Suurtaajuiset häiriöt sähkö -, heikkovirta - ja tietoliikenneverkoissa Pasi Tamminen

Samankaltaiset tiedostot
EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

EMC:n perusteet. EMC:n määritelmä

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

EMC Säteilevä häiriö

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

Radioamatöörikurssi 2018

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Radioamatöörikurssi 2016

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

EMC. Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

Staattisen sähkön hallinta terveydenhuollossa Kertaluonteiset nopeat häiriösignaalit - ESD/EMI signaalien tunnistaminen

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

Johtuvat häiriöt. eli galvaanisesti kytkeytyvät häiriöt

EMC Mittajohtimien maadoitus

Potentiaalisia häiriölähteitä. ESD, E-pommi ja EMP ovat lisäys alkuperäiseen kuvaan.

Radioamatöörikurssi 2015

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Energianhallinta. Energiamittari. Malli EM10 DIN. Tuotekuvaus. Tilausohje EM10 DIN AV8 1 X O1 PF. Mallit

EMC Johdanto EMC. Miksi? Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

SeekTech SR-20 Paikannin Kevyt mutta silti lujarakenteinen vastaanotin, joka antaa kaikki nopean ja tarkan paikannuksen tarvitsemat tiedot.

RG-58U 4,5 db/30m. Spektrianalysaattori. 0,5m. 60m

Standardointijärjestelmä EMC-standardointi. Eero Sorri 1

Lääkintälaitejärjestelmät ja toimenpidetilat sähkömagneettisten häiriöiden näkökulmasta ja häiriöproblematiikan tarkastelu

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

Energian hallinta. Energiamittari. Malli EM23 DIN. Tuotekuvaus. Tilausohje EM23 DIN AV9 3 X O1 PF. Mallit. Tarkkuus ±0.5 RDG (virta/jännite)

Standardointijärjestelmä

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

Tiedonkeruu ja analysointi

Radioamatöörikurssi 2014

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

1 db Compression point

BY-PASS kondensaattorit

Sähkömagneettiset häiriöt. Mittaustekniikan perusteet / luento 9. Sähkömagneettiset häiriöt. Sähkömagneettiset häiriöt

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

Sähkön laatu sairaalaympäristössä Aki Tiira Merus Power Dynamics Oy

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Tiedonkeruu ja analysointi

10. Kytkentäohje huonetermostaateille

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Sähkömagneettiset häiriöt. Mittaustekniikan perusteet / luento 9. Sähkömagneettiset häiriöt. Sähkömagneettiset häiriöt

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY GRANT4COM OY

Esimerkki 1a. Stubisovituksen (= siirtokaapelisovitus) laskeminen Smithin kartan avulla

Infokortti. Kapasitiiviset anturit

Energian hallinta Energiamittari Tyyppi EM110

EMC Suojan epäjatkuvuudet

LABORATORIOTYÖ 2 (8 h) LIITE 2/1 WLAN-ANTENNIEN TUTKIMINEN JA AALTOJOHTOMITTAUKSET

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951LTE

TEM- ja GTEM-kammioiden sähkö- ja magneettikenttien kalibrointi ja impedanssikäyrien mittaukset

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Dynatel 2210E kaapelinhakulaite

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

EMC -häiröiden vähentäminen FARA - mittauksessa Arto Korpisalo

Radioamatöörikurssi 2013

SÄHKÖSUUNNITTELUOHJE ABLOY PULSE

MFW - I/O:n kaukoluentajärjestelmä

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /8 Laskuharjoitus 7 / Smithin-kartan käyttö siirtojohtojen sovituksessa

C-Lynx pinnanvalvontareleet HNM ja HNE

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951. Anvia TV Oy Rengastie Seinäjoki

FYSE301(Elektroniikka(1(A3osa,(kevät(2013(

AED Plus. Trainer2. Ohjeet ja valmistajan ilmoitus Sähkömagneettinen säteily Sähkömagneettisen ilmoitus Suositeltu etäisyys siirrettävien

Mobiiliverkon sisäpeiton toteuttaminen. Mobiiliverkon sisäpeiton toteuttaminen. Päivitetty 3/2015. Matti Pulkkanen

Tekniset tiedot lyhyesti

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Receiver. Nonelectrical noise sources (Temperature, chemical, etc.) ElectroMagnetic environment (Noise sources) Parametric coupling

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

Sähkömagneettisia päästöjä ja häiriönsietoa koskeva valmistajan ilmoitus. Sivulla S8 / S8 Sarja II / VPAP Sarja III 1 3 S9 Sarja 4 6

Myytävät laitteet/instruments for sale mobile:

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

Pv Pvm Aika Kurssin koodi ja nimi Sali Tentti/Vk Viikko

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin.

