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Documento PDF - Università degli Studi di Padova

1. accesso diretto alle parti in tensione Per garantire 1l corretto posizionamento della copertura questa deve essere dotata di costa pneumatica che in caso di rimozione durante la prova interrompe le alimentazioni La scelta del sensore pneumatico data dall esigenza di non introdurre cablaggio estraneo a quello strettamente necessario alla misura la connessione realizzata da un tubicino di plastica isolante che trasporta aria fino alla scheda di controllo posizionata prima del generatore Calotta protettiva con costa pneumatica sul bordo di appoggio Fig 47 Dispositivo di sicurezza per la prova di Burst e Surge 60 di 88 Paolo Orsaria Conclusioni Lo studio preliminare delle normative inerenti alla compatibilit elettromagnetica ha portato alla definizione delle prove necessarie per 1 tipi di dispositivi prodotti Sono state selezionate le prove eseguibili in ambienti normali senza particolari prescrizioni Nonostante l approccio pre compliance sia la strumentazione che 1 setup delle prove sono stati progettati in modo tale da avvicinarsi il pi possibile alle prove eseguite in ambito full compliance cos da produrre risultati molto simili L ambiente individuato stato testato per garantire una esecuzione corretta delle prove Lo spazio stato organizzato in modo tale da eseguire 1 test con agilit L arredamento proposto risponde ai requisiti di economicit e sicurezza L impianto elettrico stato accu
2. di prodotti La presente Norma si applica alle apparecchiature previste per essere collegate direttamente alla rete pubblica di alimentazione a bassa tensione o a una particolare sorgente in c c che funga da interfaccia tra l apparecchiatura e la rete pubblica di 65 di 88 Paolo Orsaria alimentazione a bassa tensione La Norma si applica anche alle apparecchiature alimentate a batteria o da un sistema di alimentazione non pubblico purch non industriale se esse sono destinate ad essere usate negli ambienti sopra descritti CEI EN 61000 6 4 Norme generiche Emissione per gli ambienti industriali La presente Norma ha lo scopo di definire 1 limiti e 1 metodi di prova per le apparecchiature elettriche ed elettroniche da utilizzare negli ambienti industriali in relazione alle emissioni elettromagnetiche che possono causare interferenze ad altre apparecchiature nella gamma di frequenze da 0 a 400 GHz e per le quali non esistono norme sull emissione riferite al prodotto o a famiglie di prodotti Quando esiste una norma di compatibilit elettromagnetica specifica relativa all emissione specifica per un prodotto o per una famiglia di prodotti questa prevale su tutti gli aspetti della presente Norma generica Gli ambienti considerati sono quelli industriali sia interni che esterni Le apparecchiature considerate sono previste per essere connesse ad una rete di potenza derivata da un trasformatore di media o alta tensione dedicato
3. o i w 100 i io Fig 14 Impedenza del cavo di rame Topologia Tutti 1 cavi devono far capo ad un unico punto sul perimetro interno della rete di dispersione Evitare che il cablaggio crei dei loop di massa nei quali si possono concatenare con facilit 1 disturbi elettromagnetici 42 di 88 Paolo Orsaria Connessioni Tutte le connessioni e 1 bonding tra le varie parti del sistema di terra devono essere fissate con cura utilizzando dove servono rondelle dentellate che garantiscano il serraggio delle viti nel tempo Tale serraggio deve garantire un contatto con la minore resistenza elettrica possibile tra le due parti unite Per 11 bonding di carpenterie metalliche bisogna usare le Fig 15 Bandelle di rame per bonding di i i de i arti metalliche bandelle piatte di treccia di rame e non il cavo s tondo Filtraggio Per garantire un alimentazione pulita in modo da non influenzare le misure durante le prove necessario prevedere un sistema di filtraggio della linea dedicata all EUT In ambito di pre qualifica non si hanno specifiche stringenti soprattutto se l ambiente non risulta soggetto a un forte inquinamento elettromagnetico In questo caso il filtro di rete serve a tutelare le misure da eventuali disturbi non previsti o improvvisi In questo progetto 1 requisiti elettrici per il filtro sono corrente massima di 10A e 20A tensione di esercizio 230Vac 50Hz bassa corrente di fuga attenuazione
4. sono sviluppati per ed applicabili ad apparecchiature elettriche ed elettroniche Obiettivo della presente Norma stabilire un riferimento comune per la valutazione delle prestazioni delle apparecchiature sottoposte a disturbi impulsivi ad alta energia CEI EN 55014 2 Norma di famiglia di prodotto Requisiti per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari CEI EN 61000 6 1 Norme generiche Immunit per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera CEI EN 61000 6 2 Norme generiche Immunit per gli ambienti industriali Lo scopo di questa prova verificare il grado di immunit di apparecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a impulsi unidirezionali causati da sovratensioni derivanti da transitori di commutazione di carichi fortemente capacitivi circuiti risonati guasti verso il sistema di terra e da fulmini Questi segnali di prova sono caratterizzati da una elevata ampiezza da un breve tempo di salita ma da una alta energia Deve essere posta particolare attenzione alla sicurezza dell operatore in quanto si possono verificare scoppi o fiammate in alcune zone dell apparecchiatura sotto test dovuti al cedimento di componenti elettronici 79 di 88 Paolo Orsaria Strumentazione La strumentazione di base necessaria generatore EFT Burst che solitamente un generatore combinato per eseguire anche le prove relative ai SURGE CDN di i
5. Under Test sono limitanti quando si hanno da testare prodotti molto diversi Tutte le prove che non prevedono campi irradiati dovrebbero essere eseguite in una camera schermata per garantire un ambiente EM controllato In prove di pre qualifica si pu accettare una imprecisione di misura dovuta ad eventuali interferenze EM date dall ambiente circostante quindi non si ha la necessit di una schermatura completa del laboratorio La scelta di un semplice ambiente generico quindi naturale con l accortezza di valutarne il posizionamento ed il contesto elettromagnetico Volumetria disponibile Per valutare il volume area necessario al laboratorio ci si pu porre alcune domande Il volume disponibile sufficiente per la strumentazione necessaria per eseguire le prove selezionate Data l area a disposizione quali prove possono essere eseguite contemporaneamente possibile stoccare 1 setup di prova senza doverli riassemblare ad ogni utilizzo Le normative specificano le dimensioni del setup in funzione della dimensione del EUT quindi sapendo le dimensioni massime dei prodotti che si vogliono testare si pu avere un idea dello spazio necessario Sono da considerare anche 24 di 88 Paolo Orsaria gli ingombri della strumentazione necessaria alla prova ad esempio per la prova dei BURST si necessita del generatore e di una CDN le cui dimensioni dipendono molto dalla potenza assorbita dall EUT e dal livello di sev
6. aperto KV 10 S 4 O E X pu essere qualsiasi livello al di sopra al di sotto o tra gli altri livelli Questo livello pu essere definito nella norma di prodotto I livelli di prova devono essere scelti a seconda delle condizioni dell installazione Devono essere soddisfatti tutti 1 livelli di tensione di prova pi bassi Questo test deve evidenziare il grado di immunit o anche detto livello di prestazione del dispositivo in test Nel rapporto di prova verr assegnata una lettera corrispondente al criterio di prestazione ottenuta dal prodotto in test 81 di 88 Paolo Orsaria 82 di 88 Paolo Orsaria Immunit ai disturbi indotti da campi a radiofrequenza Normativa Le norme che definiscono la prova di immunit sono CEI EN 61000 4 6 Tecniche di prova e di misura Immunit ai disturbi condotti indotti da campi a radiofrequenza La presente Norma di base detta le modalit di esecuzione della prova di immunit di apparecchiature elettriche ed elettroniche ai disturbi elettromagnetici indotti sui cavi da trasmettitori intenzionali di radiofrequenza nell intervallo di frequenza da 9 kHz a 80 MHz Le apparecchiature non aventi almeno un cavo di collegamento che possa accoppiare gli apparecchi ai campi a radiofrequenza disturbanti non sono soggette a questa prova Obiettivo principale di questa Norma di dare un riferimento di base oggettivo e coerente per la valutazione dell immunit funzionale delle app
7. compiere questi passi pi volte magari perch durante la prova s1 resa necessaria una modifica non fattibile in laboratorio o si necessit di un dispositivo aggiuntivo non preventivato Questo spreco di tempo si traduce in una perdita economica spesso non preventivabile L impegno economico totale della prova definito dalla somma del costo del servizio del laboratorio direttamente visibile e dal tempo impiegato dal personale da valutare alla fine In generale l azienda non deve sostenere altri costi Il problema maggiore riguarda proprio 1 giorni necessari per eseguire la prova Se l azienda possiede un laboratorio interno il tempo totale necessario ad eseguire una prova ridotto in quanto vengono eliminati molti passaggi vedi figura 5 l Esigenza di prova durate il processo di progettazione si incontra l esigenza di eseguire delle misure per valutare lo stato di compatibilit EMC del prototipo 2 Attesa di accesso l uso del laboratorio condiviso da diversi gruppi che seguono altrettanti progetti una corretta gestione delle prenotazioni garantisce un accesso rapido ed una disponibilit certa 3 Esecuzione della prova il tempo necessario a portare a termine la prova limitato dalla durata stessa della prova senza contare che se si rende necessaria una modifica rapida si ha gi tutto disponibile nelle vicinanze 4 Rapporto di prova il risultato richiesto e viene redatto direttamente dal team responsabi
8. di occupare tutte le porte disponibili o almeno una per tipo L EUT deve essere distante almeno 50cm da tutte le superfici conduttive a meno del piano di riferimento I cavi di collegamento devono essere 76 di 88 Paolo Orsaria posti anch essi sul piano isolante di altezza 10cm dal piano di riferimento 1 conduttori soggetti alla prova devono essere posti il pi distante possibile dagli altri in modo da minimizzare l accoppiamento capacitivo tra essi Tutte le connessioni di terra devono presentare un induttanza minima Per iniettare la tensione di prova si deve preferibilmente usare una CDN specifica per il cavo in esame se non disponibile si deve usare una pinza capacitiva La prova deve essere eseguita su tutte le porte dell EUT purch la lunghezza delle connessioni non ne permetta l esecuzione Tutte le apparecchiature ausiliarie connesse all EUT devo essere disaccoppiate in modo da non essere influenzate dalla tensione di prova Se si utilizza una CDN questo disaccoppiamento implicito ma alle volte non sufficiente quindi si devono applicare disaccoppiatori aggiuntivi Se si utilizza la pinza di accoppiamento si deve poi usare la rispettiva pinza di disaccoppiamento La lunghezza del cavi di connessione tra 1l dispositivo di accoppiamento ed EUT deve essere di 50cm a meno di specifiche diverse nelle norme di prodotto o famiglia di prodotto Se EUT viene fornito con cavi non removibili pi lunghi di 50cm questi devono esse
9. di prova sono caratterizzati da una elevata ampiezza da un breve tempo di salita elevata frequenza di ripetizione ma da una bassa energia simulando cos 1 transitori di commutazione di organi di comando 75 di 88 Paolo Orsaria Strumentazione La strumentazione di base necessaria generatore EFT Burst che solitamente un generatore combinato per eseguire anche le prove relative ai SURGE CDN di iniezione per la porta di alimentazione adeguata alla potenza dell EUT altre CDN e pinza di accoppiamento rete di disaccoppiamento per proteggere la strumentazione di supporto AE di EUT piano di riferimento di massa UCS500N7 Generatore Multifunzione n Rete di Accoppiamento alimentazione cavi segnale Setup del banco di prova L EUT deve essere posto su un piano isolante di 10cm di altezza posizionato sopra un piano di riferimento di terra Il generatore e le CDN devono appoggiare direttamente sul piano di riferimento ed essere collegati a questo elettricamente Il piano di riferimento di terra deve avere un area minima continua di Im x lm e deve essere di materiale metallico conduttivo preferibilmente di rame o alluminio da 0 25mm o di altri metalli ma minimo di spessore 0 65mm Questo piano deve essere collegato al conduttore di terra di protezione L EUT deve essere collegato a tutti quei dispositivi che ne garantiscono il pieno funzionamento secondo le specifiche del costruttore cercando
10. di scoppio e o fiamma dato per esempio dalla perforazione dell isolamento di un condensatore o varistore L operatore ha la possibilit di vedere in tempo reale cosa successo e dove si localizzato il danno mentre un sistema di retroazione ha la possibilit rilevare solo lo stato di funzionamento senza dare indicazioni precise di cosa accaduto Una supervisione automatizzata aiuta l operatore ad individuare 1 malfunzionamenti non distruttivi o comunque non visibili ad occhio e permette anche di interrompere 1l test registrando le condizioni nelle quali occorso il guasto Per automatizzare la prova si necessita di un sistema di supervisione che controlli la corretta esecuzione del ciclo macchina dell EUT in caso di anomalia invii un segnale di FAIL al generatore di impulsi in modo da sospendere la prova registrandone le condizioni Si deve quindi scegliere un generatore di impulsi predisposto da accettare un segnale dal campo Il sistema di supervisione deve essere progettato su misura dell EUT da testare perch deve poterne monitorare tutte le porte comprese quelle dati in tempo reale con un tempo di reazione minimo possibile Tale sistema deve essere immune hai disturbi generati durante la prova per dare delle indicazioni affidabili questo comporta l adozione di dispositivi di filtraggio efficienti su tutti 1 collegamenti con EUT La prova di immunit ai campi elettromagnetici condotti si presta bene ad essere automatizzata in
