Elektromanyetik girişim, elektrik ve elektronik cihazların performasında azalmalara, bozulmalara veya hatalı işlemesine yol açan radyo frekanslarında doğal veya insan kaynaklı her türlü bozucu etki veya işaret olarak tanımlanabilir.
Günlük hayattan elektromanyetik girişim örnekleri vermek gerekirse; radyo dinlerken polis telsizlerinin araya girmesi, cep telefonlarının araç ABS sistemlerini etkilemesi, baskı devrelerde sızıntı, cep telefonu ile konuşurken bilgisayarda gürültü oluşması gibi örnekler listelenebilir.
Bir cihazın elektromanyetik uyumlu olarak kabul görülmesi için 3 şart vardır:
► Kendi içinde girişime yol açmamak (öz uyumluluk).
►Diğer cihazlara girişimde bulunmamak.
►Diğer cihazlardan kaynaklanan girişime karşı bağışıklı olmak.
Şekil 2: Test Cihazında Elektromanyetik Girişim Portları
Elektromanyetik girişim, cihazın etkilendiği elektromanyetik ortamın bir sonucu olarak gözlenir. Belirli bir bölgede meydana gelen tüm elektromanyetiksel olaylar, o bölgenin elektromanyetik ortamını oluştururlar. Oluşan bu elektromanyetik ortamın başlıca etkileri de EMI ve EMC olarak söylenebilir. Elektromanyetik çevreyi ise karakterize etmek istersek,2 unsur karşımıza çıkar:
►Frekans / Zaman
►Genlik ( Elektromanyetik enerjinin şiddeti veya gerilim-akım cinsinden değeri vb.)
Şekil 3: Elektromanyetik Spektrum
Elektromanyetik girişimi oluşturan başlıca sebepler; kalitesiz kablolar, baskı devre elemanları, bağlantı noktalarındaki sızıntılar, dirençler, kondansatörler, indüktörler, eleman değişikliği, elektromekanik cihazlar, sayısal devre elemanları, mekanik anahtarlar şeklinde bir liste yapılabilir.
Elektromanyetik Girişim İçin Alınabilecek Önlemler Nelerdir?
EMI durumuna karşı alınabilecek ilk önlem topraklama olabilir. Topraklamanın amacı elektromanyetik girişime yol açabilecek radyo frekansı gerilimlerinin oluşumunu azaltmaktır.
Alınabilecek ikinci önlem ise ekranlamadır. Ekranlama belirli bir bölgeyi dış elektromanyetik ortamdan izole etmek veya iç elektromanyetik ortamın dışarıya sızmasını engellemek amacıyla yapılır.
Bir diğer önlem ise bağlama yöntemidir. Bağ; iki iletken arasındaki elektriksel bağlantı olarak kabul edilirse, referans noktasının cihazın her noktasında aynı seviyede olması sayesinde elektromanyetik girişimi en aza indirgeme amaçlı olarak bağlama yöntemi kullanılır. Bu durum da bağlantıların mükemmel olmasına yani düşük empedanslı bir devre tasarlanmasına bağlıdır.
Alınabilecek bir başka önlem, filtrelemedir. Filtreler, iletkenler üzerinden yayılan elektromanyetik girişimi engellemek amacıyla tasarlanabilirler. Bu doğrultuda her devreye özel bir filtre devresi de tasarlanabilir.
Şekil 4: Filtre Devresi Örneği
Alınabilecek son önlem ise kablolamadır. Kablo, elektromanyetik enerjiye ulaşacağı yüke kadar kılavuzluk eder. Sistemin en uzun parçalarını oluştururlar ve bundan dolayı EMI gürültüsünün ortamdan alınıp verilmesinde etkin birer anten görevini üstlenirler.
Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) Nedir?
Elektromanyetik uyumluluk, elektromanyetik enerjinin yaratılması, iletilmesi ve alınması durumlarında sağlanan ve elektromanyetik açıdan bir girişim oluşturmayacak her türlü etki olarak tanımlanabilir.
Oluşan standartlar sonucunda bir elektronik ürünün pazarlanabilmesi açısından elektromanyetik uyumluluk çok önemli bir kriter haline gelmiştir. Eğer bir ürün herhangi bir ülkenin elektromanyetik uyumluluk koşullarını sağlamıyorsa, ürün o ülkede satılamaz.
Şekil 5: Testlerden Geçen Ürünlerin Kutusuna "CE" sembolü yapıştırılır
Teknolojinin gelişimi sonucunda, elektronik cihaz veya sistem tasarımında elektromanyetik uyumluluk, diğer geleneksel tasarım kriterleri kadar önemli bir tasarım kriteri haline gelmiştir.
1996 yılından itibaren EMC standartları elektronik cihazlar için zorunlu hale getirilmiştir. Bu yüzden ürünlerini satmak isteyen üreticilerin çeşitli testlerden geçen cihazlarına "CE"işaretini koymaları gerekmektedir.
