Elektromanyetik Girişim (EMI) ve Uyumluluk (EMC) Nedir?

[important22]

Elektrik ve elektronik mühendisliğinde kullanılan önemli kavramlardan biri olan elektromanyetik girişim ve uyumluluk, özellikle devre tasarımı olmak üzere birçok alanda karşımıza çıkıyor. EMI ve EMC olarak kısaltılan bu kavramlar üzerinde yapılan çeşitli testler de mevcut. Peki EMI ve EMC nedir? Ne gibi etkileri vardır? Detaylar yazımızda.

Elektromanyetik Uyumluluk ve Girişim'in Tarihçesi

İlk olarak Marconi'nin deneyleri ile 1800'lü yılların sonlarında oluşan manyetik uyumluluk ve manyetik girişim kavramları, 1900'lerin başına gelindiğinde kablo yardımı ile atlantik ötesi iletişim teknolojisinin önünü açtı. 1920'lerde ise konu hakkında ilk teknik makaleler yazılmaya başlandı ve 1930'lu yıllarda motorlar, demiryolları gibi sistem ve cihazlarda radyo frekansları önemli bir sorun haline gelmeye başladı.



2. Dünya Savaşı sırasında, EMI, büyük sorun haline geldi. 1950’lerde transistör'ün, 1960’larda tümleşik devrelerin, 1970’lerde mikroişlemcilerin bulunuşu ve hızlı gelişimi sorunu daha da ön plana çıkardı. Frekans planlaması gereği oluştu. Sayısal işaretleme ve tümleşik devre teknolojileri meseleyi daha da büyüttü. 1979 yılında Amerika'da FCC kuruldu ve bu mesele hakkında çeşitli standartlar yayınladı. Ayrıca EMI - EMC testleri oluşturuldu.

Elektromanyetik Girişim (EMI) Nedir?

Elektromanyetik girişim, elektrik ve elektronik cihazların performasında azalmalara, bozulmalara veya hatalı işlemesine yol açan radyo frekanslarında doğal veya insan kaynaklı her türlü bozucu etki veya işaret olarak tanımlanabilir.

Günlük hayattan elektromanyetik girişim örnekleri vermek gerekirse; radyo dinlerken polis telsizlerinin araya girmesi, cep telefonlarının araç ABS sistemlerini etkilemesi, baskı devrelerde sızıntı, cep telefonu ile konuşurken bilgisayarda gürültü oluşması gibi örnekler listelenebilir.

Bir cihazın elektromanyetik uyumlu olarak kabul görülmesi için 3 şart vardır:

► Kendi içinde girişime yol açmamak (öz uyumluluk).
► Diğer cihazlara girişimde bulunmamak.
► Diğer cihazlardan kaynaklanan girişime karşı bağışıklı olmak.



Elektromanyetik girişim, cihazın etkilendiği elektromanyetik ortamın bir sonucu olarak gözlenir. Belirli bir bölgede meydana gelen tüm elektromanyetiksel olaylar, o bölgenin elektromanyetik ortamını oluştururlar. Oluşan bu elektromanyetik ortamın başlıca etkileri de EMI ve EMC olarak söylenebilir. Elektromanyetik çevreyi ise karakterize etmek istersek, 2 unsur karşımıza çıkar:

► Frekans / Zaman
► Genlik ( Elektromanyetik enerjinin şiddeti veya gerilim-akım cinsinden değeri vb.)



Elektromanyetik girişimi oluşturan başlıca sebepler; kalitesiz kablolar, baskı devre elemanları, bağlantı noktalarındaki sızıntılar, dirençler, kondansatörler, indüktörler, eleman değişikliği, elektromekanik cihazlar, sayısal devre elemanları, mekanik anahtarlar şeklinde bir liste yapılabilir.


Elektromanyetik Girişim İçin Alınabilecek Önlemler Nelerdir?

EMI durumuna karşı alınabilecek ilk önlem topraklama olabilir. Topraklamanın amacı elektromanyetik girişime yol açabilecek radyo frekansı gerilimlerinin oluşumunu azaltmaktır.

Alınabilecek ikinci önlem ise ekranlamadır. Ekranlama belirli bir bölgeyi dış elektromanyetik ortamdan izole etmek veya iç elektromanyetik ortamın dışarıya sızmasını engellemek amacıyla yapılır.

