Oppgave 1 a)1 b)3 c)2 d)3 e)3 f)2 g)3 h)2 i)1 j)2 k)1 l)2

Transkript

1 1 Løsningsfoslag EMC-eksamen Oppgave 1 a)1 b)3 c)2 d)3 e)3 f)2 g)3 h)2 i)1 j)2 k)1 l)2 Oppgave 2 a) En geneisk standad e en geneell standad som bukes nå det ikke foeligge en poduktstandad. EN581 e den geneiske standaden fo emisjon og EN582 e standaden fo følsomhet. b) En lysegulato e ikke et podukt som må godkjennes av et teknisk kontollogan. Det billigst vil væe å lage en selvsetifiseing hvo skive en eklæing hvo en sie at poduktet e i samsva med EU-eglene. Nå det e gjot kan en sette -meket på poduktet. Det e gunn til å to at fima ha lignende podukte på makedet slik at en ha god kontoll på konstuksjonen. Det vil væe natulig å utføe målinge på "labben" slik at målingene samsvae med det en ha målt på tidligee podukte. c) En LISN (Line Impedance Stabilising Netwok) bukes nå en måle ledningsbundet støy. Fodi det elektiske nettet ha foskjellig impedans e det viktig å ha "et standad nett" fo å få epetebae målinge. En LISN søge fo denne standadimpedansen. d) Foskjellige jodingssysteme: Enkeltpunkt-joding vil si å føe alle jodfobindelse sepaat til et felles jodingpunkt (stjenenett). Det fungee ba på lave fekvense. I digitale ketse og ved høyee fekvense e det vanlig å buke flepunkt-joding. Dette utføes ofte som et maskenettvek hvo en ha flee veie til jod fo å få lav impedans. Hybid-joding vil si en kombinasjon av de foegående metodene ved hjelp av eaktive komponente. I systeme som ha en viss utstekning (med lange kable) kan det lett bli potensialfoskjelle. Det kan da gå stoe stømme desom en ha jodsløyfe. Dette han en løse ved buk av kondensatoe. Disse blokkee likestøm og lave fekvense, men kan på høyee fekvense gi en effektiv joding (flepunkt-joding) som kotslutte jodsløyfe (se figu 5.6 i læeboka). e) Det e flee vikningsmekanisme nå det gjelde skjeming. Nå en e.m. bølge møte en elektisk ledende plate vil vi ha to mekanisme. Den ene mekanismen e efleksjon. Det e avhengig av impedansfoskjell mellom fitt om (377ohm) og platas impedans (gitt av bl.a. ledningsevne) ved den aktuelle fekvensen. Ved lave fekvense vil det magnetiske felt ikke eflektees i sælig gad. Videe vil vi ha absopsjon i mateialet. Det vil væe avhengig tykkelsen og metallets "skinndybde" (gitt bl.a. pemeabiliteten) ved den aktuelle fekvensen. Nå en e.m. ha kommet gjennom plata, vil vi også ha en nytt efleksjonstap (e-efleksjon)i ovegangen plate til luft. Nå det gjelde LF magnetfelte e de vanskelige å skjeme seg mot. En buke et ì-metall (dvs høy pemeabilitet). Det fungee slik at det magnetisk feltet samles i ì-metall (ikke efleksjon elle absopsjon i vesentlig gad). (s.236) f) EMC e at - appaatet ikke fostye ande appaate elle seg selv - appaatet ikke la seg fostye av ande appaate. Oppgave 3

2 2 Fokla hvofo den konstuksjon på figuen unde e dålig med hensyn på støy inn og ut via nettkabelen. Figuen vise et skjemet kabinett med hovedbyte fo nettspenning, nettfilte og stømfosyning (switch mode). Nettledning Bakpanel Stømfosyning Nettfilte Nettbyte Fontpanel Lag en skisse (buk figuen ove) og gjø de foandingene du synes bø gjøes. Konstuksjonen e så dålig fodi vi komme inn med en uskjemet nettkabel. I tillegg e det kot avstand mellom nettkabelen og stømfosyningen. Det vil væe en viss sjanse fo kobling mellom disse utenom filteet. En bede løsninge vil væe å plassee nettfilteet som den føste komponenten og så nettbyteen (helst på bakveggen). Se figuen unde. nettkabel Nettbyte bakpanel nettfilte stømfosyning FRONT Oppgave 4 a) Vi få spenningsfall ved IC1 pga. at stømmen til IC2 gå gjennom de samme ledene som IC1. Impedansen til venste fo IC1 vil bestemme spenningsfallet. b) Lengden på ledningsbanene som foåsake spenningsdopp mellom IC1 og IC2, 1+1=11cm Resistans i ledeen, R = 11mm 1[mÙ]/[mm] = 11mÙ Ohmsk spenningsfall i ledeen : U = R I =,11Ù 4mA = 4,4mV Induktans i ledeen : L = 11mm 1[nH]/[mm] = 11nH Spenningsfall pga. av induktans: U = L di/dt = (4 1-3 )/(6 1-9 ) =,733V

