Johdatus EMC:hen ja EMCdirektiiviin TkT Mikko Kuisma LUT EMC Sähkömagneettinen yhteensopivuus (electromagnetic compatibility) tarkoittaa laitteen tai järjestelmän kykyä toimia sähkömagneettisessa ympäristössä siten, että laitteen aiheuttama sähkömagneettinen häiriö ei ylitä tasoa, joka häiritsee muiden laitteiden toimintaa (HÄIRIÖNPÄÄSTÖ) laite toimii häiriintymättä muiden laitteiden, ympäristön tai laitteen itsensä aiheuttamassa sähkömagneettisesti häiriöisessä ympäristössä (HÄIRIÖNSIETO ) 1
Häiriöiden kytkeytyminen Sähkömagneettisen häiriön kytkeytymiseen tarvitaan seuraavat kolme tekijää: Häiriölähde/lähetin Häiriön siirtotie Häriön vastaanotin Kytkeytymismekanismit Häiriön siirtotiet: Galvaaninen kytkeytyminen, johtavan yhteyden välityksellä (DM, CM) Kapasitiivinen kytkeytyminen, sähkökentän välityksellä Induktiivinen kytkeytyminen, magneettikentän välityksellä RF-säteily, sähkömagneettisena säteilynä sähkö- ja magneettikentän välityksellä (yhteys kahteen edelliseen) 2
Muista antennit Mikä tahansa johdin, kotelo, piirilevy, kaapeli ym. johtava kappale toimii lähettävänä ja vastaanottavana antennina, jos pituus lähenee aallonpituden osia, (viimeistään kun L > λ/10 ) 3
Vaikka kytkennässä on tarkoitus käyttää vain matalia taajuuksia, tulee ottaa huomioon piirikytkennän muodostamat vastaanottoantennit Esimerkiksi liityntäjohdoista kytkeytyvä RF-teho voi häiritä myös matalataajuisten piirien toimintaa häiriön ilmaistuessa jossakin tasasuuntaavassa komponentissa tai osassa suurtaajuisten häiriöiden sieto tärkeää lähes kaikille laitteille EMC-suunnittelu Ei ole salatiedettä Perustuu sähkömagnetismin perusilmiöihin ja käytännön kokemuksiin Keskeisiä asioita mm.: Suojaus/kotelointi Suodatukset Liitynnät, kaapeloinnit Johdotus, silmukoiden ja johdinpituuksien minimointi Sijoittelu 4
Miksi direktiivi Suurimmassa osassa tapauksista laitteen loppukäyttäjän ei oleteta tietävän EMC-asioista tai EMC-suunnittelusta mitään EMC-direktiivin keskeisiä tavoitteita on, että valmistaja huolehtii laitteen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta Uuden (ja vanhan) direktiivin soveltaminen takaavat laitteiden vapaan liikkuvuuden (kaupan) ja luovat hyväksyttävän sähkömagneettisen ympäristön Euroopan yhteisön alueella Uusi direktiivi Uuden direktiivin tavoitteena on selkeyttää direktiivin soveltamisalaa, parantaa määritelmiä sekä säännellä laitteistojen sähkömagneettista yhteensopivuutta Uudessa direktiivissä on myös yksinkertaistettu vaatimustenmukaisuuden arviointimenettelyä. Uuden direktiivin mukaan valmistajan on aina laadittava tekninen tiedosto EMC-suojauksen toteutuksesta. Kolmannen osapuolen mukanaolo vaatimustenmukaisuuden osoittamisessa on muuttunut vapaaehtoiseksi. 5