Bir diğer önlem ise bağlama yöntemidir. Bağ; iki iletken arasındaki elektriksel bağlantı olarak kabul edilirse, referans noktasının cihazın her noktasında aynı seviyede olması sayesinde elektromanyetik girişimi en aza indirgeme amaçlı olarak bağlama yöntemi kullanılır. Bu durum da bağlantıların mükemmel olmasına yani düşük empedanslı bir devre tasarlanmasına bağlıdır.


Alınabilecek bir başka önlem, filtrelemedir. Filtreler, iletkenler üzerinden yayılan elektromanyetik girişimi engellemek amacıyla tasarlanabilirler. Bu doğrultuda her devreye özel bir filtre devresi de tasarlanabilir.



Alınabilecek son önlem ise kablolamadır. Kablo, elektromanyetik enerjiye ulaşacağı yüke kadar kılavuzluk eder. Sistemin en uzun parçalarını oluştururlar ve bundan dolayı EMI gürültüsünün ortamdan alınıp verilmesinde etkin birer anten görevini üstlenirler.

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) Nedir?

Elektromanyetik uyumluluk, elektromanyetik enerjinin yaratılması, iletilmesi ve alınması durumlarında sağlanan ve elektromanyetik açıdan bir girişim oluşturmayacak her türlü etki olarak tanımlanabilir.

Oluşan standartlar sonucunda bir elektronik ürünün pazarlanabilmesi açısından elektromanyetik uyumluluk çok önemli bir kriter haline gelmiştir.
Eğer bir ürün herhangi bir ülkenin elektromanyetik uyumluluk koşullarını sağlamıyorsa, ürün o ülkede satılamaz



Teknolojinin gelişimi sonucunda, elektronik cihaz veya sistem tasarımında elektromanyetik uyumluluk, diğer geleneksel tasarım kriterleri kadar önemli bir tasarım kriteri haline gelmiştir.

1996 yılından itibaren EMC standartları elektronik cihazlar için zorunlu hale getirilmiştir. Bu yüzden ürünlerini satmak isteyen üreticilerin çeşitli testlerden geçen cihazlarına "CE" işaretini koymaları gerekmektedir.

EMI ve EMC Doğrulama Testleri

Elektromanyetik uyumluluk ve girişim konusunda hem cihaz seviyesinde hem de platform ve sistem seviyesinde çeşitli testler mevcut. Bu testlerde kullanılan ölçütler de EMI - EMC Standartları olarak belirlenmişlerdir. Bu standartlar ürünün elektromanyetik olarak kalitesini belirleyen başlıca unsurlardır. Standartlarda iki önemli unsur yer alır:

► Test sınır değerleri.
► Test yöntemleri.

Askeri cihazlar için ayrı standartlar mevcut iken ticari cihazlar için de ayrı standartlar mevcuttur. EMI - EMC testinin iki yönü vardır:

► Emisyon
► Alınganlık ( Bağışıklık )



Emisyon testleri de 2 farklı yol ile yapılır. İlk olarak iletkenlik yoluyla yapılan emisyon testlerinde cihazın veya sistemin akım ve gerilim parametreleri ölçülür. Bu parametreler ölçülürken de akım probu ile akım, LISN ( Line Impedance Stabilization Network - Hat Empedansı Sabitleyici Şebeke ) ile de gerilim ölçülür.



Işıma yoluyla emisyon testlerinde ise elektrik alan ve manyetik alan ölçülür. Ölçüm yöntemi olarak da elektrik alan antenleri veya halka antenler kullanılır. Bikonik antenler ( 30 - 300 MHz), Log - periyodik antenler ( 300 - 200 MHz) veya Huni antenler ( 2.000 - 18.000 MHz) de kullanılabilir.

EMI Alıcı kullanarak da tüm bu ölçümler çok daha kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bunun yanı sıra elektrik alan probu kullanarak da yüksek alanların ölçümü de sağlanabiliyor.

Tüm bu testlerde kullanılan 4 farklı test ortamı bulunmakta:

► Ekranlı Oda
►Yarı Yansımasız Oda
► Tam Yansımasız Oda
► Açık Saha Test Alanı



Ekranlı oda, dış elektromanyetik ortamdan yalıtılmış bir alandır. Faraday kafesi bunun en büyük ve ilk örneğidir. Yansımasız oda ise duvarlarında elektromanyetik dalgayı soğurucu malzeme bulunan alandır.

