Источник:http://www.metatechcorp.com/EMC.html

Переведено с английского (Троян Иван Геннадиевич)

Стратегия электромагнитной совместимости в будущем

Умение достигать электромагнитной совместимости становится все более сложным с быстрым развитием новых электронных устройств и технологий. Этот документ рассматривает и определяет статус ЭMC сегодня, обсуждает тенденции ближайшего времени, и предлагаются стратегии для решения проблем ЭМС в будущем.

1. Что такое электромагнитная совместимость (ЭМС)?

Большинство энергетиков понимают электромагнитную совместимость, описывая состояние, когда электромагнитные излучения, производимые природным явлением и другими электрическими и электронными устройствами, не вызывает помех в электронных устройствах и системах. Разумеется, чтобы достичь этого состояния, необходимо уменьшить излучения из источников, которые являются контролируемыми, повысить устойчивость оборудования, которое уязвимо к этим воздействиям, или сделать и то, и другое. Очень важно понять, что ЭMC определяется как абсолютно не мешающее явление. Следует учитывать, что излучения из различных источников переменные (например, грозовые импульсы на линиях электропередач варьируются в зависимости от уровня молнии и её удаленности от дома или офиса). Кроме того, устойчивость определённого оборудования может варьироваться (например, вынужденные напряжения в электрической цепи зависят от угла падения и поляризации падающего ЕМ поля). Это изменение заканчивается, когда найден баланс между устойчивостью и излучением для конкретного вида помех во избежание проблем в большинстве, но не во всех случаях, представляющие интерес. Попытка устранить все проблемы (за счет снижения излучения и повышения устойчивости) может вызвать высокие затраты для промышленности и может приостановить появление новых технологий. Например, снижение мощности передатчика сотовых телефонов, с тем чтобы потребители могли класть сотовые телефоны поверх любого электронного оборудования может поставить под угрозу эффективность и экономическую эффективность систем сотовых телефонов. С другой стороны, требование, чтобы все электронные оборудования действовали без отказа на уровне 50 В/м поставит финансовое бремя для большого спектра оборудования. Хороший компромисс заключается в том, чтобы предупредить потребителей, хотя специальные меры могут потребоваться, в случае сбоев могут вызвать угрозу безопасности человека.

2. Какие проблемы электромагнитной совместимости в ближайшем будущем?