FYSE301 Elektroniikka I osa A Loppukoe (Vastaa kaikkiin viiteen tehtävään)

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

EMC periaatteet ja käytäntö

Siirtolinjat - Sisältö

Määräys. Viestintävirasto on määrännyt 23 päivänä toukokuuta 2003 annetun viestintämarkkinalain (393/2003) 129 :n nojalla: 1 Soveltamisala

2003 Eero Alkkiomäki (OH6GMT) 2009 Tiiti Kellomäki (OH3HNY)

ESD-mittauksia 1. Työn tarkoitus

Sähköturvallisuus. Sampsa Aronen Sairaalainsinööri HUS-Lääkintätekniikka

Kuunnellanko mittalaitteilla?

Transkriptio:

Suurtaajuiset häiriöt sähkö -, heikkovirta - ja tietoliikenneverkoissa Pasi Tamminen Tutkija, TTY, Tampere pastammi@live.com

Suurtaajuiset häiriöt Voltage/current source, relay, frequency conventer, power switching IPC APEX 2015, San Diego, CA 29.10.2016 2

System Level EMC/ESD Protection 29.10.2016 3

Industry Council WP4 2016 29.10.2016 4

Unpowered handling EOS Root Causes Powered handling AC operation / Switching Industry Council WP4 2016 29.10.2016 5

Probability of immediate damage Absolute Maximum Rating (AMR) The AMR is represented by the dividing line between acceptable operating conditions and unacceptable ones The yellow line indicates a transition from latent to immediate damage, and depends on, for example, statistical process variation Industry Council WP4 2016 29.10.2016 6

Mistä EMC Häiriöt Tulevat Luonnosta; Staattinen sähkö (salama & ESD), aurinkomyrsky (seuraava iso on jo tulossa ~1859 =) Sähköiset laitteet; radiolähettimet, sähköiset työkalut, digitaaliset laitteet, releet, hakkurilähteet, taajuusmuuntajat, kiinalaiset sähkövärkit, Säteilemällä (E/H kentät) ja johtumalla (virta / jännite) 29.10.2016 7

Miten Häiriöt Kytkeytyvät Kapasitiivisesti Ei riipu virrasta nopeat jännitemuutokset Induktiivisesti Ei riipu jännitteestä virran muutokset Säteilemällä 377 Ω aalto kaukokentässä Johtumalla Vaatii galvaanisen kontaktin 29.10.2016 8

EMC/ESD Hallinta EM häiriön lähde Säteilevä ja/tai Johtuva Kytkeytyminen Häiriintyvä laite EMC/ESD häiriöitä voidaan hallita kontrolloimalla näitä kolmea 29.10.2016 9

Mistä EMC Häiriöt Tulevat Ulkoiset lähteet ja sisäiset lähteet esiintyy virransyötön vaiheissa esiintyy maaverkossa / nollajohdossa Suurimmat taajuudet (>10 MHz) ovat yleensä vaimentuneita ulkoisista häiriölähteistä Sisäiset häiriölähteet voivat olla suurtaajuisia (> 1 GHz) jos etäisyys pieni ja/tai pieni vaimennus Suurin osa suurtaajuisista häiriöistä syntyy lähellä häiriintyvää kohdetta 29.10.2016 10

Mistä EMC Häiriöt Tulevat Kytkimet, releet, katkaisimet Teholähteiden ja kuormien kytkeminen Induktiivisten laitteiden käynnistyminen ja sammuttaminen (moottorit, muuntajat, ) Kipinöivät laitteet / kytkimet Heikko maaliitos Laitteiden toimintahäiriöt Tehonsyöttölaitteiden toiminta Kaapeleiden kontaktiongelmat ESD ilmiöt 29.10.2016 11

EM Häiriöiden Taajuuskäyttäytyminen 29.10.2016 12

Häiriölähteitä Source: Jouko Heikkinen, TTY 29.10.2016 13

29.10.2016 14

Maadoitusjohtimen pituus Maadoitusjohdot voivat toimia sähköisten häiriöiden antennina Käytännössä on ongelma vain jos kaapeli toimii resonanssitaajuudellaan näkyy suurena impedanssina Ongelmat ovat pienempiä jos kaapelin pituus alle l < 1/20 x λ Z Z = R + jωl Induktiivinen Kapasitiivinen λ / 4 resonanssi Taajuus [Hz] 29.10.2016 15

Häiriölähteet & Antennit Source: http://www.compliance-club.com 29.10.2016 16

Suoran Johtimen Induktanssi Johtimen induktanssi kasvaa suurilla taajuuksilla Nyrkkisääntö; 1 µh / metri Sisäinen + ulkoinen induktanssi d=johdon halkaisija (cm), l=pituus (cm), f=taajuus, r=säde (cm), µ=µ 0 * µ r magneettinen permeabiliteetti 29.10.2016 17

Signaalin häiriö yksikarvaisessa linjassa Signaalin häiriö kaksikarvaisessa differentiaalilinjassa Source: www.ibiblio.org 29.10.2016 18