11. dimensione minima di 0 5x0 5 m Setup del banco di prova Il setup necessario per eseguire la prova di immunit alle scariche elettrostatiche richiede una preparazione particolare dell ambiente accoppiamento Cavo con resistenze Teseg NSG 437 Piano GRP EM Test ESDSON Il tavolo di lavoro va posizionato in modo che disti almeno 0 8 m dalle pareti del laboratorio e da ogni altra struttura metallica Il generatore ESD e PEUT vanno connessi alla terra di protezione come specificato dal costruttore L EUT e tutti i 72 di 88 Paolo Orsaria cavi necessari al suo funzionamento devono essere posti su un supporto isolante il cavo di ritorno della scarica del generatore ESD va connesso al piano di massa a pavimento GRP collegato a sua volta con il conduttore PE dell impianto Il piano di accoppiamento posto sul tavolo va connesso con un cavo terminato ai due capi con resistenze da 470kOhm al piano GRP Le connessioni devono essere verificate e regolate in modo da presentare una bassa impedenza ad alta frequenza quindi usare una coppia di serraggio delle viti di fissaggio tale da garantire un ottimo contatto elettrico Se si devono eseguire prove di scarica indiretta porre 1l piano verticale mobile da tavolo sul supporto isolante a 0 1m dall EUT connettere il piano al GRP tramite il cavo terminato da resistori da 470kOhm II PROB NO PIO Piano GRP 470kOhm 470kOhm Cavo di connessione dei due piano conduttivi Gui
12. disaccoppiamento la cui impedenza di modo comune rispetto a un piano di terra di riferimento 1500hm CDN M2 3 monofase 16A Feedback della prova Sorgente di alimentazione Dispositivo di controllo iu Pinza di accoppiamento segnale Strumentazione Generatore RF Amplificatore RF Power Meter Pinza di monitor della corrente se necessaria CDN di alimentazione adeguata alle caratteristiche dell EUT Pinza di iniezione Mano fittizia se necessaria Setup del banco di prova L EUT deve essere posizionato su un supporto isolante di altezza 10cm da piano di massa Tutti 1 cavi uscenti dall EUT devono essere mantenuti distanti almeno 30mm dal piano di massa di riferimento Se l EUT necessita di un supporto questo deve essere non conduttivo La connessione della massa dell EUT deve rispecchiare quanto stabilito dalle specifiche del costruttore I dispositivi di accoppiamento e disaccoppiamento devono distare orizzontalmente da EUT almeno 10cm ma massimo 30cm Anche gli AE devo essere posti sul supporto 84 di 88 Paolo Orsaria isolante da 10cm di altezza Le CDN devono essere poste sul piano di massa e posizionate 1l pi vicino possibile al punto di iniezione Ove possibile EUT deve essere provato collegandolo tra due connessioni con impedenza di modo comune di 1500hm una che fornisce una sorgente RF e l altra un percorso di ritorno della corrente es CDN di alimentazione Questo meto
13. e collegate a dispositivi funzionanti programmati per avvisare in caso di trasmissione non corretta o mancata comunicazione I cavi di connessione tra EUT e AE devo essere stesi e paralleli sopra un supporto isolante distante 10cm dal piano di massa Convenzionalmente porre PEUT alla sinistra del tavolo e AE alla destra entrambi sopra il piano isolante alto 10cm L EUT deve essere distante 50cm da qualsiasi superficie conduttiva a parte 1l piano di massa 85 di 88 Guida operativa l 2 Limiti Valori Allestire il banco come prescritto Paolo Orsaria Verificare che l EUT gli AE ed il sistema di supervisione della prova funzionino a dovere Quando si utilizza il metodo di iniezione con la pinza di corrente necessario eseguire la taratura automatica dei livelli collegando anche la pinza di monitor Caricare 1 parametri della prova nel generatore Avviare la prova I livelli di prova sono definiti nella tabella seguente Banda di frequenza 150kHz 30MHz Livello Livello di tensione f e m Uo dB pV Uo V l 120 l 2 130 3 3 140 10 x Speciale x un livello scelto dal costruttore e riportato in dettaglio nel rapporto di prova Questo test deve evidenziare il grado di immunit o anche detto livello di prestazione del dispositivo in test Nel rapporto di prova verr assegnata una lettera corrispondente al criterio di prestazione ottenuta dal prodotto
14. le quali non esistono Norme di immunit di prodotto o di famiglie di prodotti La presente Norma si applica alle apparecchiature previste per essere collegate direttamente alla rete pubblica di alimentazione a bassa tensione o a una particolare sorgente in c c che funga da interfaccia tra l apparecchiatura e la rete pubblica di alimentazione a bassa tensione Essa si applica anche alle apparecchiature funzionanti a batteria o alimentate da un sistema di distribuzione dell energia a bassa tensione non pubblico ma non industriale se tali apparecchiature sono previste per gli ambienti citati sopra CEI EN 61000 6 2 Norme generiche Immunit per gli ambienti industriali La presente Norma si applica alle apparecchiature elettriche ed elettroniche da utilizzare negli ambienti industriali per 1 quali non esistono Norme sull immunit riferite al prodotto o a famiglie di prodotti Riguarda le prescrizioni di immunit comprese nella banda di frequenze da 0 Hz a 400 GHz Quando esiste una Norma di compatibilit elettromagnetica specifica relativa all immunit per un prodotto o per una famiglia di prodotti questa prevale su tutti gli aspetti della presente Norma generica Gli ambienti considerati sono quelli industriali sia interni che esterni Le apparecchiature considerate sono previste per essere connesse ad una rete di potenza derivata da un trasformatore di media o alta tensione dedicato che alimenta una installazione per
15. metallici se presenti tutto il setup deve essere posto sopra un tavolo isolato con altezza 80cm da terra per AE non vincolante EUT e LISN 80 cm in linea retta EUT ed AE 80 cm in linea retta I cavi di connessione tra LISN ed EUT devono essere disposti lineari e paralleli cos anche per 1 cavi di connessione con AE almeno fino al raggiungimento degli 80cm L installazione del EUT deve rispecchiare le disposizioni del manuale di installazione allegato dal costruttore Ogni variazione va motivata nel rapporto di prova Ricevitore EMI Trasformatore di isolamento 67 di 88 Paolo Orsaria Guida operativa 1 cablare tutto il setup 2 non connettere l alimentazione alla LISN 3 Impostare l attenuazione nel ricevitore EMI a 0dB 4 caricare nel ricevitore le impostazioni relative alla norma in oggetto 5 eseguire una misura di picco e AVG su tutte le fasi verificando 1 livelli del rumore salvare la traccia ottenuta 6 assicurarsi che il rumore sia al di sotto di 10dB rispetto al limite normativo in uso se cos non fosse riportare l analisi nel rapporto di prova 7 Impostare la massima attenuazione ed connettere l alimentazione alla LISN accendendo cos EUT e tutti gli AE connessi 8 Impostare EUT ed AE se necessario in modo da mettersi nelle condizioni di lavoro di EUT peggiori possibili dal punto di vista delle emissioni condotte vedi nota in calce 9 eseguire una prima misura di
16. non sono state trovate alternative con le medesime caratteristiche 36 di 88 Paolo Orsaria Capitolo 3 Progettazione del Locale In questo capitolo si descrive come dovrebbe essere realizzato il laboratorio dal punto di vista fisico verranno date delle linee guida su come progettare l impianto elettrico in funzione delle esigenze specifiche come disporre l arredamento e di che tipo motivando le scelte effettuate Le disposizioni tecniche saranno confermate da una sessione di misure ambientali L impianto elettrico Potenze e sicurezza elettrica Analizzando tutti 1 dispositivi che si tersteranno nel laboratorio si calcolato che la potenza massima richiesta dall EUT pari a 1000W 230V Con questo dato s1 pu dimensionare l impianto elettrico e le protezioni adeguate Trattandosi di un nuovo cablaggio non ci sono vincoli preesistenti a cul sottostare quindi s1 pu predisporre comunque una linea trifase con neutro da 32A per linea Questo garantisce in futuro la connessione di dispositivi trifase di piccola potenza senza dover modificare l impianto Per alimentare l EUT necessaria una linea filtrata e per alcune prove anche isolata tramite trasformatore di isolamento Si pensato quindi alla predisposizione di prese UNEL di differente colore per distinguerne la sorgente Nelle pagine seguenti ci sono gli schemi esemplificativi della soluzione proposta Partendo dalla linea generale con una sezione di 10mmq fig 1
17. nuclei di ferrite Con questo tipo d iniezione non si necessita pi del piano di massa di riferimento e nemmeno del monitor di corrente poich possiede una direttivit gt 10dB a frequenze sopra 1 10MHz La norma prevede l inserzione di almeno una CDN Copling Decoupling Network di solito sulla linea di alimentazione sulla quale si possa richiudere il segnale RF iniettato Si scelto 11 metodo della pinza in quanto risulta adatto a qualsiasi tipo di cavo e porta in alternativa si erano preventivate molte CDN specifiche poco pratiche nell uso e voluminose Se in futuro s1 dovesse testare un EUT con un tipo di porta ad oggi non previsto la pinza sempre valida 35 di 88 Paolo Orsaria Immunit alle scariche elettrostatiche Composizione Kit NSG 437 ESD 30N Modulo aggiuntivo mod RCN 1 con 150pF 330 Ohm per IEC 61000 4 2 Caratteristiche Air discharge 200V 30kV Air discharge 200V 30kV Contact discharge 200V 30kV Contact discharge 200V 30kV Pro Software PC a pagamento Le Contro _________ Costail4 pi I due strumenti proposti sono equivalenti ed al momento non si sono evidenziate differenze evidenti Immunit ai BURST SURGE EFT EM Test UCS 500N7 Generatore multifunzione per transienti EFT Burst Surge amp Power Fail fino a TKV Questo generatore risponde a tutte le esigenze attuali integra una CDN monofase da 16A e pu eseguire molti pi test di quelli ad ora necessari Al momento
18. prove Per avere delle misure 1l pi reali possibili sono state eseguite le prove in dByW Peak Avg 100 80 E SR SUA IN N RI GRA I FS O OI 60 U_U pla h ARDA 20 10M 30 M 150k Fig 36 Condizione 5 54 di 88 Paolo Orsaria orari differenti ed in gironi differenti seguendo sempre la medesima procedura Per analizzare tutti 1 dati raccolti s1 creato un programma che ne ha semplificato il trattamento Come primo passo s1 creato un database contenente tutti 1 valori in dBuV sia picco che avg per ogni frequenza misurata di ogni prova In questo formato 1 dati sono facilmente elaborabili da programmi automatici si quindi calcolato 1l massimo e la media sia della traccia di picco e di avg cercando cos la peggiore situazione Le tracce cos create sono state confrontate con 1 relativi limiti imposti dalla norma CEI EN 550022 Classe B evidenziando 1l margine di 6dB come specificato e con un margine di 10dB ritenuto cautelativo Il risultato di queste elaborazioni si riassume nei due grafici presentati di seguito Nel grafico di picco si vede che tutti 1 picchi del massimo sono sotto il margine dei 10dB la traccia dei valori medi compresa tra 1 10dBuV e 1 35dBuV quindi molto bassa Nel grafico di AVG quasi tutti 1 picchi dei valori massimi sono sotto il margine dei 10dB e solo alcuni lo superano avvicinandosi al margine normativo dei 6dB Questi picchi sono frequenze isolate che destano preoccupazione anc
19. quanto si tratta di monitorare la funzionalit del EUT durante tutta la durata della prova Il sistema automatico ha il compito di segnalare 1l tipo di malfunzionamento e le condizioni di occorrenza dello stesso in modo da determinare la categoria di prestazione del prodotto o replicare la situazione per studiarne la causa Per ottenere questo si deve progettare e realizzare un sistema adatto a monitorare tutte le porte disponibili dell EUT e realizzare un feedback con il generatore RF in modo da fermare la prova e fargli registrare le caratteristiche del segnale RF nel momento del FAIL Ovviamente il generatore deve essere predisposto ad accettare un feedback dal campo Per gli EUT con poche porte esistono dei generatori con integrata la possibilit di monitorare delle tensioni e dei contatti in modo da non dover costruire da zero il sistema di monitoraggio 32 di 88 Paolo Orsaria Fattore costo Considerando le esigenze dei paragrafi precedenti si deve valutare quanto una scelta economica comporti in termini di limiti e o vincoli Ad esempio per la prova di immunit hai campi RF condotti a parit di caratteristiche del sistema cosa comporta la scelta di un generatore all inclusive piuttosto che generatore amplificatore e power meter separati Ovviamente uno strumento unico pi economico e pi compatto di contro se si guasta una sua parte va spedito completo Una scelta che preveda pezzi separati comporta pi ingombr
20. tentativi Prove di pre compliance sono quindi utili per analizzare 11 prodotto durante lo sviluppo e per ottenere una valutazione dal punto di vista EMC senza effettuare un test completo riducendo 1 costi totali della produzione di un dispositivo I test pre qualifica sono una versione ridotta e o semplificata delle prove full compilance ad esempio non si eseguono 1 test di emissione irradiata in quanto la strumentazione richiesta molto costosa e l ambiente deve avere caratteristiche molto particolari Si accettano dei margini di errore e incertezza spesso compensati da un aumento dei livelli di prova ed un abbassamento della soglia di accettabilit 9 di 88 Paolo Orsaria Questo approccio permette di velocizzare l esecuzione dei test dando per una prima idea su come risponde il prodotto dal punto di vista EMC Questa tesi si pone lo scopo di progettare un laboratorio di prove EMC per compliance per controlli elettronici valutando sia l aspetto tecnico sia l aspetto costi proponendo infine una soluzione completa economicamente bilanciata Nel primo capitolo si caratterizzer il laboratorio di misure per test di pre qualifica valutandone l inserimento nel flusso di progettazione di un prodotto si far inoltre un accenno alle normative di interesse Nel secondo capitolo si valuteranno le prove da eseguire in laboratorio definendo la strumentazione necessaria S1 valuteranno le caratteristiche degli strumenti sc