[koralp]

EMC TESTİ

Çevremizde elektromanyetik alanların etkisi hızlı şekilde artmaktadır. Tüm çevremiz elektrikli ve elektronik ürünler, enerji hatları, elektrik kabloları vs. ile çevrilidir. Kaçınılmaz olarak yaşam yerlerimiz, caddeler, taşıtlar, giderek daha fazla sayıda elektronik cihazın bir arada, daha yakında ve ortak yaşamasını zorunlu kılmaktadır.
Tüm bu cihazlar hem birbirini olumsuz etkilemeden çalışmak hem de canlılara olumsuz etki yaratmamak zorunda.
Sadece evimizde kullandığımız elektronik cihazları yada hastanede teşhis,tedavi amaçlı kullanılan cihazları düşündüğümüz zaman tüm bu cihazların birbirlerinden etkilenmeden doğru şekilde çalışmasının hayati önemini görebiliriz.
Burada karşımıza ürün güvenliğinin sağlanması konusunda Elektromanyetik Uyumluluk Yönetmeliği çıkar.
Genel olarak, EMC TESTİ iki kategoriye ayrılabilir:
Bağışıklık testi – bir cihazın elektromanyetik gürültüye ve diğer bozukluklara maruz kaldığında nasıl tepki vereceğini ölçer. Bu testlerin amacı, cihazın beklenen çalışma ortamında kullanıldığında amacına uygun olarak çalışacağı konusunda makul bir güvence sağlamaktır.
Emisyon testleri – normal çalışma sırasında bir cihaz tarafından üretilen elektromanyetik gürültünün miktarını ölçer. Bu testlerin amacı, cihazdan kaynaklanan emisyonların, o cihaz türü için tanımlanan ilgili limitlerin altında olmasını sağlamaktır. Bu da, cihazın beklenen çalışma ortamında çalışan diğer cihazlara zararlı parazite neden olmaması için makul bir güvence sağlar.
Yasal uygunluk ve durum tespiti, elektronik cihazların bir veya her iki test tipine tabi olmasını gerektirir.
Makineler:
Gelişen teknoloji makineleri sürekli olarak elektronik ve yazılım teknolojisi ile birlikte gelişime tabi tutar. Bu sebeple artık birçok makine , Makine Emniyeti Yönetmeliğinin yanı sıra Elektromanyetik Uyumluluk Yönetmeliği kapsamına da girmektedir. Makineler kullanım alanlarına göre EN 61000-6-1,EN 61000-6-3 VEYA EN 61000-6-2,EN 61000-6-4 Standartlarına göre emc ve emi testleri yapılması zorunlu haldedir.


Tüketici Malları :
Mikrodalga fırınlar, cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve uydu TV yemekleri gibi tüketici ürünleri, EN 55014-1 ve EN 55014-2 Standartları kapsamında emc ve emi testleri yapılmak zorundadır.
Tıbbi cihazlar:
EMC testi, tıbbi cihaz imalatında riskin yönetimi için kritik öneme sahiptir. Cihazlar, parazit veya gürültüye maruz kalmadan yakın ortamlarda birlikte çalışabilir olmalıdır. FDA, tüm tıbbi cihazların uygun FDA Gözden Geçirme Kılavuz belgesi veya Avrupa IEC 60601-1-2 standartlarına göre EMC testine tabi tutulmasını şart koşar. AB’de tüm tıbbi cihazlar, EN 60601-1-2’ye göre hem bağışıklık ve emisyon testi gerektiren CE işaretine sahip olmalıdır.

Askeri Cihazlar:
MIL-STD-461, elektromanyetik duyarlılık ve emisyon testleri de dahil olmak üzere askeri ekipman için EMC test gereksinimlerini özetlemektedir. MIL-STD-461 nispeten sıkı elektromanyetik uyumluluk şartları içerir. MIL-STD-461 ile uyumlu cihazlar genelde FCC, DO-160 ve diğer aviyonik ekipman, tüketim malları ve diğer ürünler standartlarını karşılamak için iyi konumlandırılmışlardır.
EMC Test Rutinleri:
Belirli bir EMC testi rutini, test edilen cihazın niteliği, amaçlanan uygulaması ve kullanımını düzenleyen mevzuat şartlarına göre belirlenir. EMC testiyle simüle edilen elektromanyetik olaylar şunları içerir:
*Elektrik tellerinden yayılan gibi manyetik alanlar
*Elektrik kesintisi veya diğer elektrik kesintileri nedeniyle oluşan gerilim çukurları
*Yıldırım çarpması nedeniyle elektromanyetik dalgalanmalar
*İletim ve yayılım bozulmaları
*Statik elektriğe bağlı elektrostatik boşalmalar
*Örneğin elektrik şalterleri, motorlar ve röleler, flüoresan lamba balastlarının neden olduğu hızlı geçişler.
Yukarıdaki koşulları simüle etmek ve test edilen bir cihazın bunlardan kurtulma yeteneğini belirlemek için geniş bir ekipman yelpazesi kullanılır.
2014/30/AB ELEKTROMANYETİK UYUMLULUK YÖNETMELİĞİ

