استانداردهای EMC چیست و چه کاربردی دارند؟
برای به حداقل رساندن تداخلات الکترومغناطیسی (Electromagnetic Interferences یا به اختصار EMI)، دستگاهها باید تحت استانداردهای EMC (سازگاری الکترومغناطیسی یا Electromagnetic compatibility) باشند. دستگاههایی که از نظر الکترومغناطیسی سازگار هستند؛ می توانند از بدترین اثرات تداخل الکترومغناطیسی بدون تداخل در عملکرد دستگاه یا عملکرد دستگاههای دیگر جلوگیری کنند. میزان خرابی محصولات مطابق با استاندارد EMC، به دلیل کاهش اثرات اختلالات الکترومغناطیسی؛ تا حد قابل قبولی پایین میآید.
اهمیت وجود استانداردهای EMC:
استانداردهای EMC، تضمین میکنند که دستگاه تداخل الکترومغاطیسی تولید نمیکند، تحت تأثیر این تداخلات قرار نمیگیرد و عملکرد دستگاه، باعث اختلال در سیستم ارتباطی اطراف آن نمیشود. علاوه بر این، استانداردهای EMC رویههای تست را برای اندازهگیری این تداخلات استاندارد میکنند تا زمینههای تکرارپذیری و مقایسه برای دیگر اندازهگیریها ایجاد شود.
خدمات کمان الکترونیک در حوزهی استانداردهای EMC:
شرکت کمان الکترونیک، به ارتقا کیفیت و کاهش تداخلات و نویزهای ناخواسته دستگاههای الکترونیکی و مخابراتی به وسیله استانداردهای EMC میپردازد. در این راستا، به بهبود عملکرد تجهیزات یک سامانه همراه چندین زیرسیستم، در مجاورت یکدیگر پرداخته شدهاست. همچنین کاهش نرخ خرابی، افزایش طول عمر، افزایش کیفیت و کارآیی دستگاه در شرایط مختلف محیطی و عملکردی از دیگر مزیتهای اجرای این استانداردها توسط تیم تخصصی کمان الکترونیک است. برای مطالعهی بیشتر پیرامون این موضوع و اخذ مشاوره؛ اینجا را کلیک کنید.
تعریف سازگاري الكترومغناطيسي (EMC):
توانايي يك دستگاه، وسيله يا سيستم با عملكرد رضايتبخش و کارکرد درست در محيط الكترومغناطيسي است (ایمنی یا تاثیرپذیری سیستم) بدون اينكه سبب كاهش كيفيت محيطهاي الكترومغناطيسي مورد نظر شود (گسیلش یا انتشار امواج الکترومغناطیسی از سیستم). لذا طبق تعریف ذکر شده، سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) از دو جنبه تاثیرپذیری (مصونیت) الکترومغناطیسی (EMS) و تداخلات الکترومغناطیسی ناشی از انتشار (EMI) تشکیل شده است.
” در حقیقت تأثیرپذیری، توانایی یک دستگاه یا مدار در پاسخ به انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته (نویز) است. سطح تأثیرپذیری یک مدار یا دستگاه، محیط نویزی است که در آن دستگاه میتواند بدون تنزل و با یک حاشیه ایمنی تعریف شده، به صورت رضایت بخشی عمل کند. نقطه مقابل تأثیرپذیری، ایمنی است. یکی از مشکلات در تعیین سطوح ایمنی (تاثیرپذیری) تعریف تنزل کارکرد است. ”
همچنین انتشار، به توانایی ایجاد تداخل یک محصول مرتبط است. هدف از کنترل انتشار، محدود کردن انرژی الکترومغناطیسی منتشر شده و در نتیجه کنترل محیط الکترومغناطیسی است که محصولات دیگر باید در آن کار کنند. کنترل انتشار از یک محصول، میتواند منجر به رفع مشکل تداخل برای بسیاری از محصولات دیگر شود. بنابراین کنترل انتشار، تلاشی برای ایجاد یک محیط سازگار الکترومغناطیسی است.
مفهوم هدایتی و تشعشعی:
تداخل از دو راه به مدار اعمال ميشود: هدايت از طريق كابل (conduction) و تشعشع الكترومغناطيسي (radiation). در حقیقت، كوپلاژ يا توسط سيمهاي ارتباطي همانند كابلهاي تغذيه و سيگنال صورت ميگيرد و يا به وسيله تشعشع الكترومغناطيسي از يك وسيله به ديگري انجام مي گیرد. مکانیزم تداخل از منبع به پذیرنده را می توان در شکل زیر یافت:
حل مسائل مدار از دیدگاه EMC:
طراحی EMC به دو روش بحرانی و سیستمی امکانپذیر است. در روش بحرانی، طراح بدون توجه به EMC فرایند طراحی و ساخت را انجام داده و آزمون را شروع میکند، یا در حالت بدتر، در تستهای میدانی، وجود مشکل گزارش میشود. اجرای راهحلها در این مراحل نهایی، معمولا پر هزینه، زمانبر و شامل قطعات اضافی ناخواسته میشود. این حالت، اغلب به روش “چاره موقتی” معروف است.