21. 1 si arriva al magnetotermico generale da 40A da cui partono due rami uno per 1l gruppo prese CEE con sezione 10mmq e l altro da 2 5mmq per 1l gruppo prese civili La presa trifase 32A protetta da un magnetodifferenzale coordinato cos anche per la presa monofase 16A Le prese civili invece sono collegate a gruppi una per fase fig 10 diminuendo cos l eventuale interazione tra quelle filtrate e non filtrate un eventuale disturbo generato da un apparecchio collegato alla fase L1 ha difficolt a propagarsi sulla linea filtrata collegata alla fase L2 I cavi filtrati devono essere distanti almeno 40cm dalle altre linee di alimentazione per evitare l accoppiamento capacitivo dei disturbi 37 di 88 Fase LI Fase L2 Filtro Monofase Doppia Cella 20A li CARICO Sezione 2 5mmq Presa Rete 230V Filtro Monofase Doppia Cella 10A Sezione 1 5mmq Trasformatore Isolamento 230V 2000VA S Sezione 2 5mmq Rete Filtrata 230V Fig 10 Schema elettrico prese banchi di lavoro 38 di 88 Paolo Orsaria Fase L3 z k i T A D a 7 avigliana CARICO Rete Filtrata Isolata 230V Paolo Orsaria Sezione 10mmq C40 E a _ E E E Sezione 10mmq Sezione z SES 2 5mmq N LI 12 L3 Al gruppo prese 230V Fig 11 Schema elettrico quadro di distribuzione e prese industriali 39 di 88 Messa a terra Paolo Orsaria L impianto di messa a terra o colle
22. 8 Paolo Orsaria dell apparecchiatura L eventuale corrente di guasto portata a massa terra tramite 1 cavi PE e dispersa da un Impianto di dispersione di terra composto da paline a sezione Palina di circolare o croce lunghe almeno un metro piantate nel terreno e da anelli arrr di terra composti da cavi di rame nudo interrati attorno all edificio o da reti metiliche elettrosaldate spesso si connettono anche le Fig 13 Griglia di dispersione di terra attorno all edificio armature metalliche dell edificio stesso garantendo cos che tutta l area abbia lo stesso potenziale del terreno Messa a terra per lavori Questo collegamento temporaneo e dedicato alla sicurezza dell operatore mentre esegue lavori di manutenzione dell impianto elettrico Collegando le fasi direttamente a terra si garantisce che tutta la linea sia a potenziale di terra quindi sicura anche nel caso accidentale di un riarmo dell interruttore di alimentazione a monte che in questo modo non avr la possibilit di un effettiva chiusura segnalando un guasto della linea Messa a terra per la compatibilit elettromagnetica Una funzione della messa a terra che spesso viene dimenticata scaricare a massa 1 disturbi che vengono intercettati dai filtri EM e dalle schermature Garantirne un ottima funzionalit difficile ed 1 classici metodi di progettazione dell impianto di terra non sono pi adatti in quanto l
23. I EN 61000 4 4 Tecniche di prova e di misura Prova di immunit a transitori treni elettrici veloci La presente Norma di base EMC si applica alle apparecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a transitori treni elettrici veloci ripetitivi originati da commutazioni interruzioni di carichi induttivi rimbalzi dei contatti del rel ecc su porte di alimentazione di segnale e di controllo Essa definisce modalit riproducibili per prove da eseguire in laboratorio o dopo l installazione dell apparecchiatura per la valutazione dell immunit delle apparecchiature sottoposte ai suddetti transitori in particolare la Norma specifica la forma d onda di tensione la configurazione di prova e definisce inoltre una gamma di livelli di prova CEI EN 55014 2 Norma di famiglia di prodotto Requisiti per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari CEI EN 61000 6 1 Norme generiche Immunit per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera CEI EN 61000 6 2 Norme generiche Immunit per gli ambienti industriali Lo scopo di questa prova verificare il grado di immunit di apparecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a transitori terni elettrici veloci ripetitivi causati da commutazioni interruzioni di carichi induttivi rimbalzi dei contatti di rel che si propagano alle porte di alimentazione segnale e di controllo Questi segnali
24. UNIVERSIT DEGLI STUDI DI PADOVA Facolt di Ingegneria Corso di laurea specialistica in Ingegneria Elettronica Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Progettazione di un laboratorio EMC pre compliance per controlli elettronici Relatore Laureando Prof Alessandro Sona Paolo Orsaria 23 Aprile 2012 Anno Accademico 2011 2012 Alla mia famiglia Vivia Paolo Orsaria Indice Introduzione sica O dae 7 Capitolo 1 Laboratorio EMC Pre compilance sssvvvvrrrrrrsrrrcrsseerecseseceeeeo 11 Il laboratorio EMC nel flusso di progettazione 11 Il laboratorio di misure di pre compilance 14 Mabor orno mazione 14 Normative di titerimen lella 18 Norme Senere ieksaa a E e i 18 Norme dr DISE ione A E 20 Normnesdi prodot aida 21 Scopo dellemorme asili 22 Capitolo 2 Progettazione Laboratorio eccscccssssececcccccsssscccccocossssseeecossssseeo 23 Scelta delle POVO usa T A 23 Fattore AMDIENAI C enen ea EE E E EE 23 Volumetna disponibile uc rca ngi iii 24 lmpolosia delprodoti da1eStare smsa rela 25 Feedback dato dall esperienza caissas enea a AAE 26 Se lezZiOne dE EDIO tool aaa 26 Scelta dela sm mentizi oN nsen E a T 21 Specricne delieno manera air 25 ESsisenzeSpecitichie iui 30 Automazione della prova 31 Fattore COSO siriaca 33 Stiimentazione sceella ssgnigbo elle 33 Capitolo 3 Progettazione del Locale vvvrrrrrrrrererrereresece
25. a norma per le misure di emissioni condotte questa situazione sicuramente peggiorativa 51 di 88 Paolo Orsaria dByY Peak Avg 100 80 SS II RD ON NA DN I E D a 1 ES EE e __L_UT___ 40 20 TU atit m j P 20 150k 1M 10M 30 M Fig 32 Condizione 1 Nella condizione 1 si ha la LISN senza connessione a terra senza connessione alla rete elettrica e senza carico collegato il segnale che si vede quindi il rumore captato direttamente dalla LISN senza la possibilit di scaricarlo a terra questo il caso peggiore funzionamento della LISN Si notano dei picchi a 6 5MHz a 13 96MHZ e 23 12MHZz dati sicuramente dal rumore irradiato e captato dai cavi di dep Peak vg 100 mne TI 20 150k 1M 10M 30 M Fig 33 Condizione 2 52 di 88 Paolo Orsaria connessione Collegando l alimentazione alla LISN ed anche il cavo PE condizione 2 fig 33 si ha un disturbo quasi nullo grazie all azione filtrante dello stadio di ingresso della LISN stessa Con tale risultato si pu affermare che tutti 1 disturbi introdotti dalla prolunga di alimentazione e quelli precedentemente misurati non influiscono sulle misure eseguiti dBpi Peak Avg 100 80 e_N de E Li EA bia UN 20 A Il N i Ii 20 150k 1M 10M 30 M Fig 34 Condizione 3 Nella condizione 3 fig 34 si collegato il carico alla LISN senza connettere l alimenta
26. a una base di partenza per la scelta della strumentazione Altra caratteristica da valutare la potenza assorbita dai prodotti sottoposti al test con questo dato si possono scegliere le reti di accoppiamento appropriate Ad esempio se si devono testare sia prodotti da pochi watt che prodotti da qualche kW la dotazione necessaria si complica dal punto di vista logistico a parit di strumenti le CDN necessarie hanno un occupazione di spazio notevole ed un peso non trascurabile 30 di 88 Paolo Orsaria Bisogna anche pensare al futuro se 1 livelli definiti dalle norme diventeranno pi severi le CDN comperate saranno ancora adeguate Fare una buona scelta vuol dire anche prevedere questa possibilit Automazione della prova Un aspetto importante la durata delle prove e il tempo che l operatore rimane occupato durante la stessa Lo scopo che ci si pone ridurre il tempo di presenza obbligatoria dell operatore durante l esecuzione del test Per ottenere questo bisogna in qualche modo prevedere un certo livello di automazione che dipende dal tipo di test in esame Le prove che si prestano ad essere automatizzate dando un sostanziale risparmio di tempo operatore sono Immunit al campi elettromagnetici condotti l operatore deve controllare il corretto funzionamento dell EUT prestando attenzione anche agli AE collegati ed annotare eventualmente a quale frequenza s1 rilevano problemi e di che natura Emissi
27. acia oppure si pu verificare 11 punto di rottura di un dispositivo sollecitandolo con livelli di segnale notevolmente superiori a quelli specificati dalle normative Si possono valutare le emissioni di parti specifiche di un prodotto con l ausilio di sonde di campo vicino per individuarne con precisione le zone calde Il laboratorio in azienda Allestire un laboratorio di misure EMC per compliance all interno dell azienda porta dei vantaggi e degli svantaggi che vanno accuratamente bilanciati Si consideri il tempo necessario che intercorre dalla nascita dell esigenza della prova alla produzione del report Se ci si affida ad un laboratorio esterno normalmente si eseguono 1 passi illustrati in figura 4 l Esigenza di prova durate il processo di progettazione si incontra l esigenza di eseguire delle misure per valutare lo stato di compatibilit EMC del prototipo 2 Richiesta d offerta s individua un laboratorio attrezzato per eseguire la prova richiedendo un preventivo di spesa 3 Approvazione dell offerta si sottopone l offerta al responsabile amministrativo che deve autorizzare la spesa 4 Attesa di accesso l effettiva disponibilit del laboratorio non di solito immediata ma prevede un tempo di attesa non trascurabile giorni o settimane alle volte mesi che potrebbe rallentare il flusso produttivo ritardando l immissione sul mercato del nuovo prodotto Per poter Limitare questo tempo si dovrebbero p
28. anate da una commissione appositamente incaricata dall unione Europea per rendere esecutive le direttive della UE Tali norme si possono dividere in tre tipi a norme generiche definiscono 1 limiti delle emissioni ed 1 livelli di immunit per tutti quei prodotti cui non applicabile nessuna norma di prodotto o famiglia di prodotti b norme di base definiscono per ogni tipologia di prova la metodologia le caratteristiche della strumentazione di prova e la configurazione di base della prova c norme di prodotto o famiglia di prodotti definiscono 1 limiti delle emissioni di tipo condotto ed 1rradiato ed 1 livelli di Immunit a svariati fenomeni elettromagnetici di particolari prodotti o famiglie di prodotti Quindi le prove che devono essere eseguite e 1 relativi limiti o livelli sono specificati dalla norma di prodotto o dalla generica mentre le norme di base specificano le modalit di esecuzione Le norme indicano anche 1 livelli di funzionalit di un prodotto sottoposto a determinati livelli di disturbo elettromagnetico definendo 1 criteri di prestazione Norme generiche Tali norme definiscono 1 requisiti di emissione ed immunit in funzione dell ambiente di destinazione del prodotto qualora lo stesso non sia compreso nella norma di prodotto o questa risulti incompleta Gli ambienti presi in esame dalle norme sono ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera in generale tutti 1 luoghi cara
29. aolo Orsaria Sicurezza delle persone Un aspetto importante la sicurezza delle persone che accedono a questo laboratorio data la possibile presenza di strumentazione pericolosa I rischi maggiori sono dati al generatore di scariche elettrostatiche ad altra tensione e dal generatore multifunzione di Burst e Surge che implicano la generazione di impulsi molto energetici Da un analisi preliminare dei rischi si deve informare la persona che accede al laboratorio che possono essere presenti parti soggette ad alta tensione possono essere presenti campi elettromagnetici localizzati Per questi motivi si dovrebbe vietare l accesso a persone portatrici di pacemaker o affini DIVIETO DI ACCESSO Presenza di campi Presenza di alta AI PORTATORI elettromagnetici tensione DI PACE MAKER Fig 45 Cartelli per la sicurezza delle persone Durante l esecuzione della prova di immunit ai Burst e Surge necessario un avvisatore luminoso che indica la presenza della tensione di prova e deve essere presente nelle vicinanze un pulsante di sicurezza a fungo per poter interrompere la prova in caso di pericolo Fig 46 Dispositivi di sicurezza e segnalazione In oltre deve essere prevista una copertura trasparente da collocare sopra il prodotto per tutelare l operatore da scoppi ed esplosioni Questa cofanatura deve essere usata anche per tutte le altre prove quando si usano EUT che consentono un 59 di 88 Paolo Orsaria
30. arecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a disturbi indotti sul cavi da campi a radiofrequenza CEI EN 55014 2 Norma di famiglia di prodotto Requisiti per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari CEI EN 61000 6 1 Norme generiche Immunit per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera CEI EN 61000 6 2 Norme generiche Immunit per gli ambienti industriali Lo scopo di questa prova verificare il grado di immunit di apparecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a campi RF condotti provenienti da trasmettitori intenzionali a radiofrequenza che possono agire su tutta la lunghezza dei cavi dell EUT Questi segnali di prova sono caratterizzati da una frequenza compresa tra 1 150kHz e 1 30MHz I dispositivi che non hanno alcun cavo di collegamento sono esclusi da questa prova Si considera che le dimensioni dell apparecchiatura disturbata siano piccole rispetto alle lunghezze d onda in gioco Le connessioni cablate si comportano come reti di antenne riceventi passive poich possono essere lunghe parecchie lunghezze d onda iniettando correnti e tensioni non desiderate che fluiscono attraverso il dispositivo Si suppone che 1 sistemi di cavi collegati a un apparecchio funzionino in modo risonante 4 4 dipoli X 2 aperti o ripiegati e per questo motivo siano 83 di 88 Paolo Orsaria rappresentati da dispositivi di accoppiamento
31. atola di materiale per esempio metallico avente una costante di conducibilit elettrica elevata che per effetto Gabbia di Faraday ha la capacit di schermare 1 campi elettrici Per poter ottenere una schermatura completa ai campi EM occorre aggiungere al rivestimento anche un materiale ferromagnetico in modo da attenuare 1 campi magnetici Camera Anecoica EM una camera schermata priva di riflessioni interne dove 1 campi elettromagnetici generati s1 propagano nello spazio interno venendo poi assorbiti dalle pareti simulando cos un luogo aperto con dimensioni teoricamente infinite La propriet di assorbimento delle radiazioni EM ottenuta tramite l uso di materiali composti da schiuma e 23 di 88 Paolo Orsaria polveri di ferro e lastrine di ferrite che trasformano l energia EM incidente in calore Realizzare camere schermate o anecoiche molto costoso e trattandosi di prove pre compliance non si ha la necessit della perfezione assoluta delle misure si accetta quindi una possibile incertezza dovuta all eventuale rumore di fondo Escludere la camera anecoica comporta anche l esclusione delle misure di emissione ed Immunit irradiata in quanto non si ha modo di contenere 11 campo EM di prova Si potrebbe usare una cella GTEM che riproduce in miniatura al suo interno le condizioni di una camera anecoica I costi sono notevolmente inferiori ad una camera ma le dimensioni massime ammesse per l EUT Equipemnt