EMI ve EMC Doğrulama Testleri
Elektromanyetik uyumluluk ve girişim konusunda hem cihaz seviyesinde hem de platform ve sistem seviyesinde çeşitli testler mevcut. Bu testlerde kullanılan ölçütler de EMI - EMC Standartları olarak belirlenmişlerdir. Bu standartlar ürünün elektromanyetik olarakkalitesini belirleyen başlıca unsurlardır. Standartlarda iki önemli unsur yer alır:
►Test sınır değerleri.
►Test yöntemleri.
Askeri cihazlar için ayrı standartlar mevcut iken ticari cihazlar için de ayrı standartlar mevcuttur. EMI - EMC testinin iki yönü vardır:
►Emisyon
►Alınganlık ( Bağışıklık )
Şekil 6: Testlerin Ana Temelleri
Emisyon testleri de 2 farklı yol ile yapılır. İlk olarak iletkenlik yoluyla yapılan emisyon testlerinde cihazın veya sistemin akım ve gerilim parametreleri ölçülür. Bu parametreler ölçülürken de akım probu ile akım, LISN ( Line Impedance Stabilization Network - Hat Empedansı Sabitleyici Şebeke ) ile de gerilim ölçülür.
Şekil 7: Kapağı Çıkarılmış LISN Cihazı
Işıma yoluyla emisyon testlerinde ise elektrik alan ve manyetik alan ölçülür. Ölçüm yöntemi olarak da elektrik alan antenleri veya halka antenler kullanılır. Bikonik antenler ( 30 - 300 MHz), Log - periyodik antenler ( 300 - 200 MHz) veya Huni antenler ( 2.000 - 18.000 MHz) de kullanılabilir.
EMI Alıcı kullanarak da tüm bu ölçümler çok daha kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bunun yanı sıra elektrik alan probu kullanarak da yüksek alanların ölçümü de sağlanabiliyor.
Tüm bu testlerde kullanılan 4 farklı test ortamı bulunmakta:
►Ekranlı Oda
►Yarı Yansımasız Oda
►Tam Yansımasız Oda
►Açık Saha Test Alanı
Şekil 8: Tübitak EMI - EMC Açık Saha Test Alanı
Ekranlı oda, dış elektromanyetik ortamdan yalıtılmış bir alandır. Faraday kafesi bunun en büyük ve ilk örneğidir. Yansımasız oda ise duvarlarında elektromanyetik dalgayı soğurucumalzeme bulunan alandır.
Şekil 9: Yansımasız Oda
Kaynak:
► Tübitak Uluslararası Metroloji Enstitüsü
► Shunt Technologies
► Elektrik Mühendisleri Odası
12.08.2015
Günlük hayattan elektromanyetik girişim örnekleri vermek gerekirse; radyo dinlerken polis telsizlerinin araya girmesi, cep telefonlarının araç ABS sistemlerini etkilemesi, baskı devrelerde sızıntı, cep telefonu ile konuşurken bilgisayarda gürültü oluşması gibi örnekler listelenebilir.
Bir cihazın elektromanyetik uyumlu olarak kabul görülmesi için 3 şart vardır:
► Kendi içinde girişime yol açmamak (öz uyumluluk).
►Diğer cihazlara girişimde bulunmamak.
►Diğer cihazlardan kaynaklanan girişime karşı bağışıklı olmak.
Şekil 2: Test Cihazında Elektromanyetik Girişim Portları
Elektromanyetik girişim, cihazın etkilendiği elektromanyetik ortamın bir sonucu olarak gözlenir. Belirli bir bölgede meydana gelen tüm elektromanyetiksel olaylar, o bölgenin elektromanyetik ortamını oluştururlar. Oluşan bu elektromanyetik ortamın başlıca etkileri de EMI ve EMC olarak söylenebilir. Elektromanyetik çevreyi ise karakterize etmek istersek,2 unsur karşımıza çıkar:
►Frekans / Zaman
►Genlik ( Elektromanyetik enerjinin şiddeti veya gerilim-akım cinsinden değeri vb.)
Şekil 3: Elektromanyetik Spektrum
Elektromanyetik girişimi oluşturan başlıca sebepler; kalitesiz kablolar, baskı devre elemanları, bağlantı noktalarındaki sızıntılar, dirençler, kondansatörler, indüktörler, eleman değişikliği, elektromekanik cihazlar, sayısal devre elemanları, mekanik anahtarlar şeklinde bir liste yapılabilir.
Elektromanyetik Girişim İçin Alınabilecek Önlemler Nelerdir?
EMI durumuna karşı alınabilecek ilk önlem topraklama olabilir. Topraklamanın amacı elektromanyetik girişime yol açabilecek radyo frekansı gerilimlerinin oluşumunu azaltmaktır.
Alınabilecek ikinci önlem ise ekranlamadır. Ekranlama belirli bir bölgeyi dış elektromanyetik ortamdan izole etmek veya iç elektromanyetik ortamın dışarıya sızmasını engellemek amacıyla yapılır.