طراحان با پیشرفت مراحل تحقق محصول، از طراحی تا آزمون و تولید، با کاهش آزادی عمل و محدودیت در تعداد تکنیکهای قابل دسترس برای کاهش نویز روبهرو میشوند. در مقابل، هزینه استفاده از این تکنیکها به طور قابل توجهی افزایش پیدا میکند (مانند شکل). بنابراین رفع مشکل تداخلی در مراحل طراحی، بهتر و ارزانتر خواهد بود.
در روش سیستمی، EMC در تمامی مراحل طرح در نظر گرفته میشود؛ طراحان، مشکلات EMC را در شروع فرایند طراحی پیش بینی میکنند و الزامات طراحی را در موضوعات مختلف EMC استقرار میدهند و در مقاطع لازم، شبیه سازیها، مدلسازیها و تحلیلهای لازم را انجام میدهند و پس از رسیدن به درجهای از اطمینان، ساخت را انجام میدهند. سایر مشکلات را در فضای آزمایشگاهی و طی مراحل ساخت نمونه اولیه مییابند. سپس آزمونهای تکمیلی EMC را برای نمونههای نهایی تا حد امکان انجام میدهند. در این روش، EMC بخش مهمی در طراحی الکتریکی و مکانیکی محصول است و در نتیجه EMC باید درون محصول طراحی شود، نه این که به آن اضافه شود و این روش به صرفهتر خواهد بود. اگر حذف نویز برای یک طبقه یا بخشی از یک سیستم در زمان طراحی آن بخش مورد توجه قرار گیرد، تکنیکهای کاهش نویز بسیار ساده بوده و به راحتی انجام پذیر خواهند بود. تجربیات نشان میدهند که در صورت حذف نویز در این مرحله، طراح قادر است بیش از %90 از مشکلات نویز را قبل از مرحله آزمون دستگاه برطرف کند.
زمانی که طراحان در طراحی سیستمها مسئله حذف نویز را نادیده میگیرند، در مرحله آزمون با مشکلات نویز مواجه میشوند. زمانی که طراحان این مشکلات را ایجاد میکنند، تشخیص راههایی که باعث ایجاد این نویز شدهاند، برای آنها دشوار و پیچیده میشود. آنها معمولاً مجبور میشوند در مراحل نهایی ساخت محصول، قطعات اضافی را به مدار اضافه کنند که جزء بخشهای ضروری نیستند یا تغییراتی در طراحی و تعویض قطعات اعمال کنند. این اقدامات در نهایت منجر به افزایش هزینه، زمان و بروز خسارات دیگری میشود.
شرکت دانش بنیان کمان با بهره گیری از تیم تخصصی، استانداردهای فوق الذکر را دسته بندی و ترجمه مفهومی کرده است. همچنین گروه EMC کمان، اقدام به پیاده سازی این استانداردها در صنایع نظامی و تجاری در راستای بهبود کیفیت تجهیزات در حوزه های کاربردی EMC داشته است. لازم به ذکر است با توجه به تسلط کامل کارشناسان شرکت کمان بر روی استانداردهای EMC مشاوره های لازم به صنایع تجاری و نظامی در حوزه استانداردهای EMC نیز صورت می گیرد.
سازگاري الكترومغناطيسي (EMC):
توانايي يك دستگاه ، وسيله يا سيستم با عملكرد رضايت بخش وکارکرد درست در محيط الكترومغناطيسي است(ایمنی یا تاثیرپذیری سیستم) بدون اينكه سبب كاهش كيفيت محيطهاي الكترومغناطيسي مورد نظر شود(گسیلش یا انتشار امواج الکترومغناطیسی از سیستم). طبق تعریف، طراحان سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) را به دو جنبه تقسیم میکنند: تأثیرپذیری (مصونیت) الکترومغناطیسی (EMS) و تداخلات الکترومغناطیسی ناشی از انتشار (EMI).