32. che alimenta una installazione per la distribuzione ad impianti manifatturieri o simili e 11 cui funzionamento previsto in ambienti industriali o in prossimit di essi La Norma si applica anche alle apparecchiature alimentate a batteria destinate ad essere usate in ambiente industriale Questa normativa si divide tra Residenziale ed Industriale Pesante bisogna quindi individuare la destinazione del dispositivo ed applicare la norma corretta Lo scopo di questa prova verificare che le emissioni prodotte dal dispositivo sotto test rientrino nel limiti fissati Strumentazione La strumentazione necessaria di base ricevitore EMI LISN trasformatore di isolamento 66 di 88 Paolo Orsaria Setup del banco di prova Ci sono due tipi di setup previsti dalla norma 55022 setup da tavolo e da pavimento in base al tipo di EUT che si deve testare se da pavimento l EUT va posto sul piano di massa a pavimento ma isolato dallo stesso con un rialzo non conduttivo di 10 cm se PEUT previsto per un installazione a parete va posizionato sul tavolo non conduttivo alto 80 cm posto sopra il piano di massa di riferimento a terra Se 1 cavi hanno una lunghezza maggiore del necessario vanno avvolti in una matassa a forma di otto con una lunghezza compresa tra 1 30 cm e 40cm posizionandola a met della lunghezza Distanze fondamentali setup da tavolo tutto il setup deve distare 40 cm dal piano di massa verticale o piani
33. condizioni finali di installazione Scopo della presente Norma quindi quello di stabilire un riferimento comune e riproducibile per la valutazione delle prestazioni di immunit delle suddette apparecchiature quando sono sottoposte a scariche elettrostatiche comprese quelle che possono avvenire da parte di operatori verso oggetti vicini alla apparecchiatura da salvaguardare CEI EN 55014 2 Requisiti per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 2 Immunit Norma di famiglia di prodotti La presente Norma stabilisce requisiti uniformi per l immunit ai disturbi elettromagnetici degli elettrodomestici e degli apparecchi similari come pure dei giocattoli e degli utensili elettrici Inoltre rientrano nell ambito della presente Norma gli apparecchi destinati al negozi all industria leggera ed alle fattorie nonch le apparecchiature di cottura a microonde a radiofrequenza e ad induzione e quelle a raggi ultravioletti ed infrarossi per la cura della persona 69 di 88 Paolo Orsaria CEI EN 61000 6 1 Norme generiche Immunit per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera La presente Norma relativa alle prescrizioni sull immunit ai disturbi elettromagnetici compresi nella gamma di frequenze da 0 Hz a 400 GHz si applica alle apparecchiature elettriche ed elettroniche previste per essere usate in ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera per
34. da operativa l preparare 1 piani di metallici come prescritto verificando le distanze 2 posizionare l EUT su piano isolante e collegarlo agli AE se necessari controllando che siano correttamente disaccoppiati 3 mettere in funzione l EUT in modo che operi nelle condizioni di normale funzionamento come descritto del manuale utente cercando di attivare tutte le funzioni previste dal costruttore 4 segnare su EUT 1 punti di scarica previsti dal piano di test differenziando le scariche in aria da quelle a contatto 5 programmare lo strumento con le tensioni e ripetizioni previste dal piano di test 6 applicare le scariche e di volta in volta verificare lo stato di funzionamento dell EUT annotandone il comportamento 73 di 88 Paolo Orsaria Limiti Valori I limiti pi usati sono imposti dalla CEI EN 61000 4 2 sono relativi sia alle scariche in aria che quelle a contatto Scarica in aria Scarica a contatto Livello di prova Tensione di prova KV Tensione di prova kV Specificare Specificare x livello di prova diverso da quelli elencati va accuratamente riportato nel rapporto di prova Nel rapporto di prova verr assegnata una lettera corrispondente al criterio di prestazione ottenuta dal prodotto in test valutando 1 risultati di ogni scarica 74 di 88 Paolo Orsaria Immunit ai transitori treni elettrici veloci EFT Burst Normativa Le norme che definiscono la prova di immunit sono CE
35. di prova a scarica elettrostatica ESD CEI EN 61000 4 3 Immunit Limiti e metodi di prova a campi elettromagnetici irradiati a radiofrequenza CEI EN 61000 4 4 Immunit Limiti e metodi di prova ai transitori elettrici veloci Burst CEI EN 61000 4 5 Immunit Limiti e metodi di prova ad impulso unidirezionali Surge sovratensioni CEI EN 61000 4 6 Immunit Limiti e metodi di prova a disturbi condotti indotti da campi elettromagnetici a radiofrequenza CEI EN 61000 4 8 Immunit Limiti e metodi di prova ai campi elettromagnetici a frequenza di rete EN 61000 4 11 Immunit Limiti e metodi di prova a buchi di tensione brevi interruzioni e variazioni di tensione 20 di 88 Paolo Orsaria Norme di prodotto Le singole norme di prodotto indicano 1 limiti per le prove di emissione ed 1 livelli per le prove di immunit ma non forniscono indicazioni circa la strumentazione la configurazione e le modalit di esecuzione delle diverse prove per le quali s1 fa riferimento alle norme di base Di seguito sono elencate le norme di prodotto di interesse in questa tesi Apparecchi a radiofrequenza industriali scientifici e medicali ISM CEI EN 55011 CEI 110 6 Apparecchi a radiofrequenza industriali scientifici e medicali ISM Caratteristiche di radiodisturbo Limiti e metodi di misura Elettrodomestici utensili elettrici ed apparecchi similari CEI EN 55014 1 Compatibilit elettromag
36. disturbi elettromagnetici pu avvenire per via condotta per mezzo di cavi connessioni metalliche schermature accoppiamenti ecc vedi frecce blu nella figura o per via irradiata vedi simbolo rosso in figura Quando si considera l aspetto dell emissione di disturbi si prende in esame la sorgente Source in figura mentre se si considera l aspetto dell immunit si analizza il dispositivo ricevente Victim in figura 7 di 88 Paolo Orsaria In passato erano direttamente 1 costruttori a voler garantire il funzionamento corretto dei loro prodotti anche se sottoposti a disturbi elettromagnetici ma ovviamente ognuno a suo modo e soprattutto non ci si poneva il problema dell emissione dei disturbi elettromagnetici Ora invece la Comunit Europea ha emanato una serie di direttive riguardati la compatibilit elettromagnetica che ogni stato membro ha recepito emanando a sua volta delle normative che stabiliscono tutti 1 requisiti essenziali che devono soddisfare 1 prodotti elettrici ed elettronici per essere commercializzati nella UE In Italia le normative sulla compatibilit elettromagnetica sono di competenza del Comitato Tecnico 210 CT210 facente parte del CEI Comitato Elettrotecnico Italiano Un dispositivo che soddisfa tutti 1 requisiti delle direttive europee non solo relative alla compatibilit elettromagnetica distinto tramite l apposizione della marcatura CE da parte del costruttore che ne dichiara la co
37. do di prova sottopone l EUT a una fonte di disturbo comprendente campi elettrici e magnetici che simulano quelli provenienti da trasmettitori intenzionali a radiofrequenza Questi campi di disturbo E e H sono approssimati mediante campi elettrici e magnetici vicini risultanti dalle tensioni e dalle correnti causate dall allestimento di prova L utilizzo di dispositivi di accoppiamento e disaccoppiamento detti anche CDN per applicare il segnale di disturbo a un cavo alla volta mantenendo tutti gli altri cavi non eccitati pu solo ricreare approssimativamente la situazione reale dove le fonti di disturbo agiscono su tutti 1 cavi contemporaneamente con un intervallo di ampiezze e fasi diverse AIl EUT devono essere connesse tutte le apparecchiature necessarie al suo corretto funzionamento e vanno collegati 1 dispositivi necessari per assicurare l uso di almeno una porta per tipo Se possibile occupare tutte le porte disponibili Porte di uscita devono essere collegate ad un dispositivo che ne permetta la verifica del corretto funzionamento tipo una spia o se previsto che il contatto sia temporizzato ad uno strumento che ne verifichi la corretta temporizzazione durante la prova Porte di ingresso devono essere collegate al vari tipi di sorgenti accettate specificate nelle caratteristiche dell EUT tipo un generatore di tensione una resistenza un loop di corrente almeno una per tipo Porte di comunicazione tutte occupate
38. e frequenze interessate sono ben diverse dai 50Hz della rete Calcolare preventivamente l impedenza ad alta frequenza delle connessioni in fase di progetto non un metodo efficiente perch le incognite interessate sono troppe quindi ci si affida a una serie di linee guida che descrivono come minimizzarne il valore 41 di 88 Paolo Orsaria L impianto di messa a terra lo si pu dividere in 4 parti 1 Dispersori 2 Conduttori PE 3 Topologia 4 Connessioni Dispersori Per minimizzare l impedenza delle paline di dispersione si deve interrare lungo il perimetro dell edificio ad una profondit non inferiore ad un metro una rete elettrosaldata di materiale conduttore ad esempio ferro zincato prestando attenzione che tutti gli incroci siano elettrosaldati Le paline perimetrali vanno connesse direttamente al perimetro interno della rete e quest ultimo va rinforzato prevedendo un tondino di sezione maggiore Con questo tipo di dispersore si garantiscono un ottima connessione di terra a bassa frequenza ed una impedenza molto bassa anche ad alta frequenza Impedenza Conduttori PE L impedenza di un conduttore bassa frequenza in alta frequenza non dipende pi dalla sezione ma dalla lunghezza questo a causa S i alta Di frequenza dell effetto pelle Bisogna i quindi studiare 1 percorsi pi 7 corti possibile rispettando per 1 te requenza i Ha KHZ e la topologia onz w
39. e serie Ingegnerizzazione Fig 3 Processo di realizzazione ottimizzato Tale controllo si basa su una fase di test preliminari atti a individuare i problemi gi sul prototipo e quindi facilmente risolvibili Potendo modificare direttamente il progetto si ha la possibilit di intervenire in maniera elegante e definitiva integrando nel layout quanto necessario Alle volte sufficiente variare il valore di qualche passivo riposizionare dei componenti o ottimizzare lo sbroglio senza aggiunta alcuna Questo permette di produrre in maniera efficiente dispositivi perfetti e soprattutto di poter passare la certificazione con la pre serie con un numero ridotto di tentativi Eseguire 1 test pre compilance comporta l uso di molta strumentazione dedicata l azienda pu scegliere se affidarsi ad un laboratorio esterno o predisporre un laboratorio interno 13 di 88 Paolo Orsaria II laboratorio di misure di pre compilance In un laboratorio di misure EMC pre compilance si esegue una selezione ridotta di prove secondo le norme in vigore usando strumentazione e metodi molto simili a quanto indicato Questi test non si limitano a garantire la conformit del prodotto ma possono essere molto utili anche in altri casi come la ricerca di difettosit prove di resistenza debug progettuale ecc Ad esempio nel laboratorio si possono testare varie configurazioni di un filtro di alimentazione precedentemente progettate per verificarne l effic
40. elevata tra 150kHz 30MHz Il filtro proposto della Shaffner modello FN2090 che risponde a tutte le specifiche Typical electrical schematic L L Line Load Fig 16 Schema elettrico tipico di filtro di rete a doppia cella 43 di 88 Paolo Orsaria Le curve di attenuazione sotto riportare sono conformi alla CISPR 17 A 500 500 sym B 500 500 asym C 0 10 1000 sym D 1000 0 10 sym 6 to 10A types 12 to 20A ao I TN yN A A T VTN TA N TA A S HA N V Ri A i ee m fa p N la al mi een ii L e OTL LL Nei wl SN EP I O E a E Teee 0 mn IR e ORE Cer dt Ri Il LIV III Der RI LUI LL to Ni III III Ul LUN II LIV PUMA I Di PA Lex Vjal LIAN MOT HASE rai Fig 17 Curve di risposta tipiche del filtro in funzione della corrente Per massimizzare l efficacia del filtro bisogna prendere degli accorgimenti per il montaggio e cablaggio dello stesso la linea d uscita non deve passare nelle vicinanze di altre linee di alimentazione il filtro va fissato sul piano di massa e collegato alla terra di protezione Una soluzione possibile posizionare il filtro in una canala portacavi metallica chiusa e far passare la linea filtrata in un tubo metallico anch esso connesso alla canala e collegato con il conduttore PE Fig 18 Esempio di distribuzione elettrica in condotti schermati 44 di 88 Paolo Orsaria Ambiente Pe
41. elti evidenziandone potenzialit e costi Nel terzo capitolo s1 studier la posizione del laboratorio proponendo anche la disposizione del mobilio Si progetter in oltre l impianto elettrico mettendo in evidenza le caratteristiche EMC Allegato alla tesi sar disponibile una guida passo passo per l esecuzione delle prove EMC trattate in questa tesi 10 di 88 Paolo Orsaria Capitolo 1 Laboratorio EMC Pre compilance II laboratorio EMC nel flusso di progettazione Il ciclo classico di realizzazione di un nuovo prodotto vedi figura 2 si articola nelle seguenti fasi a b c d g h Idea necessit il punto di partenza nel quale si definisce cosa si vuole realizzare le funzionalit del dispositivo la destinazione di impiego le caratteristiche e specifiche tecniche Progettazione si sviluppa uno schema elettrico che implementi quanto definito nel punto a Prototipo s1 crea un prototipo per testare quanto realizzato apportando le modifiche necessarie per renderlo funzionate Ingegnerizzazione si ottimizza il prototipo per poterlo produrre in modo efficiente Pre serie si realizzano alcuni campioni in serie per testare 1l processo di produzione Certificazione CE si eseguono 1 test per ottenere la conformit CE Passa Se il prodotto non passa si deve tornare in progettazione per risolvere 1 problemi riscontrati una volta ottenuto l OK si redirige la dichiarazione di conformit CE P
