GHz speciální měřicí
vybudovan á za podpory M ŠMT Č eské republiky vybudovaná MŠMT České a projektu Evropsk é unie TEMPUS IB JEP -27258-98, Evropské JEP-27258-98, umo žňuje realizovat p ředcertifikační testy EMC umožňuje předcertifikační řování, jak v oblastech m ěření ru šivého vyza měření rušivého vyzařování, tak i ve vvětšině ětšině oblast é odolnosti. oblastíí elektromagnetick elektromagnetické
38
ěřicí ant ény a sondy pro bl ízké a vzd álené pole od 9 kHz y M Měřicí antény blízké vzdálené do 2 GHz
širokopásmová anténa typu Bilog
39
řístroje pro zkou šky elektromagnetick é odol y Testovac Testovacíí ppřístroje zkoušky elektromagnetické odol--
nosti – vvůči ůči kol ísání nap ájecího nap ětí, vvůči ůči rychlým transien kolísání napájecího napětí, transien-ttům ům (burst), vvůči ůči blesku, vvůči ůči elektrostatickým výboj ů (ESD) výbojů
40
á eliminace vn ějších ru šivých sign álů (ru šivého y Elektronick Elektronická vnějších rušivých signálů (rušivého elektromagnetick ého pozad í) elektromagnetického pozadí)
Tue 20 Feb 2007
vnější rušivé signály
skutečný průběh
41
Je EMC zbyte čná ? zbytečná Zkusme ji ur čitou dobu ignorovat a . . . . určitou brzy nnám ám ppřestane řestane spr ávně fungovat vvětšina ětšina správně elektrotechnických a elektronických ppřístrojů, řístrojů, za řízení a syst émů zařízení systémů nemluv ě o nekontrolovan ém vlivu nemluvě nekontrolovaném ivé organizmy. elektromagnetických sign álů na žživé signálů 42
http://www.urel.feec.vutbr.cz/EncyklopedieEMC/index.php 43
D ěkuji za pozornost Děkuji Prof. Ji ří Sva čina Jiří Svačina stav radioelektroniky FEKT VUT v Brn ě Brně ÚÚstav Purkyňova 118, 612 00 Brno Purkyňova 118, 612 00 Brno 541 149 106
541 149 244
.vutbr.cz feec.vutbr.cz svacina @ feec 44
