36 EMC og støy

Hva er EMC?

EMC = Elektromagnetisk Kompatibilitet
Evnen til elektrisk utstyr til å:
1. Fungere tilfredsstillende i sitt elektromagnetiske miljø
2. Ikke forårsake uakseptable forstyrrelser for annet utstyr

EMI (Electromagnetic Interference)
Elektromagnetisk interferens - støy som forstyrrer utstyr.

Kilder til EMI:
- Elektriske motorer og drev
- Svitsjer og releer
- Databehandlingsutstyr
- Radiosenderen
- Lynavledere
- Statisk elektrisitet

Koblingsmekanismer:

Ledningsbundet (Conducted)
Støy som spres via kabler og ledninger.

Strålt (Radiated)
Støy som spres som radiobølger gjennom luften.

Kapasitiv kobling
Elektrisk felt kobler signaler mellom ledere.

Induktiv kobling
Magnetfelt kobler signaler mellom ledere (transformatoreffekt).

Lovkrav:
CE-merking krever at produkter oppfyller EMC-direktivet:
- Emission: Ikke forårsake for mye støy
- Immunity: Tåle rimelige støynivåer

Støytyper og symptomer

Typer støy:

Kontinuerlig støy
Vedvarende forstyrrelser:
- Svitsjete strømforsyninger
- Frekvensomformere
- Datautstyr

Impulsstøy
Korte, kraftige pulser:
- Relekontakter
- Lynutladninger
- Motorstyringer

Transienter
Raske spenningstopper:
- Innkobling av induktive laster
- Elektrostatisk utladning (ESD)
- Lynnedslag

Symptomer på EMI-problemer:

Digitale systemer:
- Feilaktige målinger
- Programkrasj
- Kommunikasjonsfeil
- Tilfeldige resetter

Analoge systemer:
- Støy på signaler
- Feil avlesninger
- Ustabil regulering

Audio/Video:
- Summing og knatring
- Striper på skjerm
- Interferensmønstre

Feilsøking av EMI:
- Oppstår problemet til bestemte tider?
- Korrelerer det med spesifikke hendelser? (Motor start, lynnedslag)
- Forsvinner problemet med utstyr frakoblet?
- Hjelper det å flytte/skifte kabler?

Tiltak mot støy

Skjerming
Metall-kapsling rundt følsomt eller støyende utstyr.
- Faradays bur-effekt
- Hulldimensjon < λ/20 av høyeste frekvens
- Jordet skjerm

Filtrering
EMI-filtre på strømforsyning og signalkabler.
- Lavpassfiltre fjerner høyfrekvent støy
- Common-mode og differential-mode filtre
- Ferrittkjerner rundt kabler

Jording
God jording leder støy bort.
- Stjernepunkt for analoge kretser
- Skilleplan mellom digital og analog
- Lav impedans jord (kort, bred)

Kabling
- Skill kraft og signal/data
- Bruk skjermede kabler
- Tvunnet parkabel for differensielle signaler
- Kryss kabler i 90° vinkel

Layout (PCB):
- Jordplan
- Korte signalveier
- Dekobling-kondensatorer nær IC-er
- Kritiske signaler vekk fra kanter

Komponentvalg:
- Lavstøy komponenter
- Riktig dimensjonerte snubbere
- Ferritperler på datalinjer
- TVS-dioder for transientbeskyttelse

Praktiske eksempler

Eksempel 1: Støy fra frekvensomformer
Problem: PLS får feilsignaler når VFD starter motor.

Årsak: VFD skaper høyfrekvent støy som kobler seg til PLS-innganger.

Løsninger:
- Skjermede motorkabler, skjerm jordet i begge ender
- EMI-filter på VFD-inngang
- Skill VFD-kabler fra signalkabler
- Ferrittkjerner på PLS-kabler

Eksempel 2: Støy i analogt målesignal
Problem: 4-20mA signal fra temperatursensor svinger.

Årsak: Induktiv kobling fra nærliggende kraftkabel.

Løsninger:
- Bruk skjermet kabel (skjerm jordet i én ende)
- Øk avstand til kraftkabel
- Legg signalkabel i metallrør
- Bruk differensiell inngang på mottaker

Eksempel 3: ESD-problemer
Problem: Berøringsskjerm krasjer ved tørt vær.

Årsak: Elektrostatisk utladning fra brukere.

Løsninger:
- ESD-beskyttelsesdioder på alle I/O
- Antistatisk gulvbelegg
- Fuktighet > 40%
- Jordet metallramme rundt skjerm

Måling av EMI:
- Spektrumanalysator for frekvensanalyse
- Oscilloskop for transienter
- Nærfeltsoner for lokalisering
- EMI-testlab for CE-godkjenning