تاثیر پذیری و کنترل انتشار:
تأثیرپذیری، توانایی یک دستگاه یا مدار در پاسخ به انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته (نویز) است. سطح تأثیرپذیری یک مدار یا دستگاه، محیط نویزی ای است که در آن دستگاه می تواند بدون تنزل و با یک حاشیه ایمنی تعریف شده، به صورت رضایت بخشی عمل کند. نقطه مقابل تأثیرپذیری، ایمنی است. یکی از مشکلات در تعیین سطوح ایمنی (تاثیرپذیری) تعریف تنزل کارکرد است.
همچنین انتشار، به توانایی ایجاد تداخل یک محصول مرتبط است. طراحان بردهای الکترونیک با محدود کردن انرژی الکترومغناطیسی منتشر شده، محیط الکترومغناطیسی را کنترل میکنند. این اقدام باعث میشود محصولات دیگر بتوانند بدون مشکل در این محیط فعالیت کنند. کنترل انتشار از یک محصول، می تواند منجر به رفع مشکل تداخل برای بسیاری از محصولات دیگر شود. بنابراین کنترل انتشار، تلاشی برای ایجاد یک محیط سازگار الکترومغناطیسی است.
مفهوم هدایتی و تشعشعی:
تداخل از دو راه به مدار اعمال مي شود ، هدايت از طريق كابل (conduction) و تشعشع الكترومغناطيسي (radiation). در حقیقت، كوپلاژ يا توسط سيمهاي ارتباطي همانند كابلهاي تغذيه و سيگنال صورت مي گيرد و يا به وسيله تشعشع الكترومغناطيسي از يك وسيله به ديگري انجام مي گیرد. مکانیزم تداخل از منبع به پذیرنده را می توان در شکل مقابل یافت.
حل مسائل مدار از دیدگاه EMC:
طراحی EMC به دو روش بحرانی و سیستمی امکان پذیر است. در روش بحرانی، طراح فرایند طراحی و ساخت را بدون توجه به EMC آغاز میکند و سپس آزمونها را انجام میدهد. در موارد بدتر، مشکلات در تستهای میدانی شناسایی و گزارش میشوند. اجرای راه حل ها در این مراحل نهایی، معمولا پر هزینه، زمانبر و شامل قطعات اضافی ناخواسته می شود. این حالت، اغلب به روش “چاره موقتی” معروف است.
با پیشرفت مراحل تحقق محصول، از طراحی تا آزمون و تولید، طراحان آزادی عمل کمتری خواهند داشت و تعداد تکنیکهای قابل دسترس برای کاهش نویز کاهش مییابد. در عوض، هزینههای مربوط به این تکنیکها به شدت افزایش پیدا میکند (مانند تصویر). بنابراین رفع مشکل تداخلی در مراحل طراحی، بهتر و ارزان تر خواهد بود.
روش سیستمی:
طراحان در روش سیستمی، EMC را در تمامی مراحل طراحی مد نظر قرار میدهند. آنها مشکلات EMC را در آغاز فرآیند طراحی پیشبینی کرده و الزامات طراحی مرتبط با موضوعات مختلف EMC را تعیین میکنند. همچنین در مراحل مناسب، شبیهسازیها، مدلسازیها و تحلیلهای لازم را انجام میدهند و پس از دستیابی به سطحی از اطمینان، فرآیند ساخت را آغاز میکنند. سایر مشکلات را در فضای آزمایشگاهی و طی مراحل ساخت نمونه اولیه مییابند. سپس آزمون های تکمیلی EMC را برای نمونه های نهایی تا حد امکان انجام می دهند.
در این روش، EMC بخش مهمی در طراحی الکتریکی و مکانیکی محصول است و در نتیجه EMC باید درون محصول طراحی شود، نه این که به آن اضافه شود. این روش به صرفه تر خواهد بود. اگر حذف نویز برای یک طبقه یا بخشی از یک سیستم در زمان طراحی آن بخش مورد توجه قرار گیرد، تکنیکهای کاهش نویز بسیار ساده بوده و به راحتی انجام می پذیرد. تجربیات نشان می دهند که در صورت حذف نویز در این مرحله، طراح قادر است بیش از %90 از مشکلات نویز را قبل از مرحله آزمون دستگاه برطرف کند. از سوی دیگر اگر سیستمی بدون توجه به مسئله حذف نویز طراحی شده باشد، در اغلب موارد، درمرحله آزمون، مشکل نویز خواهد داشت. در این زمان پی بردن به این که کدام یک از راه های مختلف نویز در ایجاد این مشکل سهیم هستند، آسان و واضح نخواهد بود.
در مرحله نهایی ساخت محصول، طراحان معمولاً قطعاتی اضافه میکنند که جزء بخشهای ضروری مدار نیستند، یا تغییراتی در طراحی و تعویض قطعات ایجاد میکنند که باعث افزایش هزینه، زمان و خسارات دیگر میشود.