AC häiriön kytkeytyminen Source: www.ibiblio.org 29.10.2016 19

A Vuotovirran kulku laitteesta A Silmukka Z = R + jωl Ongelman poisto; Katkaise S häiriö signaalin mukana? Lisää S:n resistanssia heikompi signaali Suodatus / suojaeromuunta Tähtimäinen maadoitus 29.10.2016 20

Häiriön Kytkeytyminen - Kaapelointi Attenuation db Attenuation 0 ref db 80 0 27 13 55 70 65 77 13 28 Source: H. Ott, Noise Reduction Technologies 29.10.2016 21

Häiriöt Maatasossa Yksittäinenkin laite pystyy saastuttamaan maatason häiriöillä Maajohtimien induktanssi lisää häiriöjännitteitä Maajohtimiin voidaan lisätä omat suodattimet jotka poistaa häiriöitä kilohertsien taajuudesta lähtien paikallinen häiriönpoisto Lähde: Onfileter 29.10.2016 22

Sähköverkon Häiriöt Esimerkki teollisuuden sähkönjakeluverkon aiheuttamista häiriöistä 440 V Ylijännitesuojat -440 V Thyristors / MOV / TSPD / TVS ovat nopeita, mutta toimivat vain yli 330 V 440 V tasoilla Lähde: Onfilter 29.10.2016 23

29.10.2016 24

Häiriölähde Esimerkkejä UPS teholähde Häiriö maatasossa EOS/ESD Symposium 2009, Paper 1B1 IPC APEX 2015, San Diego, CA 29.10.2016 25

EMI:n Aiheuttamat Ongelmat Laite lukittuu ei vastaa herätteisiin vaatii uudelleenkäynnistyksen Virhetoiminta häiriö estää signaalin vastaanottamisen anturin viesti virheellistä, kalibrointi pielessä softa virheitä Laitteen vikaantuminen EOS Electrical Overstress lyhentynyt elinikä 29.10.2016 26

EM Häiriöiden Mittaus http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1273282 29.10.2016 27

CT6 CT2 CT1 CT1, CT2 and CT6 Current Probes Comparison 50 Ohms external termination for extending scope vertical range Pulse Signal Generator Oscilloscope 50 Ohms Source: Onfilter 29.10.2016 28

Probe Comparison CT1 CT2 CT6 Voltage Original Signal (Voltage) Source: Onfilter 29.10.2016 29

EM Häiriöiden Mittaus Merkittävin osa EM häiriöistä on 10kHz ~ 2MHz välisellä taajuusalueella.. Käytetty EM häiriön mittausmenetelmä saattaa piilottaa alhaiset/korkeat taajuudet. Nopeat (>>100 MHz) häiriöt vaativat matala kapasitiiviset mittaprobet (<< 10 pf) 50 Ω & 500 MHz 0.7 pf & 455 Ω probe aiheuttaa 10% häviön, 3 pf & 100 kω probe aiheuttaa 32% häviön signaalissa 29.10.2016 30

E- ja H-field Skannaus Manuaalisia ja automaattisia skannaustekniikoita Source: Ind. Council white paper III Part II 29.10.2016 31

IEC 61000-4-5 Surge Immunity Standard 29.10.2016 32

IEC 61000-4-5 Surge Immunity Standard Pulssin muoto Source: Infineon: AN 210 29.10.2016 33

Kaapelipurkaus (ESD) Staattisesti varautuneet kaapelit ovat merkittävä riskitekijä tietyissä kohteissa Ethernet kaapelit, autoelektroniikka, pienjännitekaapelit 100 m Cat 5 kaapeli & 200V https://www.esda.org/assets/uploads/docume nts/openforumpart1hopkins.pdf 29.10.2016 34

Future technologies & EMC/ESD Smaller size more coupling & interference issues Printable electronics how to get EMC/ESD filters Flexible boards RF performance limitations Nano solders density increases PCB routing issues Optical connections good for EMC/ESD? Operation voltages down ~1 V <-> easy to couple EMC Stacked assemblies RF design challenges Scattered designs Ground reference issues Nano coatings wear, moisture, clean High impedance I/Os easy to couple EM Slow standardisation new technologies with limited control 29.10.2016 35

Yhteenveto Suurtaajuisia EMC häiriöitä voidaan mitata tarkasti kun ymmärretään miten mittaus vaikuttaa tuloksiin Suurin osa elektroniikkalaitteista osataan suunnitella hyvin ja ne ei häiriinny/häiritse muita laitteita Haasteita kun erillisiä laitteita kytketään toimimaan yhdessä ennalta arvaamattomia EMC ongelmia Elektroniikan lisääntyminen, (IoT), taajuuksien nousu, sekä signaalitasojen pieneneminen haasteena Heikohko EMC direktiivien seuranta markkinoille lisää pöriseviä ja yliherkkiä laitteita. Halvalla ei saa hyvää, pätee myös EMC ominaisuuksiin 29.10.2016 36