На сегодняшний день ведутся важные тенденции в технологии, что, по всей вероятности, сохранится в будущем. Самой очевидной из них является увеличение плотности микропроцессоров в домах, предприятиях, заводах и транспортных средствах. Для ясности, это обсуждение поделем на две части - стационарные и мобильные микропроцессоры. Стало, совершенно очевидно, что многие наши электроприборы становятся "умными", с применением микропроцессоров. Теперь есть возможность купить холодильник, в котором встроен компьютер. Планируется расширение данного устройства до такой степени, что он будет знать, когда последняя банка горчицы была использована, и затем заменет для вас через Интернет. Хотя это, казалось бы, не представляет проблему, если учесть, что ЭMC основана, в частности, на физических расстояниях между эмитентами и "жертвами", тот факт, что будет больше эмитентов и "жертв" в том же пространстве, вызывает беспокойство. Будет ли знать потребитель, что разделение установленного оборудования может уменьшить проблемы помех? Хотя проблема встроенных микропроцессоров может быть разрешима, когда большое количество передвижных передатчиков вводятся в установленное пространство? Конечно есть сотовые телефоны, которые будут быстро развиваться, переходя от одного поколения к следующему. Однако сейчас существует возможность установить новые передатчики, которые можно поместить практически в каждом элементе электроники - Bluetooth технологии. Bluetooth имеет спецификацию для смены частоты, использующий технологию ISM в диапазоне2,4 ГГц с помощью которого производится автоматический обмен между электронными устройствами в пределах примерно 30 метров. Технологии Bluetooth на данный момент приняты в более 1200 компаний во всем мире, и предполагается, что к 2004 году, 400 млн. устройств будут использовать Bluetooth. Хотя совершенно очевидно, что устройства, предназначенные для использования Bluetooth должны нормально работать при повышении радио сигнала. Является неясным, будут ли другие устройства, не предназначенные для Bluetooth функционировать без помех. Другой аспект проблем в будущем является постоянное увеличение частоты эксплуатации новых изделий. Хотя мобильные технологии свыше 1 ГГц и Bluetooth будет функционировать на частоте 2,4 ГГц, есть и другие продукты, касающихся спутниковой связи вблизи 10 ГГц и автомобильных радаров работающие на частоте выше 40 ГГц. Хотя новые частоты сами по себе не являются безопасными, в одном конкретном аспекте это увеличение может быть проблемой. В частности, более высокие частоты имеют меньшую длину волны и способны проникать через оборудование, дополнительные швы и отверстия гораздо проще, чем в более низком диапазоне частот. Так, например, волна на частоте 100 МГц составляет 3 метра, 1 ГГц равна 30 см и 10 ГГц - 3 см. Для 2 - см длины шва - 1 мм металлического корпуса, затухание каждого этого поля 3 см от проема 79, 59 и 39 дБ, соответственно. В дополнение к этому росту тревожной обстановки с увеличением частоты разработка новых микропроцессоров, работающих на тактовую частоту 1 ГГц сегодня предоставляет возможность более непосредственного вмешательства в функционирование электронных систем и устойчивости к излучениям. EMC стандартизации процесса был очень хорош в испытании методов оценки приемлемости оборудования и малых систем. С другой стороны, было трудно разработать стандартные методы для оценки устойчивости крупного оборудования или систем, которые устанавливаются впервые. Размеры - очень важный фактор, поскольку испытания стоят дорого, и устойчивое тестирование в открытом поле требует больших испытательных генераторов и производит "угрозы" для другого оборудования, не в стадии тестирования. Даже в случае с излучениями, очень сложно установить уровень излучения от конкретной единицы оборудования, которое уже было установлено на заводе. Еще одно новое беспокойство касается аспектов безопасности электромагнитных полей; есть по крайней мере две области, к которым это относится. Во-первых, это так называемые области EMF (очень плохой экран для электромагнитного поля, который в данном случае означает воздействие ЭМ полей на здоровье людей). Совсем недавно EMF на ICNIRP (Международная Комиссия по неионизирующей радиационной политике) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) привели к инициативе в ИПК для поддержки этих организаций посредством создания эталонов. Второй сферой, является возможность нанесения электромагнитных помех электронным системам которые могут выйти из строя и вызвать опасности (например, мобильный телефон на промышленном заводе может причинить вред). В ЭMC стандартизации процесса, как уже отмечалось ранее, получение баланса ЭМС между эмитентами (за счет уменьшения количества помех) и потенциальными жертвами (повышение устойчивости), является постоянной проблемой. Этот процесс стал более сложным из-за быстрой смены технологий . Это приводит к тому ,что нужен очень короткий промежутка времени для ЭMC органов по стандартизации для оценки воздействия новых технологий для обеспечения ЭМС. Когда время изготовления продукта станет короче, чем время, необходимое для разработки стандарта, могут возникнуть проблемы. Кроме того, когда компания разрабатывает новые электронные продукты и технологии, не участвующие в процессе стандартизации, существует большая вероятность конфликта ЭMC. Наконец, имеются структурные проблемы в стандартизации самого процесса, которые могут вызвать трудности в ближайшем будущем. Во-первых, существует проблема доступности ЭMC экспертов во всех областях, от разработки продуктов до стандартизации. Лицам, причастных к дисциплине электромагнетизма известно, что всё меньше количество инженеров получают высшее образование с этими полномочиями. Многие, кто работал в этой области близятся к пенсии, а некоторые не имеют опыта управления в области стандартизации. Вторая проблема заключается в самих органах по стандартизации. С цифровой революцией, все хотят электронную копию последнего стандарта. Из-за финансовых соображений ИОК, их национальные комитеты нуждаются в средствах от продажи стандартов, чтобы поддержать их организацию. Альтернатива заключается в том, чтобы национальные комитеты установили больше ежегодную плату за операции, однако существует значительное сопротивление этой идее. На самом деле в Соединенных Штатах рецензенты стандартов недавно попросили заплатить годовой членский взнос на участие в USNC; это привело к потере участников, которые добровольно посвящают свое личное время пересмотреть стандарты по электромагнитной совместимости, которые находятся в стадии развития.

3. Какова наша стратегия ЭМС решить эти проблемы?

Одна из основных стратегий для решения проблем ЭМС в будущем - продолжить и даже расширить направленность ЭMC стандартов МЭК. Эти усилия должны включать еще более тесное сотрудничество с ISO (международная организация по стандартизации ЭMC экспертов наиболее эффективным образом. Основные усилия необходимо приложить для развития единого набора базовых помех и испытаний электромагнитной совместимости стандартов, которые можно используется производителями. Кроме того, все три организации: МЭК, Руководство 107 в ISO и МСЭ позволит улучшить согласованность стандартов в ЭMC. Вторая стратегия ЭMC для инженеров и ученых для оценки новых технологий, которые могут оказать ЭМС воздействие. Сюда входит обзор популярной и научной литературы, как создание новых идей. При необходимости, как в АСЕС МЭК или других органах по стандартизации необходимо организовать встречи или семинары, узнав о потенциальных конфликтах. Кроме того, компаниям, занимающимся разработкой новых технологий следует обращаться в органы по стандартам по поводу рекомендаций относительно путей, чтобы свести к минимуму помехи для других систем. Другой областью деятельности является активное развитие стандартизированных испытательных методов для получения помех высоких частот (свыше 1 ГГц). Текущие работы в области ИОК необходимо ускорить, реагировать на стремительное развитие новой продукции. Большее внимание должно быть сосредоточено на сложных функциональных проблемах, вызванных ЭM воздействиями, которые могут привести к потере безопасной эксплуатации. Хотя это может показаться не столь классической проблемой безопасности, способность взаимодействия электромагнитного поля с системами, которые обмениваются электронными данными в реальном времени, требует внимания экспертов ЭMC. Одна из трудностей заключается в том, что точки входа ЭM помех могут быть широко распространены по всей системе.