Katso verkosta direktiivi ja soveltamisopas (viitattu 13.10.2010): http://eur-lex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=celex:32004l0108:fi:not http://www.tukes.fi/tiedostot/sahko_ja_hissit/ohjeet/emc_dir10804_sovopas.pdf Direktiivin olennaiset vaatimukset 1. Suojausvaatimukset Laitteisto on suunniteltava ja valmistettava tekniikan taso huomioon ottaen niin, että varmistetaan, että a) laitteiston aiheuttama sähkömagneettinen häiriö ei ylitä tasoa, jonka ylittyessä radio- ja telelaitteet tai muut laitteistot eivät voi toimia tarkoitetulla tavalla b) laitteiston sille tarkoitetussa käytössä odotettavissa olevan sähkömagneettisen häiriön siedon taso on sellainen, että laitteisto toimii tarkoitetun käytön heikentymättä kohtuuttomasti....olennaiset vaatimukset 2. Kiinteitä asennuksia koskevat erityisvaatimukset Komponenttien asennus ja aiottu käyttötarkoitus: Kiinteän asennuksen asentamisessa on noudatettava hyviä teknisiä käytäntöjä ja otettava huomioon komponenttien aiottua käyttötarkoitusta koskevat tiedot, jotta varmistetaan, että kohdassa 1 esitetyt suojausvaatimukset täyttyvät. Nämä hyvät tekniset käytännöt on kirjattava asiakirjoihin, ja vastuuhenkilö(ide)n on säilytettävä nämä asiakirjat kyseeseen tulevien kansallisten viranomaisten saatavilla tarkastuksia varten niin kauan kuin kiinteä asennus on käytössä. 6
Täsmennetty koskemaan laitteistoja Laitteet Kiinteät asennukset Kiinteiden asennusten ja laitteiden vaatimukset ovat erilaiset. EMC-arviointi Valmistajan on suoritettava laitteen EMC-arviointi suojausvaatimusten täyttämiseksi. EMC-direktiivi ei vaadi kolmannen osapuolen osallistumista arviointiin. Vastuu sopivan arviointimenettelyn soveltamisesta on täysin valmistajalla. Mahdolliset arviointitavat: Yhdenmukaistettujen EMC-standardien soveltaminen EMC-arviointi, jossa ei sovelleta yhdenmukaistettuja standardeja ja jossa valmistaja käyttää omaa menetelmäänsä. Yhdistetty arviointi kahdesta edellä mainitusta menetelmästä. 7
Standardit helpoin reitti Usein tarpeen käyttää useita sopivia standardeja Hierarkisesti on olemassa perusstandardit, yleiset standardit ja tuotestandardit EU:n alueella CENELEC ETSI CEN Standardit määrittävät mm. yksityiskohtaisesti mittausmenetelmiä ja tuoteperheiden erityisvaatimuksia Kannattaa katsoa CENELEC Guide 24 ja 25 Tyypillisiä arvioinnin SMG-ilmiöitä Häiriönpäästö Häiriönsieto Pientaajuiset johtuvat häiriöt (esim. laitteen tuottamat harmoniset yliaallot verkkoon) Johtuvat suurtaajuusilmiöt Säteilevät suurtaajuusilmiöt Pientaajuiset säteilevät häiriöt erikoistapauksessa Pientaajuiset johtuvat häiriöt (esim. jännitevaihtelut ja lyhyet katkokset verkkoliitynnässä) Säteilevät pientaajuushäiriöt, tyypillisesti magneettikentät Johtuvat ja säteilevät suurtaajuushäiriöt ESD 8
Muita direktiivejä ja säännöksiä EMC-direktiivi ei sääntele laitteiden turvallisuutta koskee vain laitteistojen sähkömagneettista yhteensopivuutta Muut direktiivit saattavat asettaa tiukempia vaatimuksia laitteiston EMC-ilmiöille (esim. terveysvaikutukset, sähköturvallisuus...) WEEE-direktiivi - 2002/96/EY, direktiivi sähkö- ja elektroniikkalaiteromusta RoHS-direktiivi - 2002/95/EY, direktiivi tiettyjen vaarallisten aineiden käytön rajoittamisesta sähkö- ja elektroniikkalaitteissa Neuvoston päätös 93/465/EEC sekä Neuvoston direktiivi 93/68/EEC EMC-direktiivin ohella mm. pienjännitedirektiivi, kaasulaitedirektiivi, konedirektiivi, lelujen turvallisuusdirektiivi, hyötysuhdedirektiivi ym. edellyttävät CE-merkintää 9