42. erit prescelto se si considera la minima severit imposta dalla normativa la dimensione del generatore abbastanza contenuta cos anche per la CDN di alimentazione fino a 16A monofase l ingombro ed il peso sono ridotti Quando l EUT alimentato da tensione trifase con neutro e processa potenze importanti tutti gli accessori necessari a comporre il setup aumentano di volume e peso Per quanto riguarda 1 generatori se si desidera eseguire test con valori superiori a quelli stabiliti le dimensioni aumentano Se s1 vogliono eseguire molte prove diverse da valutare il fattore di contemporaneit se si decide per una esecuzione singola lo spazio necessario sar minimo cio il minimo indispensabile per stoccare tutta la strumentazione e per poter allestire un singolo setup se invece si prevede l esecuzione di pi prove contemporaneamente si deve valutare quali test possono essere eseguiti e quanto spazio serve per 1 setup La possibilit di eseguire nello stesso momento pi prove comporta un migliore sfruttamento del laboratorio quindi ne valorizza l investimento Poter conservare 1 setup pi complicati sicuramente una opzione da prendere in seria considerazione perch permette di velocizzare notevolmente l esecuzione dei test Da non dimenticare lo spazio di manovra necessario agli operatori Tipologia dei prodotti da testare L esigenza di creare il laboratorio nasce proprio dal fatto che si producono dei d
43. gamento equipotenziale di un ambiente molto Importante e pu avere molteplici funzioni messa a terra di funzionamento messa a terra di protezione messa a terra per lavori messa a terra per la compatibilit elettromagnetica Messa a terra di funzionamento In alcune applicazioni particolari 1l collegamento di terra necessario per il funzionamento del dispositivo stesso Un esempio la trazione ferroviaria dove la fase trasportata dalla linea aerea e il neutro veicolato tramite 1 binari collegati a terra Lo schema di riferimento pu essere il sistema TN C che prevede quindi il conduttore PEN linea equipotenziale con trasporto di potenza Messa a terra di protezione Generator or transformer Earth Fig 12 Sistema di terra TN C Questo collegamento dedicato alla sicurezza elettrica dell impianto elettrico dei dispositivi ad esso connessi e soprattutto dell uomo La messa a terra di protezione Imposta dalla norma CEI 64 8 4 per mantenere le masse al potenziale di terra in condizione di normale utilizzo realizzando una protezione contro 1 contatti indiretti permettendo l intervento dell interruttore differenziale in caso di guasto verso terra La messa a terra consiste in una serie di accorgimenti idonei ad assicurare alle masse elettriche lo stesso potenziale della terra evitando che le stesse possano venire a trovarsi in tensione a causa di un guasto 40 di 8
44. he perch sono allocati dopo 1 10MHz La traccia AVG dei valori medi compresa tra 1 OdBuV e 1 20dBuV con solo alcune frequenze che toccano 1 30dBuV Questa analisi conferma che l ambiente idoneo alla esecuzione di misure di pre compliance sui disturbi condotti secondo la norma CEI EN 55022 Capitolo 8 1 Per migliorare la qualit delle misure stato previsto un piano di massa di riferimento a pavimento e uno verticale la cui efficacia verr confermata dalle future misure in corso d opera 55 di 88 Fig 37 Posizione A RA Fig 39 Posizione C AOR NNN RIA l Fig 41 Posizione E 56 di 88 ah tr oi W a v M pe N j LAI y i W sf Paolo Orsaria IMITA Artt E W Fig 38 Posizione B ik j ni qu ttt I A in WL n nu val Fig 40 Posizione D ASI SIA I VU W Fig 42 Posizione C con cavo intrecciato Rumore ambientale AYG 60 di al Tao Lt dm du apm JI 0 II SERGI DA Di Sa EE IE limite 55022 Classe B AWG Media AVG Massimo AVG 50 40 Lo DI Lon UL CJ i ANgp aeus Fig 43 Rumore totale con detector AVG 57 di 88 Paolo Orsaria 10 10 Frequenza MHZ Paolo Orsaria 033IH DWISSE 01d DIRE yd g asse 2Z0GS ayun AFPS CES SP SPOT PZ224M2I5 IP Sq OT d DE Lun w Angp 3peubas 05 09 Di Fig 44 Rumore totale con detector Picco 58 di 88 P
45. ima 10V Gli strumenti necessari all iniezione del segnale RF dipendono dalla tipologia di porte da provare le possibilit in ordine di Generatore a Attenuatore radiofrequenza O ni de RK fisso 6dB modulazione i n ae ip AM 80 a banda larga Catena di generazione del segnale RF Iniezione Fig 9 Generatore RF 29 di 88 Paolo Orsaria preferenza sono CDN specifiche pinza elettromagnetica pinza di corrente iniezione diretta sullo schermo Immunit alle scariche elettrostatiche La prova prevede solo l uso di un unico strumento il generatore ESD che deve avere le seguenti specifiche generali Tensione di uscita di scarica a IKV 8KV nominali contatto Tolleranza sulla tensione di uscita de ta i positiva e negativa uscita Tempo di mantenimento Modalit di erogazione delle Scariche singole con ripetizione di 20 scariche al secondo Esigenze specifiche L azienda pu decidere di eseguire 1 test necessari usando valori di prova superiori a quelli massimi imposti dalle normative per garantire la funzionalit del propri dispositivi anche in condizioni particolarmente difficili che la norma non prevede Si possono fare dei test con valori crescenti per cercare 1l punto di rottura del prodotto o simulare una condizione di funzionamento non prevista che ha portato ad un malfunzionamento del prodotto sul campo Una volta capito che livelli di prova si vogliono usare si h
46. in test 86 di 88 Paolo Orsaria Bibliografia Normative CEI CEI EN 55011 Apparecchi industriali scientifici e medicali ISM Caratteristiche di radiodisturbo Limiti e metodi di misura CEI EN 55014 1 Compatibilit elettromagnetica Prescrizioni per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 1 Emissione CEI EN 55014 2 Compatibilit elettromagnetica Requisiti per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 2 Immunit Norma di famiglia di prodotti CEI EN 55016 1 2 Specifiche per gli apparati e i metodi di misura del radiodisturbo e dell immunit Apparati di misura del radiodisturbo e dell immunit Apparecchi associati Disturbi condotti CEI EN 55016 2 1 Specifiche per gli apparati e i metodi di misura del radiodisturbo e dell immunita Metodi di misura del radiodisturbo e dell immunita Misure dei disturbi condotti CEI EN 55022 Apparecchi per la tecnologia dell informazione Caratteristiche di radiodisturbo Limiti e metodi di misura CEI EN 55024 Apparecchiature per la tecnologia dell informazione Caratteristiche di immunit Limiti e metodi di misura CEI EN 61000 3 2 Limiti per le emissioni di corrente armonica apparecchiature con corrente di ingresso lt 16 A per fase CEI EN 61000 3 3 Limitazione delle variazioni di tensioni fluttuazioni di tensione e del flicker in sistemi di alimentazione in bassa tensione per apparecchiat
47. io 41 Fig 14 Impedenza del cavo di rame iii 42 Fig 15 Bandelle di rame per bonding di parti metalliche 43 Fig 16 Schema elettrico tipico di filtro di rete a doppia cella 43 Fig 17 Curve di risposta tipiche del filtro in funzione della corrente 44 Fig 18 Esempio di distribuzione elettrica in condotti schermati 44 Fi 19 Pilama del JA DOrarori0 unricriieaie li 45 Pig204Piano dimassaremovibile oi lies 46 Fig 21 Tavolo lungo con piano di massa removibile 46 Fig 22 Bonding tra piano verticale e piano removibile 47 Fig 23 Tavolo piccolo con piano di massa removibile 47 Pis 24 Mobiletto sOtoservania asce 48 Fig 25 Estensione del piano di lavoro realizzata con il mobiletto 48 Fio 205 ATMAdIO SUMENA ONE o n 48 Fig 27 Legno Nobilit to cca 49 Pis 25 setup deltes tAE SU degan n 49 Fig 29 Alimentazione LISN isla E 50 Fie 30 ZON di Mis Ur ees e oi 50 Pigo le Schema del seupPdiDrOV Anean E A 50 Fis 5Z Condizione Lors E E N E R 52 FS oe ondi ZONE eine 52 Fio 34 Condizione eaa a a Lena 53 FoS C Ond ZO ee ae ET 54 iS COn ZONE id e ele 54 Fis 59 Posizione Bese n A E EAE 56 Fig 37 POSIZIONE Aeris E a aari 56 FIS 9 POS200E Gialli 56 A0 Po
48. ispositivi che richiedono dei test Pi sono 1 tipi di prodotto pi sono le prove da eseguire Bisogna quindi raggruppare 1 prodotti in base alla potenza gestita all ambiente di destinazione in base alle connessioni disponibili es RS485 I O digitali e valutare quali prove hanno in comune e quali sono invece specifiche del prodotto in questo modo si rende evidente l impegno di strumentazione per ogni prova e sua variante Per esempio se un dispositivo rientra in una norma di prodotto che specifica prove particolari sar necessario valutarne la fattibilit in ambito pre compilace Raggruppando 1 prodotti per tipologia si pu stimare l efficienza delle prove dal punto di vista dell investimento economico pi prodotti necessitano di una prova pi efficace risulta l investimento su essa in 25 di 88 Paolo Orsaria quanto il costo iniziale si suddivide su molti prodotti Se una norma prescrive una particolare prova utile solo ad una ristretta famiglia solitamente l investimento in strumentazione elevato e poco efficiente quindi si deve considerare 1l beneficio che questa prova se effettuata in pre compliance porta effettivamente Feedback dato dall esperienza Le prove che sicuramente si dovrebbero includere nella selezione sono quelle risultate critiche nei test gi eseguiti in laboratori esterni quelle che hanno bisogno di una messa a punto continua dell EUT fino al raggiungimento del PASS Anche 1 l
49. ivelli di prova vanno scelti in funzione dell esperienza maturata in modo da concentrarsi dove si sono riscontrate criticit Si in grado di assegnare una priorit alle prove per dilazionare l impegno economico ma nel contempo cominciare ad allestire il laboratorio con quanto necessario per 1 test ad alta priorit Selezione delle prove Per determinare le prove che 1l laboratorio dovr eseguire sono stati presi in considerazione questi aspetti il luogo non n elettromagneticamente anecoico n schermato la superficie disponibile di circa 20mq da esperienze passate si appreso che necessario eseguire la prova di immunit condotta da esigenze interne richiesta la prova di BURST e SURGE Le prove selezionate in ordine di priorit sono 1 Immunit ai transitori veloci Immunit ad impulsi elettrici 2 3 Emissione Condotta 4 Immunit ai campi elettromagnetici condotti 5 Immunit alle scariche elettrostatiche 26 di 88 Paolo Orsaria Scelta della strumentazione Specifiche delle normative Come base di riferimento si sono cercati gli strumenti adatti a soddisfare 1 livelli massimi prescritti delle norme per ogni prova selezionata Le Direttive Europee descrivono in maniera molto dettagliata le caratteristiche di ogni strumento usato mostrando anche uno schema di principio per chiarificare come deve essere realizzata la strumentazione lasciando alle case costruttrici la sce
50. la distribuzione ad impianti manifatturieri o simili e 1l cul funzionamento previsto in ambienti industriali o in prossimit di essi Questa normativa si divide tra Residenziale ed Industriale Pesante bisogna quindi individuare la destinazione del dispositivo ed applicare la norma e valori corretti Lo scopo di questa prova verificare il comportamento del dispositivo sotto test quando sottoposto a scariche elettrostatiche Nel rapporto di prova va quindi riportato 1l criterio di prestazione ottenuto dal dispositivo secondo la tabella seguente 70 di 88 Paolo Orsaria Criterio di prestazione del prodotto in prova Criterio di prestazione A L apparecchiatura deve continuare a funzionare come previsto durante e dopo la prova Non permessa alcuna degradazione di prestazione o perdita di funzione al di sotto di un livello di prestazione specificato dal costruttore quando l apparecchiatura viene usata come previsto Il livello di prestazione pu essere sostituito da una perdita di prestazione accettabile Se il livello minimo di prestazione o la perdita di prestazione accettabile non specificata dal costruttore l uno o l altro di questi parametri pu essere dedotto dalla descrizione e dalla documentazione del prodotto e da ci che l utilizzatore pu ragionevolmente aspettarsi dall apparecchiatura se questa viene usata come previsto Criterio di prestazione B L apparecchio deve continuare a funzionare c
51. lazione 6 Avviare la prova Limiti Valori I livelli di prova sono definiti nella tabella seguente Tensione di prova all uscita a circuito aperto e frequenza di ripetizione degli impulsi Porta di alimentazione Porte di segnale dati e e conduttore PE controllo Valore di Frequenza di Valore di Frequenza di Livello picco della ripetizione picco della ripetizione tensione ua kV kHz r os solito nos sol RN E O O 13 4 4 S5ol0 2 5010 _ i zia i n rei x s1 intende livello personalizzato da riportare documentato sul rapporto di Questo test deve evidenziare il grado di immunit o anche detto livello di prestazione del dispositivo in test Nel rapporto di prova verr assegnata una lettera corrispondente al criterio di prestazione ottenuta dal prodotto in test 78 di 88 _ _ ___ or __ n lllllnn11111111 aoloOrsaria Immunit ad impulso Surge Normativa Le norme che definiscono la prova di immunit sono CEI EN 61000 4 5 Tecniche di prova e di misura Prova di immunit ad impulso La presente Norma di base si riferisce ai requisiti di immunit ai metodi di prova e alla gamma dei livelli di prova raccomandati per le apparecchiature nei riguardi di impulsi unidirezionali causati da sovratensioni derivanti da transitori di commutazioni oppure da fulmini Vengono definiti differenti livelli di prova che si riferiscono a diverse condizioni ambientali e di installazione Questi requisiti
52. le del prodotto in test che quindi acquisisce una conoscenza diretta degli eventuali problemi 16 di 88 _ ____ o i ll1k11111 aeloOrsaria I vantaggi per l azienda nel possedere un proprio laboratorio di misure EMC sono Riduzione del tempo totale per portare a compimento una prova Limitazione dei fattori di ritardo dovuti a Esigenza di prova cause esterne Gestione diretta della coda di attesa per l accesso Attesa di accesso Riduzione notevole degli spostamenti necessari Aumento del Know how aziendale in termini di competenze in materia EMC Esecuzione Possibilit di avere strumentazione della prova specifica con caratteristiche corrispondenti alle esigenze particolari Rapporto Esecuzione diretta delle prove da parte di prova del team responsabile del progetto in modo che possa apportare se necessario modifiche rapide e valutarne cl Fig 5 Prova in laboratorio interno direttamente 1 risultati Gli svantaggi evidenti di questa soluzione sono 1 notevoli investimenti iniziali necessari per realizzare 11 laboratorio ed allestirlo con tutta la strumentazione necessaria Per ripartire 1 costi nel tempo si possono definire dei pacchetti di strumentazione dedicati ad ogni prova in modo da comperare un kit alla volta ma comunque rendere operativo il laboratorio 17 di 88 Paolo Orsaria Normative di riferimento Le norme armonizzate sono norme applicative em
