Det finns många fällor att gå i innan man har kan få sin konstruktion EMC godkänd. I ett seminarium nyligen demonstrerade Rohde & Schwarz lämpliga instrument och metoder för att snabbast komma fram till en EMC-godkänd produkt.

50 procent av inlämnade mätobjekt uppfyller inte EMC-direktivet! Uppgiften kommer från Intertek Semco AB (anmält organ, notified body).

Det berättade Kenneth Rasmussen, applikationsingenjör med specialisering på EMC, oscilloskop och vektor-nätverksanalysatorer (VNA).

Kenneth Rasmussen

Eftersom så få inlämnade prototyper klarar skärselden när de lämnas in för test hos ett EMC-mäthus finns det all anledning att göra sin läxa först. Det finns goda möjligheter för konstruktören att själv mäta och ändra i konstruktionen dessförinnan. Men vilka instrument och mätmetoder skall man tillämpa för ”pre-compliance”?

Fyra huvudtyper av instrument
Kenneth Rasmussen rekommenderar fyra huvudgrupper att välja mellan: Spektrumanalysator, mätmottagare, oscilloskop eller realtids spektrumanalysator.

Mätsignalerna från dessa instrument kommer från antingen en närfältsprob för strålade störningar, eller strömprob för ledningsbundna störningar.

För att upptäcka även mera sällan återkommande störningar kan det bli nödvändigt att öka sveptiden och antalet presenterade punkter på skärmen. En tumregel är att ledningsbundna störningar  kräver minst 20 ms sveptid för mätningar på 50 Hz-nät eller 16,7 ms för 60 Hz nät.

Såväl oscilloskop som spektrumanalysatorer kan ge spektrum och vattenfallsdiagram. Det senare kan avslöja intermittenta störningar.

Men det finns en ännu bättre typ av instrument, nämligen realtids spektrumanalysator. Svagheten hos spektrumanalysator och oscilloskop med FFT-möjlighet ligger i att spektrum inte avsöks kontinuerligt på grund av tidsluckor i datainsamlingen. En realtids spektrumanalysator ger en mycket bättre insikt i hur störningar uppträder tack vare oavbruten datainsamling. Bland instrumentet avslöja såväl AM- som FM-modulerade störningar.

Överst ser vi spektrum i realtid. Därunder presenteras visas spektrum som vattenfall (vertikal tidsskala) där man ser att störningarna är såväl AM- som FM-modulerade.  

Frifältsmätning
Den konstruktör som skall optimera sin prototyp inför en EMC-kvalificering har ofta inte tillgång till en skärmad mätkammare. Så frågan är: Går det bra att mäta ändå?

Kenneth Rasmussen visade hur kan vara möjligt. Med den använda mätantennen mäter man först upp bakgrundsbruset och lagrar mätdata i instrumentets minne. Därefter mäter man testobjektet och kan så jämföra och se skillnader gentemot den första mätningen.

Normalt gör man en frifältsmätning med en logperiodisk antenn på 10 m mätavstånd. Men mätningen kan även förenklas. I exemplet nedan mäts en LED-lampa med en kort vertikalantenn på 0,5 m avstånd i en frifältsmätning.

Den gröna kurvan visar bakgrundsbruset. Vi ser att testobjektet orsakar störningar (blå kurva) som överstiger tillåten gräns.

Krav och standarder
Martin Randrup Villadsen, som tidigare var ansvarig för EMC-delen av Force Technology (tidigare Delta) i Aarhus, arbetar idag som specialist på EMC-lösningar Rohde & Schwarz i Norden.

Martin Randrup Villadsen

Utgångpunkten i hans presentation var frågan om varför man skall satsa på möjligheter till egna EMC-mätningar. Det finns två enkla svar på det:

– Vi måste uppfylla de krav som det legala regelverket ställt upp och vi vill minimera bakslag från sista steget inför ett godkännande.

Kraven är utformade i olika nivåer:
* Basstandarder som CISPR 16-serien, EN/IEC 61000-4, ISO 11451-x/11452-x-serierna
* Generisk standard som EN/IEC 61000-6
* Produktstandarder som CISPR 11,12,14,15,25, 32… , EN61800-3,61326, EN 50130 …
* Tillverkarstandarder från företag som BMW, Volvo, Simens…
När man har kommit fram till vilka krav man bör följa är det dags att välja på vilken nivå man mäta. Ytterst handlar det om att välja graden av mätosäkerhet kontra risken för att inte komma ut på marknaden i tid.

Välj ambitionsnivå
För att höja chansen till att så småningom uppfylla EMC-kraven kan man börja med att leta störningar med ett oscilloskop anslutet till en närfältsprob eller en strömprob.

Mätningarna ger dock hög osäkerhet. De följer inte standadiserade metoder och är inte jämförbara med testhusens mätningar. Jämfört med pre-compilance eller full-compilance är risken större att inte lyckas.

Pre-compilance bättre
Jämfört med testhusens avancerade mätrum och mätutrustning kan satsningen på pre-compliance göras till en rimlig summa pengar. Metoderna är desamma och resultaten är jämförbara. Mätningarna kan genomföras relativt snabbt. Framför allt behöver man inte ”gå utanför huset” under utvecklingsfasen.

Men pre-compliance innebär också en kompromiss när det gäller möjligheter och mätmöjligheter, t ex med avseende på mätkammare och mottagardetektorer. Det finns fortfarande en risk för att man inte skall passera ett godkännande vid de slutliga testet av EMC-kompabilitet.

Full compliance
Dyrast är att satsa på mätningar enligt ”full compliance”. En sådan mätning resulterar i låg mätosäkerhet och genomförs med mäthall och mätutrustning enligt standard. Har man sådana egna möjligheter behöver inte testobjektet lämna verksamheten under konstruktionsfasen. Risken att inte passera slutprovet inför godkännande är låg.

– Men låg osäkerhet i mätningarna, högklassig utrustning och stora möjligheter är dock inte en garanti för att lyckas! Avgörande kan vara erfarna specialister som behärskar området EMC, poängterar Martin Randrup Villadsen.

Filed under: Matteknik, Utländsk Teknik