Bu Yönetmeliğin amacı, donanımın elektromanyetik uyumluluğunu düzenlemek ve donanımın yeterli bir elektromanyetik uyumluluk seviyesine uyacak şekilde piyasanın işleyişini sağlamaktır.

Herhangi bir cihaz veya sabit tesisat yönetmelik kapsamında girmektedir. Kapsam dışı olanlar:

resmi gazete ile ilgili görsel sonucu

Bu Yönetmelik;

a) 24/3/2007 tarihli ve 26472 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan Telsiz ve Telekomünikasyon Terminal Ekipmanları Yönetmeliği kapsamında bulunan donanımı,

b) Hava aracı, motor, pervane ve haberleşme cihazları dâhil uçuşta bir hava aracını işletme veya kontrol etmekte kullanılan veya kullanılması amaçlanan her türlü alet, gösterge, ekipman, mekanizma, parça, teçhizat, donanım veya yazılımı ile gövde, motor veya pervanenin bir parçası olan veya hava aracını yerde manevra yaptırmakta kullanılan ekipmanları,

c) Piyasada bulundurulmamak kaydıyla amatör telsizciler tarafından kullanılan telsiz donanımı, (Amatör telsizciler tarafından takılacak bileşenlerin tümü, amatör telsizciler tarafından tadil edilen ve bu amatörler tarafından kullanılmak üzere tadil edilen ticarî donanım, piyasada bulunan donanım olarak kabul edilmez.)

ç) Telsiz ve telekomünikasyon donanımı ve diğer donanımın tasarlanan şekilde çalışmalarını mümkün kılan seviyeyi aşan elektromanyetik emisyon üretme veya buna katkıda bulunma kabiliyeti olmayan donanımı,

d) Normal kullanımına bağlı olarak ortaya çıkan elektromanyetik bozulma sonucunda kabul edilemez performans kaybı olmaksızın çalışan donanımı,

e) Profesyonellere yönelik, yalnızca araştırma ve geliştirme tesislerinde bu amaçlar doğrultusunda özel olarak üretilmiş değerlendirme kitlerini,

kapsamaz.



EMC TESTİ STANDARTLARI

CISPR 11
CISPR 14-1
CISPR 14-2
CISPR 15
CISPR 22
CISPR 24
EN 55011
EN 55012
EN 55014-1
EN 55014-2
EN 55015
EN 55022
EN 55024
ENV 50204
EN 55103-1
EN 55103-2
IEC/EN 60601-1-2
IEC/EN 60945
IEC/EN 61000-3-2
IEC/EN 61000-3-3
IEC/EN 61000-4-2
IEC/EN 61000-4-3
IEC/EN 61000-4-4
IEC/EN 61000-4-5
IEC/EN 61000-4-6
IEC/EN 61000-4-8
IEC/EN 61000-4-11
IEC/EN 61000-6-1
IEC/EN 61000-6-2
IEC/EN 61000-6-3
IEC/EN 61000-6-4
IEC/EN 61326-1
IEC/EN 61547
ICES-003
FCC Part 15
FCC Part 15
FCC Part 18

[artemis99]

EMC (CE) İthalat denetimlerini TSE denen iğrenç kurumun yaptığı, tek bir ürün incelemesi için 1300TL, test raporlarına bakmak için de 1600TL para söğüşlediği nalet şeydir. Bu masraflar ürün maliyetine eklenir ve tüketiciye aynen yansıtılmaktadır. Bundan da haberiniz olsun bari. Yurtdışından aldığınız elektronik eşyanın neden buradan çok daha ucuza oluyor'un yanıtı aynı zamanda.