Bir diğer önlem ise bağlama yöntemidir. Bağ; iki iletken arasındaki elektriksel bağlantı olarak kabul edilirse, referans noktasının cihazın her noktasında aynı seviyede olması sayesinde elektromanyetik girişimi en aza indirgeme amaçlı olarak bağlama yöntemi kullanılır. Bu durum da bağlantıların mükemmel olmasına yani düşük empedanslı bir devre tasarlanmasına bağlıdır.
Alınabilecek bir başka önlem, filtrelemedir. Filtreler, iletkenler üzerinden yayılan elektromanyetik girişimi engellemek amacıyla tasarlanabilirler. Bu doğrultuda her devreye özel bir filtre devresi de tasarlanabilir.
Şekil 4: Filtre Devresi Örneği
Alınabilecek son önlem ise kablolamadır. Kablo, elektromanyetik enerjiye ulaşacağı yüke kadar kılavuzluk eder. Sistemin en uzun parçalarını oluştururlar ve bundan dolayı EMI gürültüsünün ortamdan alınıp verilmesinde etkin birer anten görevini üstlenirler.
Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) Nedir?
Elektromanyetik uyumluluk, elektromanyetik enerjinin yaratılması, iletilmesi ve alınması durumlarında sağlanan ve elektromanyetik açıdan bir girişim oluşturmayacak her türlü etki olarak tanımlanabilir.
Oluşan standartlar sonucunda bir elektronik ürünün pazarlanabilmesi açısından elektromanyetik uyumluluk çok önemli bir kriter haline gelmiştir. Eğer bir ürün herhangi bir ülkenin elektromanyetik uyumluluk koşullarını sağlamıyorsa, ürün o ülkede satılamaz.
Şekil 5: Testlerden Geçen Ürünlerin Kutusuna "CE" sembolü yapıştırılır
Teknolojinin gelişimi sonucunda, elektronik cihaz veya sistem tasarımında elektromanyetik uyumluluk, diğer geleneksel tasarım kriterleri kadar önemli bir tasarım kriteri haline gelmiştir.
1996 yılından itibaren EMC standartları elektronik cihazlar için zorunlu hale getirilmiştir. Bu yüzden ürünlerini satmak isteyen üreticilerin çeşitli testlerden geçen cihazlarına "CE"işaretini koymaları gerekmektedir.
EMI ve EMC Doğrulama Testleri
Elektromanyetik uyumluluk ve girişim konusunda hem cihaz seviyesinde hem de platform ve sistem seviyesinde çeşitli testler mevcut. Bu testlerde kullanılan ölçütler de EMI - EMC Standartları olarak belirlenmişlerdir. Bu standartlar ürünün elektromanyetik olarakkalitesini belirleyen başlıca unsurlardır. Standartlarda iki önemli unsur yer alır:
►Test sınır değerleri.
►Test yöntemleri.
Askeri cihazlar için ayrı standartlar mevcut iken ticari cihazlar için de ayrı standartlar mevcuttur. EMI - EMC testinin iki yönü vardır:
►Emisyon
►Alınganlık ( Bağışıklık )
Şekil 6: Testlerin Ana Temelleri
Emisyon testleri de 2 farklı yol ile yapılır. İlk olarak iletkenlik yoluyla yapılan emisyon testlerinde cihazın veya sistemin akım ve gerilim parametreleri ölçülür. Bu parametreler ölçülürken de akım probu ile akım, LISN ( Line Impedance Stabilization Network - Hat Empedansı Sabitleyici Şebeke ) ile de gerilim ölçülür.
Şekil 7: Kapağı Çıkarılmış LISN Cihazı
Işıma yoluyla emisyon testlerinde ise elektrik alan ve manyetik alan ölçülür. Ölçüm yöntemi olarak da elektrik alan antenleri veya halka antenler kullanılır. Bikonik antenler ( 30 - 300 MHz), Log - periyodik antenler ( 300 - 200 MHz) veya Huni antenler ( 2.000 - 18.000 MHz) de kullanılabilir.
EMI Alıcı kullanarak da tüm bu ölçümler çok daha kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bunun yanı sıra elektrik alan probu kullanarak da yüksek alanların ölçümü de sağlanabiliyor.
Tüm bu testlerde kullanılan 4 farklı test ortamı bulunmakta:
►Ekranlı Oda
►Yarı Yansımasız Oda
►Tam Yansımasız Oda
►Açık Saha Test Alanı
Şekil 8: Tübitak EMI - EMC Açık Saha Test Alanı
Ekranlı oda, dış elektromanyetik ortamdan yalıtılmış bir alandır. Faraday kafesi bunun en büyük ve ilk örneğidir. Yansımasız oda ise duvarlarında elektromanyetik dalgayı soğurucumalzeme bulunan alandır.
Şekil 9: Yansımasız Oda
Kaynak:
► Tübitak Uluslararası Metroloji Enstitüsü
► Shunt Technologies
► Elektrik Mühendisleri Odası
12.08.2015