53. levato Poco intuitivo Paolo Orsaria Entrambi 1 kit permettono la post analisi tramite il software fornito caratteristica molto utile per liberare la postazione di prova nel pi breve tempo possibile ed anche interessante in quando si pu creare un archivio di tutti 1 dati grezzi delle misure eseguite Lo Smart Detector permette di velocizzare la misura analizzando con il Quasi picco solo 1 picchi rilevanti Auto Range una funzione che permette di ottenere la massima risoluzione ad ogni frequenza adattando l attenuazione in modo continuo proteggendo nel contempo anche il mixer da livelli di segnale pericolosi Il kit R amp W ha un costo quasi doppio rispetto alla soluzione PMM ma mette a disposizione due funzioni Importanti Smart Dedector e Auto Range La seconda una caratteristica che permette di limitare 1 rischi di danneggiamento proteggendo l investimento Immunit ai campi RF condotti TESEQ EM TEST Composizione Kit Generatore RF Generatore RF NSG 4070 CWS 500N1 CDN 16A CDN 16A M016S 2MCDNM2 M3N Pinza di iniezione Pinza elettromagnetica F 120 9A EM 101 Pinza di monitor Pinza di disaccoppiamento F 33 1 FTC 101 In alternativa Kit di iniezione di corrente e monitor di corrente Caratteristiche Generatore 9 kHz 1 GHz Generatore 9 kHz 1 GHz Amplificatore Amplificatore 75W 150kHz 230MHz 80W 100kHz 300MHz 3 Power Meter integrati Amplificatore 80W 4 ingressi TTL Un click per avvia
54. lta della migliore implementazione delle specifiche richieste Transitori Veloci e treni di impulsi I generatori di transitori elettrici veloci devono avere una tensione di uscita selezionabile tra 0 15kV e 4kV tempo di salita di Sns durata 50ns ripetizione 15ms periodo 300ms su carico da 50 e 1000 Ohm Le reti di accoppiamento e disaccoppiamento per le porte di alimentazione devono avere dei condensatori di accoppiamento da 33nF di modo comune lo schema di principio riportato in figura 6 p74 4411n maanen mam ammm Filtraggio f D f D To y Condensatori di accoppiamento 33nF Fig 6 Rete di accoppiamento disaccoppiamento per ETF Burst 27 di 88 Paolo Orsaria Impulsi Elettrici I generatori di impulsi elettrici devono poter regolare la tensione di picco tra 0 5kV e 4kV consentendo una corrente di cortocircuito tra 12 5A e 2kA in funzione della tensione di impulso Tempo di salita da 1 us a 7us durata da 16us a 700ys Le reti di accoppiamento e disaccoppiamento per le porte di alimentazione deve avere dei condensatori di accoppiamento da 33nF di modo comune lo schema di principio riportato in figura 7 In commercio si trovano i cosiddetti generatori combinati che quindi possono generare secondo norma sia 1 transitori e treni di impulsi sia gli impulsi singoli DI fatti si pu notare che le tensioni richieste dello stesso ordine di grandezza quello che cambia radicalmente la forma del segnale richiest
55. luminazione Gli apparecchi compresi nel campo di applicazione sono gli elettrodomestici gli utensili elettrici 1 dispositivi di comando o di regolazione che utilizzano dispositivi a semiconduttore gli apparecchi elettromedicali a motore 1 giocattoli elettrici elettronici 1 distributori automatici 1 proiettori cinematografici o per diapositive Rientrano nel campo di applicazione della presente Norma anche le parti separate del suddetti apparecchi quali 1 motori 1 dispositivi di commutazione come per esempio 1 rel di potenza e di protezione per questi componenti non sono per previsti requisiti di emissione a meno che non siano esplicitamente espressi in questa Norma Esssa non comprende allo stato attuale prescrizioni per gli apparecchi che non possono essere provati in laboratorio Le prescrizioni per le prove in situ sono allo studio CEI EN 55022 Apparecchi per la tecnologia dell informazione Caratteristiche di radiodisturbo Limiti e metodi di misura CEI EN 61000 6 3 Norme generiche Emissione per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera La presente Norma relativa alle prescrizioni sull emissione di disturbi elettromagnetici compresi nella gamma di frequenze da 0 Hz a 400 GHz si applica alle apparecchiature elettriche ed elettroniche previste per essere usate in ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera per le quali non esistono Norme di emissione di prodotto o di famiglie
56. more misurato per decidere se cambiare sorgente di illuminazione Il setup usato composto da una LISN un Fig 28 Setup del test di misura 49 di 88 Paolo Orsaria C Porta Fig 30 Zone di misura ricevitore EMI una prolunga una lampadina ad Fig 29 e incandescenza 60W 230V collegata a 2 metri di cavo unit unifilare fig 28 La LISN stata collegata ad un trasformatore di isolamento necessario per non far intervenire la protezione differenziale dell impianto Il trasformatore stato connesso alla rete elettrica usando una prolunga di circa 15 metri facendole percorrere la strada pi lunga fino alla presa di corrente a muro in modo da raccogliere il maggior rumore possibile La presa di terra della LISN stata collegata con il cavo PE della prolunga per avere il riferimento di massa per il rumore Nella fig 29 si nota anche un quadro DIN con un differenziale necessario per evitare di creare involontariamente un blackout in caso di guasto Tutte le prove sono state eseguite per ottenere il massimo accoppiamento del rumore in modo da ottenere il peggior valore possibile Da questo livello si pu solo migliorare quindi Differenziale Trasformatore di isolamento Rete Ricevitore EMI 230V Fig 31 Schema del setup di prova 50 di 88 Paolo Orsaria se gi con questa valutazione di massima si riesce a rientrare nella soglia di accettabilit adottando metodi realizzativi EMC oriented si pu c
57. neeeereseerenereceneereneeno 37 L AmMpianbocietneo gelate 37 Potenze e sicurezza Flea 37 Messta lire 40 FiltoSso nile bla 43 AMOC DO sea 44 Disposizione slide 45 Nisurc eticmate anice hill 49 SICUTCZZA ACHE PESOS iii 59 Conclusioni 61 Guida alle pro Garcia 63 Emissione condotta sui cavi di alimentazione 65 Immunit alle scariche elettrostatiche ESD 69 Immunit ai transitori treni elettrici veloci EFT BUurst 75 IMmunita ad impulso SUZE hiet a E E EN 79 Immunit ai disturbi indotti da campi a radiofrequenza 83 Bibliografia 87 Paolo Orsaria Indice delle Figure Fig 1 Trasmissione campi elettromagnetici 7 Fig 2 Processo di realizzazione classico E E E 12 Fig 3 Processo di realizzazione ottimizzato iii 13 Pig Provan laboratorio estendeva e 15 Fig 5 Provan laboratorio INterno c lierna 17 Fig 6 Rete di accoppiamento disaccoppiamento per ETF Burst 21 Fig 7 Rete di accoppiamento disaccoppiamento per Surge 28 possibili 29 Fio SecGen tiore RE 29 Fig 10 Schema elettrico prese banchi di laVOro iii 38 Fig 11 Schema elettrico quadro di distribuzione e prese industriali 39 Pig 2 sSistema dieta IN Cariello 40 Fig 13 Griglia di dispersione di terra attorno all edific
58. netica Prescrizioni per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 1 Emissione CEI EN 55014 2 Compatibilit elettromagnetica Prescrizioni per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 2 Immunit CEI EN 61000 3 2 Emissione Limiti e metodi di prova per le emissioni di corrente armonica apparecchiature con corrente d ingresso lt 16A per fase CEI EN 61000 3 3 Emissione Limitazione delle fluttuazioni di tensione e del flicker in sistemi di alimentazione in bassa tensione per apparecchiature con corrente nominale lt 16A e non soggette ad allacciamento su condizione CEI EN 61000 3 11 Emissione Limitazioni delle variazioni di tensione delle fluttuazioni di tensione e del flicker in sistemi di alimentazione pubblici a bassa tensione per apparecchiature con correnti nominali lt 75A e soggetti ad allacciamento su condizione CEI EN 61000 3 12 Emissione Limiti per le correnti armoniche prodotte da apparecchiature collegate alla rete pubblica a bassa tensione aventi correnti di ingresso gt 16A e 75A per fase 21 di 88 Paolo Orsaria Scopo delle norme L obiettivo della normativa EMC di uniformare a livello Europeo un particolare ambiente dal punto di vista elettromagnetico specificando una serie di prove applicabili a tutti 1 dispositivi destinati ad essere usati in quel ambiente per 1 quali non ci sono norme di prodotto specifiche Ci s
59. nformit Quindi ogni produttore si fa carico di tutti gli eventuali test atti a dimostrare la conformit dei suol dispositivi e allega ad essi la Dichiarazione CE di Conformit Un laboratorio di prove per la compatibilit elettromagnetica un luogo attrezzato e predisposto per eseguire test secondo le normative vigenti sul prodotti elettrici ed elettronici destinati ad essere commercializzati Queste prove sono atte a verificare che un apparecchio sia conforme alle norme EMC dell area di destinazione Per redigere un autocertificazione attendibile e sicura 1l produttore o un suo mandantario si pu affidare ad un laboratorio accreditato che garantisce la ripetibilit e correttezza delle prove eseguite a livello europeo rilasciando un rapporto di prova valido in caso contestazioni Un laboratorio accreditato o full compliance deve rispettare meticolosamente 1 dettami delle normative e per questo attrezzato con camere schermate camere anecoiche strumenti certificati secondo le norme e calibrati annualmente Tutta questa strumentazione ha un costo molto elevato e richiede personale specializzato Il laboratorio deve avere in dotazione anche tutti gli accessori per comporre 1 banchi di prova e poter eseguire 1 test su una grande variet di prodotti Un laboratorio full compilance notificato sottoposto a controlli periodici da parte dello Stato atti a verificare la sussistenza del requisiti necessari a mantenere 8 di 88 Pa
60. niezione per la porta di alimentazione adeguata alla potenza dell EUT ed altri metodi di iniezione se previsti dal setup rete di disaccoppiamento per proteggere la strumentazione di supporto AE di EUT dispositivi di protezione per le apparecchiature connesse all EUT dispositivi di protezione dell operatore piano di riferimento di massa se l EUT ad esempio ha installati scaricatori a gas o possiede linee schermate ucs500N7 Generatore Multifunzione Rete di Accoppiamento alimentazione cavi segnale Setup del banco di prova L EUT deve essere posto su un piano non conduttivo 1 cavi sottoposti al test devono essere distanti almeno 1m da qualsiasi superficie metallica Il generatore deve esser posto vicino all EUT E preferibile l uso di CDN per l accoppiamento Le condizioni di funzionamento durante la prova e le condizioni di installazione devono essere conformi alle specifiche di prodotto 80 di 88 Paolo Orsaria Guida operativa Predisporre 1 piani di massa verificandone la corretta connessione Posizionare l EUT su piano isolato rialzato Connettere 1 dispositivi di accoppiamento e disaccoppiamento Programmare 1il generatore con 1 livelli previsti dal piano di test SI IR A ET Assicurarsi di aver connesso al generatore 1 dispositivi di sicurezza e segnalazione 6 Avviare la prova Limiti Valori I livelli di prova sono definiti nella tabella seguente Tensione di prova in circuito
61. o dr a P E SERE 18uF Generatore O Ent OD O A N GS er li e di o Sal e EE Z FE Ferriti Connessione Terra di riferimento i Tr 0 Fig 7 Rete di accoppiamento disaccoppiamento per Surge Emissione condotta I ricevitori EMI sono degli analizzatori di spettro particolari le norme indicano solo la gamma delle frequenze di interesse 148 5kHz 30MHz ed 1 tipi dei rivelatori necessari per eseguire le misure Quasi Picco e Valor Medio Il ricevitore misura 1 disturbi condotti tramite la LISN di cui sono 28 di 88 Paolo Orsaria p I I L1 LL L2 L2 Power L3 L3 N PE Ferriti i Connessione Terra di riferimento Fig 8 LISN specificate le caratteristiche questa ha la funzione di fornire un impedenza definita in alta frequenza verso l EUT fig 8 Campi elettromagnetici condotti Per questa prova si usa un generatore di segnale un amplificatore di potenza adeguata al metodo di iniezione fig 9 ed un kit per l iniezione del segnale RF nei cavi Le norme specificano il tipo di segnale 0 15MHz 30MHz con modulazione AM sinusoidale 1kHz con profondit 80 L amplificatore deve essere di tipo banda larga in modo da poter amplificare correttamente il segnale di prova a tutte le frequenze con una potenza sufficiente a generare un disturbo RF nei cavi sotto test di ampiezza mass
62. o maggior costo ma in caso di guasto si va a riparare solo l apparecchio interessato C per da notare che senza un pezzo del kit non si pu eseguire la prova e quindi il risultato di un guasto all atto pratico ha il medesimo impatto Tenendo sempre presente che si tratta di un laboratorio di misure di pre qualifica s1 possono scegliere strumenti che eseguono le misure con metodi non del tutto conformi alle norme ma che comunque siano peggiorativi quindi tutelativi Strumentazione scelta Il risultato di accurate valutazioni sintetizzato di seguito Emissione Condotta PMM Narda Rohde amp Schwarz Composizione Kit Caratteristiche Contro Ricevitore EMI 9010 30P LISN Monofase 16A L2 16B Input da 10Hz a 3GHZ Noise 0 15 30 MHz RBW 9 KHz Avg lt 10 dBuV Detector Peak Quasi Peak simultaneous on C Average Average PMM Emission Suite RMS Average RMS APD Smart Detector function Basso costo Strumento molto compatto Software PC gratuito Un click per avviare la prova PC necessario 33 di 88 Ricevitore EMI ESPI3 LISN Monofase 16A ENV216 Input da 9 KHz a 3 GHz Noise 10 MHz 1 GHz RBW 10 Hz Avg lt 142 dBm Detectors MaxPeak MinPeak Average Quasi Peak QP Average with meter time constant CAV RMS and RMS Average CRMS 3 detectors can be switched on Simultaneously advanced detector smart Smart Detector avanzato Auto Range Ingombro notevole Costo e
63. olo Orsaria il titolo di laboratorio accreditato a livello europeo Queste verifiche sono specificate con precisione dalle norme europee In generale la valutazione riguarda Preparazione del personale capacit tecniche imparzialit e integrit professionale Attrezzature variet della strumentazione disponibile calibrazioni annuali conformit degli strumenti alle normative disponibilit di accessori es reti di accoppiamento di vario genere disaccoppiatori Rispetto del segreto professionale Eseguire prove full compliance comporta un onere economico non indifferente e spesso non necessario fare test completi durante il ciclo di progettazione di un prodotto ma sono fortemente consigliati nella fase di certificazione Il costo della realizzazione di un laboratorio full compliance molto elevato sia come investimento iniziale riguardante la strumentazione sia come mantenimento delle caratteristiche richieste dalle normative Altro aspetto non indifferente la costruzione fisica la volumetria necessaria per le camere schermate ed anecoiche per 1 banchi di prova ecc risulta notevole lo studio ambientale riguardante 1l rumore di fondo EM cruciale per il suo posizionamento cos anche la realizzazione dell impianto elettrico EMC oriented fondamentale Eseguire un set completo di prove EMC presso un laboratorio notificato ha un costo elevato quindi si cerca di passare 1 test con un numero minimo di
64. oltre la lunghezza del piano di lavoro per 0 5 m in oltre lo spessore richiesto dalle Fig 23 Tavolo piccolo con piano di massa removibile 47 di 88 norme di 0 25 mm per rame o alluminio e 0 65 mm per altri materiali tipo ferro zincato rif capitolo Prescirzione di prova e Allestimento di prova di ogni norma CEI EN 61000 4 Stesse prescrizioni si applicano al piano di massa a pavimento Una seconda Fig 24 Mobiletto sottoscrivania zona di lavoro stata prevista per eseguire prove ESD o test su piccoli prodotti sempre dotata di schermatura orizzontale a pavimento verticale a parete e piano di massa removibile Come si vede dalla figura 23 le prese sono state posizionate tra le due zone di lavoro per asservire entrambi riducendo il cablaggio necessario Sotto i tavoli previsto un mobiletto a due ante per contenere cablaggi o strumenti leggeri di uso sporadico oppure apparecchi pesanti da pavimento Questi mobiletti occupano l intera altezza disponibile sottopiano ed essendo dotati di ruote possono essere facilmente usati come estensione del piano di lavoro per posizionare strumentazione ausiliaria fig 25 Si predisposta una zona armadi progettati per contenere la strumentazione anche pesante ed 1 setup pi usati gi pre cablati I tre armadi hanno una profondit adeguata agli strumenti ed i ripiani sono posizionati ad altezze precise 48 di 88 Paolo Orsaria Fig 25 Estensi
65. ome previsto dopo la prova Non permessa alcuna degradazione di prestazione o perdita di funzione al di sotto di un livello di prestazione specificato dal costruttore quando l apparecchiatura viene usata come previsto Il livello di prestazione pu essere sostituito da una perdita di prestazione accettabile Tuttavia durante la prova ammessa una degradazione della prestazione Non permessa alcuna modifica dello stato di funzionamento in atto o dei dati immagazzinati Se il livello minimo di prestazione o la perdita di prestazione accettabile non specificata dal costruttore l uno o l altro di questi parametri pu essere dedotto dalla descrizione e dalla documentazione del prodotto e da ci che l utilizzatore pu ragionevolmente aspettarsi dall apparecchiatura se questa viene usata come previsto Criterio di prestazione C E permessa una temporanea perdita di funzione purch la funzione sia ripristinabile autonomamente o tramite l azionamento dei dispositivi di comando 71 di 88 Paolo Orsaria Strumentazione La strumentazione di base necessaria generatore ESD con rete di scarica 150 pF 150 Ohm cavo di ritorno della scarica tavolo altezza 80 cm isolante con piano di accoppiamento orizzontale minimo 1 6 m x 0 8 m un piano isolante di spessore 0 5mm su cui appoggiare tutti 1 cavi e dispositivi piano di massa a pavimento connesso a terra piano verticale mobile da tavolo di
66. one Condotta l intervento dell operatore durante la prova necessario solo per la commutazione della linea in prova sulla LISN Line Impedance Stabilization Network Immunit ai transitori veloci ed impulsi elettrici possono essere in parte automatizzate in modo da aiutare l operatore nell individuazione dei problemi ma la sua presenza indispensabile sia per una questione di sicurezza sia per localizzare pi velocemente il guasto provocato da eventuali esplosioni o fiammate La prova di Immunit alle scariche elettrostatiche richiede l intervento continuo dell operatore per il posizionamento della pistola sulle parti dell EUT quindi non si presta ad essere automatizzata La prova di emissione condotta si automatizza con semplicit scegliendo un ricevitore EMI coordinato alla LISN o viceversa in modo tale che il ricevitore possa controllare direttamente la commutazione tra le fasi L operatore deve solo richiamare il programma relativo alla norma di interesse ed una volta avviato 1l ciclo di misura tutto prosegue in autonomia liberando l operatore dall onere di commutare di volta in volta le fasi Non necessario raccogliere alcun feedback dall EUT in quanto il test una semplice misura dei disturbi generati 31 di 88 Paolo Orsaria Le prove di Immunit ai transitori veloci ed impulsi elettrici sono critiche dal punto di vista della sicurezza in quanto durante la prova c un pericolo concreto
67. one del piano di lavoro realizzata con il mobiletto Fig 26 Armadio Strumentazione Paolo Orsaria per favorire l operatore I ripiani alti sono stati progettati pi corti degli altri per due motivi 1 poter vedere tutto il contenuto dell ultimo ripiano ed accedervi Fig 27 Legno Nobilitato facilmente 2 lasciare dello spazio dietro la porta per poterci appendere 1 cavi lunghi dei setup anzich riporli in scatole mantenendoli cos sempre privi di nodi e torsioni Il secondo ripiano dal basso realizzato per portare strumenti che possono pesare anche 30kg l uno ed stato posizionato a 75cm da terra per consentire una movimentazione degli oggetti pesanti limitando i rischi per l operatore Tutto il mobilio stato richiesto in legno nobilitato fig 27 senza parti metalliche tipo profili barre ecc ad esclusione di cerniere minuteria e ruote Questa esigenza nasce dalla necessit di limitare le possibili fonti di accoppiamento del rumore Misure effettuate Lo scopo di queste misure di verificare se il rumore ambientale presente nel locale scelto rientra nei margini di accettabilit imposti dalla norma CEI EN 55022 cap 8 1 Per valutare il rumore di fondo sono state fatte delle misure sui cavi di alimentazione variando la disposizione del setup ed interagendo con gli apparecchi esterni alla stanza Si valutato l impatto dell illuminazione a fluorescenza con reattore elettromeccanico sul ru
68. ono dispositivi che necessitano di una normativa specifica dovuto alle modalit d uso o alla particolare modalit di funzionamento ad esempio 1 ballast per tubi fluorescenti L Unione Europea emana delle direttive atte a garantire la coesistenza di molteplici dispositivi elettrici elettronici nello stesso ambiente senza che si influenzino reciprocamente in modo significativo Il rispetto delle prescrizioni permette il libero commercio dei prodotti tra 1 paesi membri della Comunit Europea 22 di 88 Paolo Orsaria Capitolo 2 Progettazione Laboratorio In questo capitolo si definiranno le prove utili ad essere eseguite in ambito di pre qualifica in funzione dell ambiente che si ha a disposizione delle esigenze specifiche e della volumetria del laboratorio Scelta delle prove In un laboratorio pre compliance non necessario eseguire tutte le prove prescritte dalle normative s1 esegue quindi una selezione delle stesse in base a vari fattori Ambiente prescritto dalla norma Volumetria disponibile Tipologia dei prodotti da testare Feedback dato dall esperienza di test precedenti Fattore Ambientale Le normative caratterizzano 1 locali nei quali si eseguono le misure in base al tipo di prova e quindi dalle frequenze interessate prescrivendo le schermature adatte Locale generico un locale senza particolari accorgimenti strutturali riguardanti EMC Camera Schermata uno spazio racchiuso in una sc
69. ontenere 1l rumore a valori sotto la soglia limite La sessione di misura si organizzata dividendo lo spazio disponibile in zone fig 30 e per ogni zona sono state eseguite le misure con se seguenti condizioni 1 LISN senza carico connessa al trasformatore d isolamento e questo non connesso alla rete elettrica LISN risulta non connessa alla terra 2 LISN senza carico connessa al trasformatore d isolamento e questo connesso alla rete elettrica 3 carico connesso alla LISN connessa al trasformatore d isolamento e questo non connesso alla rete elettrica 4 carico connesso alla LISN connessa al trasformatore d isolamento e questo connesso alla rete elettrica 5 come la condizione 4 ma con l illuminazione neon spenta Per ogni condizione si misurato il segnale su entrambi 1 conduttori considerando poi l inviluppo massimo sia per il rivelatore di picco sia per quello di AVG Di seguito sono mostrati 1 grafici rappresentativi per ogni condizione operativa e sono evidenziati 1 limiti imposti dalla norma CEI EN 55022 Classe B quelli pi restrittivi sia di AVG rosso che di Quasi Picco giallo le tracce sono rispettivamente AVG rossa e picco arancione Nei grafici le linee pi basse risultano quelle rosse mentre le altre sono arancioni Il ricevitore stato Impostato con 0dB di attenuazione cos da avere la massima sensibilit Nelle prove non stato usato alcun piano di massa di riferimento invece previsto dall
70. picco e AVG su tutte le fasi calcolare ed Impostare l attenuazione minima necessaria 10 attivare l AutoRange se presente ed eseguire le misure Limiti Valori I limiti pi usati sono imposti dalla CEI EN 55022 sono relativi sia al rivelatore di AVG e di Quasi Picco Frequenze MHz Limiti dBuV Classe A 0415 050 0 50 30 na o a Quas Piceo Valor Medio o Limgiti aBuV _ClasseB__________ 8280 0 s0___ Nota Condizioni di funzionamento EUT Le condizioni di funzionamento dell EUT devono essere determinate dal costruttore secondo l utilizzo tipico dell EUT rispetto al livello di emissione pi elevato previsto Il modo di funzionamento determinato e la motivazione delle condizioni devono essere indicate nel rapporto di prova L EUT deve essere fatto funzionare entro la gamma di tensioni nominali di funzionamento e nelle tipiche condizioni di carico meccanico o elettrico per le quali progettato Dovrebbero essere utilizzati carichi effettivi ove possibile Dovrebbero essere eseguite tutte le operazioni meccaniche I programmi di prova o gli altri mezzi per far funzionare l apparecchio dovrebbero assicurare che le varie parti di un sistema siano attivate in modo da consentire la rilevazione di tutti i disturbi del sistema Per esempio in un sistema di elaborazione dati le unit di memorizzazione a nastro e a disco dovrebbero essere poste in una sequenza di letturascrittura cancellazione e dovrebbe
71. r allestire un laboratorio di misure EMC di pre qualifica si necessita di una zona elettromagneticamente pulita La normativa specifica la soglia di rumore tale da poter validare le misure effettuate Lo studio del rumore di fondo sar presentato nel paragrafo successivo e validato da misure sul campo Molta cura si dedicata nella disposizione razionale del mobilio e nella sua progettazione per creare una zona di lavoro flessibile e compatta con un occhio di riguardo all ergonomia I materiali del mobilio sono stati studiati per ottenere una superficie di lavoro duratura e elettromagneticamente neutra La disposizione delle prese elettriche stata pensata per rispondere all esigenze EMC e per la massima praticit d uso Disposizione L ambiente individuato ha una superficie di circa 20mq con le pareti libere da impedimenti a parte la porta di ingresso ed una zona finestrata a partire da 2 10m da terra La porta si trova all inizio della parete corta in modo da massimizzare la disponibilit di spazio La disposizione stata pensata per avere un piano di Fig 19 Pianta del laboratorio 45 di 88 lavoro lungo abbastanza per montare i principali setup in uso E stato previsto un piano di massa a pavimento sotto 1 tavoli di lavoro ed un piano di riferimento verticale come illustrato in figura 21 questo consente di avere un riferimento per il rumore e simulare quindi una porzione di camera schermata Q
72. ratamente progettato sia nello schema che nella posa Le schermature necessarie sono state ridotte al minimo necessario e progettate per la massima flessibilit d uso Tutta la progettazione stata affiancata da una lunga fase di preventivazione dei costi e valutazione degli investimenti si cercato di proporre soluzioni a pacchetto in modo da dilazionare la spesa ma nel contempo avviare le attivit di misura Lo scopo di questa tesi stato raggiunto a pieno Unica nota riguarda la scelta degli strumenti non potendo eseguire vere prove comparative sul campo ci sl affidati ai dati dichiarati dai costruttori alle dimostrazioni proposte dal rappresentanti all esperienza di tecnici che usano correntemente gli strumenti nonostante ci alcune differenze rimangono ancora oscure 61 di 88 Paolo Orsaria 62 di 88 Paolo Orsaria Guida alle prove 63 di 88 Paolo Orsaria 64 di 88 Paolo Orsaria Emissione condotta sui cavi di alimentazione Normativa Le norme che regolamentano l emissione condotta sono CEI EN 55014 1 Prescrizioni per gli elettrodomestici gli utensili elettrici e gli apparecchi similari Parte 1 Emissione La presente Norma si applica ai radiodisturbi condotti e Irradiati provenienti dagli apparecchi le cui principali funzioni sono espletate da motori o da dispositivi di commutazione o di regolazione a meno che l energia a radiofrequenza non sia intenzionalmente generata o prevista per l il
73. re la prova 4 uscite TIL 2 ingressi digitali optoisolati 1 ingresso analogico 0 24V Costo maggiore Software PC con licenza Le due differenze Importanti sono la presenza di porte per 1il controllo diretto del setup e il metodo di accoppiamento del segnale RF L utilit delle porte I O limitata a piccoli setup e quindi diventa fondamentale solo la presenza di un ingresso FAIL per fermare la prova controllato dall automazione Il metodo di 34 di 88 Paolo Orsaria accoppiamento del segnale RF fondamentale quelli proposti sono previsti dalla norma CEI EN 61000 4 6 Pinza di corrente Dispositivo che stabilisce un accoppiamento induttivo con il cavo sotto test E necessario inserire un dispositivo di disaccoppiamento ottenuto tramite l inserzione di pi ferriti lungo 1 cavi Per una corretta esecuzione della prova il generatore va regolato in modo che garantisca il livello di uscita corretto a tutte le frequenze Questa per regolazione si ottiene monitorando la corrente iniettata con una pinza di monitor collegata ad un power meter se questo integrato nel generatore tale taratura avviene in modo automatico Si fa presente che in questo modo 1l tempo totale della prova doppio rispetto alla durata dell effettivo test Pinza elettromagnetica La pinza stabilisce un accoppiamento sia capacitivo che induttivo con il cavo sotto test E necessario inserire la rispettiva pinza di disaccoppiamento realizzata da
74. re raccolti formando un asola vedi figura accanto e posizionandoli sopra 1l piano isolato Accoppiamento della tensione di prova pia ai Disposizione Per le porte di alimentazione preferito il metodo con CDN cavo eccedente appropriate in quanto la pinza capacitiva non efficiente nell accoppiamento degli Impulsi Per le porte I O e di comunicazione si preferisce la pinza di accoppiamento o se per problemi meccanici non possibile l inserzione della stessa si deve avvolgere con nastro o foglio conduttivo le linee di prova in modo da ottenere una capacit equivalente a quella della pinza Se anche questa soluzione non applicabile si devono usare condensatori discreti da 100pF capacit concentrata In caso L EUT disponga di molte porte I O simili bisogna testarne almeno una per tipo purch ne sia riportata la scelta nel rapporto di prova NON PERMESSA l applicazione della tensione di prova ai cavi schermati o coassiali in quanto lo schermo del cavo proveniente dal generatore collegato a massa vicino al punto di accoppiamento 77 di 88 Paolo Orsaria Guida operativa Predisporre 1 piani di massa verificandone la corretta connessione Posizionare l EUT su piano isolato rialzato Connettere 1 dispositivi di accoppiamento e disaccoppiamento Programmare 1il generatore con 1 livelli previsti dal piano di test SI IR A ET Assicurarsi di aver connesso al generatore 1 dispositivi di sicurezza e segna
75. reventivare e prenotare le prove con largo anticipo 14 di 88 Paolo Orsaria 5 Tempo di esecuzione della prova rappresenta la somma dei tempi necessari per recarsi presso il laboratorio con il prototipo e quanto necessario per il suo corretto funzionamento preparare il setup ed eseguire la prova ritornare in azienda 6 Rapporto di prova il risultato richiesto che viene redatto dall operatore del laboratorio e poi interpretato dal gruppo di lavoro responsabile del progetto Esigenza di prova Richiesta d offerta Approvazione dell offerta Tempo di viaggio andata Attesa di accesso Esecuzione Tempo di della prova esecuzione della prova Tempo di viaggio ritorno Rapporto di prova Fig 4 Prova in laboratorio esterno Il tempo totale di questo processo spesso lungo a causa dell intervento di cause non controllabili direttamente dall azienda Si evidenzia anche l uso non ottimale del tempo dato dalla collocazione esterna del laboratorio l operatore deve uscire 15 di 88 Paolo Orsaria dall azienda recarsi al laboratorio ed eseguire l accesso al termine dei test deve uscire dal laboratorio ritornare in azienda Sembrano tutte operazioni veloci ma introducono molte variabili non direttamente controllabili quali ad esempio semafori lungo la strada traffico che possono aumentare il tempo necessario Questi effetti possono essere amplificati dal fatto di dover
76. ro essere indirizzate parti diverse della memoria Tutte le operazioni meccaniche dovrebbero essere eseguite e tutte le unit di visualizzazione dovrebbero essere attivate come descritto in nella norma CEI EN 55022 cap 8 4 1 68 di 88 Paolo Orsaria Immunit alle scariche elettrostatiche ESD Normativa Le norme che definiscono la prova di immunit sono CEI EN 61000 4 2 Tecniche di prova e di misura Prove di immunit a scariche di elettricit statica La presente Norma riguarda le prescrizioni relative all immunit ed ai metodi di prova per apparecchiature elettriche ed elettroniche sottoposte a scariche di elettricit statica causate dagli operatori e dagli oggetti adiacenti in modo diretto e in modo indiretto Le apparecchiature 1 sistemi 1 sottosistemi e le periferiche possono essere interessati da scariche di elettricit statica a causa delle condizioni ambientali e di installazione come bassa umidit relativa uso di tappeti a bassa conduttivit indumenti in tessuto sintetico ecc La Norma definisce la gamma dei livelli di prova relativi a diverse condizioni ambientali e di installazione e stabilisce l allestimento e la procedura di prova oltre che specificare la forma d onda tipica della corrente di scarica la gamma dei livelli l apparecchiatura da usare e fornire infine le specifiche per le prove eseguite in laboratorio e per le prove successive all installazione eseguite su apparecchiature nelle
77. roduzione in serie avviata la produzione del prodotto 11 di 88 Paolo Orsaria Processo di realizzazione di un prodotto IDEA Progettazione fi Prototipo Ingegnerizzazione Certificazione Pre serie Fig 2 Processo di realizzazione classico In questo processo di produzione si nota un possibile loop con un percorso comprendente molti step se si percorre questo anello anche solo una volta si sprecano molte risorse i dispositivi prodotti in pre serie l ingegnerizzazione 1 prototipi sono tutti da rifare Oltre allo spreco in termini di denaro si ha un rallentamento e alle volte uno stallo dello stato del progetto ritardando cos l immissione sul mercato del nuovo prodotto Per contenere costi e tempi spesso si adottano delle soluzioni non ottimizzate per passare 1 test senza dover riprogettare parti intere del prodotto Un approccio di questo tipo comporta la produzione di un dispositivo non ottimizzato e di scarsa qualit soluzioni posticce sostenendo dei costi di produzione inattesi 12 di 88 Paolo Orsaria La soluzione per queste inefficienze comporta la riorganizzazione parziale del flusso di progettazione inserendo uno step per il controllo dello stato del progetto Processo di realizzazione di un prodotto con test di pre qualifica Tm A pat gt fe C mne 708 lt lt ZA A BIN VR VA NENN N IDEA Progettazione Prototipo ini A test di pre qualifica Certificazione Pr
78. sizione Durenan a 56 Rio dl Posrzione E aa a a T a lia 56 Fis 42 Posizione C con Cavo NMECCIAlO nerina 56 Fig 43 Rumore totale con detector AVG ii 57 Fig 44 Rumore totale con detector Picco rr 58 Fig 45 Cartelli per la sicurezza delle persone i 59 Fig 46 Dispositivi di sicurezza e segnalazione ii 59 Fig 47 Dispositivo di sicurezza per la prova di Burst e Surge 60 6 di 88 Paolo Orsaria Introduzione La compatibilit elettromagnetica una disciplina che si occupa della trasmissione e ricezione di energia elettromagnetica non voluta da parte di dispositivi elettrici elettronici e degli effetti che questa induce sul loro funzionamento con lo scopo di garantire la coesistenza di pi apparecchi nel medesimo ambiente senza precluderne le funzionalit Questa disciplina prende in considerazione due problematiche Emissione Come poter ridurre la generazione non voluta di campi elettromagnetici Come limitarne la trasmissione Immunit o Suscettibilit Come reagisce un dispositivo ai disturbi elettromagnetici Di quanto si degradano le sue funzionalit Radiative Source H Victim Inductive Capacitive Conductive _ Fig 1 Trasmissione campi elettromagnetici La propagazione di campi elettromagnetici non voluti detti
79. ti secondo la definizione della punti di vendita al dettaglio CISPR 11 per es negozi supermercati grossi carichi induttivi o centri d affari per es uffici capacitivi frequentemente banche commutati aree di intrattenimento correnti e campi magnetici pubblico per es cinema bar associati elevati sale da ballo luoghi esterni per es stazioni di servizio parcheggi parchi di divertimento e centri sportivi locali dell industria leggera per es officine laboratori e centri di servizio Gli ambienti caratterizzati da un alimentazione diretta a bassa tensione dalla rete pubblica sono considerati ambienti residenziali commerciali o dell industria leggera 19 di 88 Paolo Orsaria Queste norme generiche specificano 1 limiti delle prove di emissione e 1 livelli per le prove di immunit ma non danno indicazione riguardo la strumentazione configurazione e modalit di esecuzione delle prove queste specifiche sono dettate dalle norme di base Norme di base Se le norme di prodotto o le generiche non coprono 1l dispositivo in esame si prendono in esame le norme di base che forniscono in modo puntuale indicazioni su ogni prova Caratteristiche della strumentazione di prova Modalit di esecuzione della prova Setup della prova Le norme di base riguardanti la compatibilit elettromagnetica sono CEI EN 61000 4 2 Immunit Limiti e metodi
80. tterizzati da alimentazione in bassa tensione fornita direttamente dalla rete pubblica ambienti industriali generalmente caratterizzati dalla presenza di apparecchiature ISM e o da carichi induttivi e capacitivi frequentemente commutati e o con correnti e campi magnetici associati elevati 18 di 88 Paolo Orsaria A questi ambienti sono associate le norme CEI EN 61000 6 1 Immunit Norme generiche Immunit per gli Ambienti residenziali commerciali e per l Industria Leggera CEI EN 61000 6 2 Immunit Norme generiche per gli Ambienti Industriali CEI EN 61000 6 3 Norme generiche Emissioni per gli ambienti residenziali commerciali e per l Industria Leggera CEI EN 61000 6 4 Emissioni Norme generiche per gli Ambienti Industriale AMBIENTE DOMESTICO AMBIENTE INDUSTRIALE COMMERCIALE E CEI EN 61000 6 2 INDUSTRIALE LEGGERO CEI EN 61000 6 1 Gli ambienti trattati dalla presente Gli ambienti inclusi nella presente Norma Norma sono ambienti residenziali sono gli ambienti industriali al coperto e commerciali e all esterno dell industria leggera sia all interno Gli ambienti industriali sono inoltre che all esterno L elenco seguente caratterizzati dalla presenza di una o pi sebbene non delle esaustivo fornisce un indicazione del caratteristiche seguenti luoghi inclusi apparecchiature industriali propriet residenziali per es scientifiche e medicali ISM case appartamen
81. uesti piani di massa sono fissi e connessi tra loro in modo da formare un unico piano Paolo Orsaria Fig 20 Piano di massa removibile elettricamente continuo e connesso all impianto di terra tramite il conduttore PE Il piano di massa posto sopra il tavolo removibile in quanto alcune prove lo richiedono ed altre no Per facilitarne la rimozione si studiato un sistema a cerniere in modo da sollevare il piano che risulta incernierato con quello verticale ed appoggiarlo a parete fissandolo fig 20 Fig 21 Tavolo lungo con piano di massa removibile 46 di 88 Questo sistema risulta efficiente perch non comporta mal sollevamento di tutto il peso della lastra metallica e in oltre si ha sempre dove riporla in sicurezza senza occupare spazio Una nota particolare va alla connessione elettrica sulla cerniera per garantire una perfetta connessione si deve realizzare una serie di bonding in treccia di rame sulla faccia di Paolo Orsaria Fig 22 Bonding tra piano verticale e piano removibile appoggio con il tavolo e il piano verticale in tal modo lo spessore della treccia stessa non impedisce la chiusura della lastra fig 22 I piani di massa previsti dalla norma devono avere una dimensione minima di 2 x 2 m e deve estendersi almeno per 0 5 m oltre la proiezione del setup di prova secondo queste indicazioni si previsto un piano di massa verticale di altezza 2 m che si estende
82. ure con corrente nominale lt 16 A per fase e non soggette ad allacciamento su condizione CEI EN 61000 3 11 Limitazione delle variazioni di tensione delle fluttuazioni di tensione e del flicker in sistemi di alimentazione pubblici a bassa tensione Apparecchiature con correnti nominali lt 75 A e soggetti ad allacciamento su condizione 87 di 88 Paolo Orsaria CEI EN 61000 3 12 Limiti per le correnti armoniche prodotte da pparecchiature collegate alla rete pubblica a bassa tensione aventi correnti di ingresso gt 16 A e lt 75 A per fase CEI EN 61000 4 1 Tecniche di prova e di misura Panorama della serie IEC 61000 4 CEI EN 61000 4 2 Tecniche di prova e di misura Prove di immunit a scariche di elettricit statica CEI EN 61000 4 3 Tecniche di prova e di misura Prova d immunit ai campi elettromagnetici a radiofrequenza irradiati CEI EN 61000 4 4 Tecniche di prova e di misura Prova di immunit ai transitori treni elettrici veloci CEI EN 61000 4 5 Tecniche di prova e di misura Prova di immunit ad impulso CEI EN 61000 4 6 Tecniche di prova e di misura Immunit ai disturbi condotti indotti da campi a radiofrequenza CEI EN 61000 4 11 Tecniche di prova e di misura Prove di immunit a buchi di tensione brevi interruzioni e variazioni di tensione CEI EN 61000 4 14 Tecniche di prova e di misura Prova d immunit a fluttuazioni di tensione CEI EN 61000 6 1 Norme generiche Immunit per gli ambienti residen
83. ziali commerciali e dell industria leggera CEI EN 61000 6 2 Norme generiche Immunit per gli ambienti industriali CEI EN 61000 6 3 Norme generiche Emissione per gli ambienti residenziali commerciali e dell industria leggera CEI EN 61000 6 4 Norme generiche Emissione per gli ambienti industriali Libri 1 Manuale di Compatibilit Elettromagnetica di M Bertocco e A Sona 2 Compatibilit elettromagnetica EMC Manuale didattico di Groupe Schneider 3 Basics in EMC and Power Quality di Shaffner 88 di 88
84. zione LISN connessa a terra e 1 cavi del carico stesi paralleli a 10cm tra loro come si vede nella fig xy Dal grafico si nota che il rumore per via irradiata si concatena con i cavi del carico ed entra nella LISN Questo segnale si andrebbe ad aggiungere a quello generato dall EUT in prova Collegando l alimentazione condizione 4 fig 35 non si ha alcuna variazione apprezzabile questo conferma la misura del rumore a vuoto Si valutato l impatto dell illuminazione a fluorescenza reattore elettromeccanico presente nel locale nella condizione 5 si eseguita la miusra nelle condizioni precedenti ma con la luce spenta fig 36 Dal grafico ottenuto si pu affermare che queste misure non risentono dei disturbi generati dalle lampade Si riportano di seguito 1 grafici della misura nella condizione 4 per ogni posizione Confrontando 1 grafici delle misure eseguite si nota che in tutte le posizioni la forma del segnale simile nella posizione E il rumore risulta di ampiezza minore tanto da poter dire ad 53 di 88 Paolo Orsaria dBp Y Peak Avg 100 80 Mi RT SN IN DA DN N NIH O 0 NN N 40 20 0 obi iu Aa i 20 10M 30 M 150 k Fig 35 Condizione 4 occhio che si sotto 1 10dB rispetto al limite 55022 Classe B a parte qualche picco vicino ai 30MHz Questa posizione per proprio il centro del laboratorio e quindi non realmente utile al fine di scegliere una posizione per eseguire le

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