3 3 c),733v -,733V 4mA 1ns ma 6ns 6ns t d) A 2dB/decade f=1/(πt ) 1/T f Det e ikke sagt noe om epetisjonsfekvens. Det vi kan si e at fekvensspekteet avta med 2dB/dekade til fekvensen f =1/(ð t ) = 53 MHz som e gitt stigetiden t. Ette dette punktet avta fekvensspekteet med 4dB/dekade. e) Beegn maksimal induset spenning i antenna nå ketskotet utsettes fo et elektomagnetisk felt (fa en 9MHz mobiltelefon) med elektisk feltstyke E=5V/m. Sva: Induset spenning i sløyfa: U i f A E π 6 4 = = , 283V dφ d[ H( t) A] Utledning av fomelen: Ui ( t) = = = dt dt Anta at: H( t) H dh = sin( 2π ft ), = 2π Hˆ cos(2 π ft ), dt Ui ( t) = A f H π ( t )cos( 2π ft ) = U cos( 2 ft A dh dt

4 4 ˆ ˆ = ˆ ˆ E E U i A 2π f H( t) hvo H = =, Z e fittomsimpedansen, 377Ω Z 12π E Ui = A 2π f = f A E 12π f) Nå vi få et jodplan vil sløyfa vå bli vesentlig eduset. Den va oppinnelig 3cm 2 mens den vil nå bli ca 14cm,16cm = 2,2 cm 2. Lengden på ledeen bli ca 14cm. Regne lengden fa pinne 7 på den ene IC'en opp til knekken på signalledeen og til jodpinnen (7) på den ande IC'en (2+1+2). Lengden av ledeen multipliset med avstanden til jodplanet. Da induset spenning e poposjonalt med sløyfeaealet, vil induset spenning bli: U =,28[V] 2,2/3 =,21[V]. g) Jodplanet vil gjøe at spenningsdoppet bli mye minde p.g.a. at bedden på ledeen bli mye støe. Både ohmske motstand og induktans edusees. Videe vil sannsynligvis ikke stømmen gå samme veien slik at påvikning mellom disse to pinnene ikke vil bli så sto, men hvodan stømmen gå i et jodplan e vanskelig å foutsi. OPPGAVE 5 Feltstyken e omvendt poposjonalt med avstanden: 1/. 5 1,5 E,5 m =,5mV / m = 5 V / m, I avs tan d 1mete : E = = 75 1 Omegnet til dbv/m vil feltstyken væe: E = 2 log 75 = 37,5 dbv/m Elle: 1 V / m Vi se at dette e litt ove kavet 37 dbv/m. Appaatet våt holde ikke kavet ette den målingen som e gjot. Nå komme det an på om målingene e gjot i et godkjent laboatoium. Desom vi ha gjot en måling selv på en ikke godkjent lab. kan måling bae væe etningsgivende. Men det tyde vel på at vi bø gjøe noe fo å fobede appaatet. OPPGAVE 6 Svakhete ved konstuksjonen: 1. Posessobussen e koplet via båndkabel til toppkotet, og dette gi stoe sløyfeantenne som dels kan gi emisjon, dels e følsomme fo høyfekvent innståling (ESD, bust, RF). Hele tastatufeltet ha fobindelse med bussen og danne toppkapasitansen til en jodplanantenne de bunnkotet danne jodplanet. Kabellengden tilsvae en kvatbølge ved ca. 3MHz og med toppkapasitans vil kabelen væe en svæt effektiv antenne alleede fo fekvense unde 1MHz. 2. Tilledninge til begge side av bunnkotet e ugunstig. Med minde bunnkotet ha gjennomgående jodplan elle stå i et metallkabinett, e det umulig å få til en lavimpedanset jodfobindelse mellom filtekomponentene i kotets to ende. I tillegg til å oveføe ledningsbundet støy, vil tilledningene defo fungee som en dipolantenne som kople oppfangede signale inn til posessoketsene på bunnkotet ved at jodstømmen gi spenningsfoskjelle mellom kotets to ende. 3. Uskjemet kabinett kan lett gi pobleme desom den innvendige elektonikken ikke ha gode nok EMC-egenskape.

5 5 4. Ketsutlegget på kotene kan væe ugunstig utfomet med dålige avkoplinge og stoe stømsløyfe. Altenative fo fobeding: 1. Skjeming av kabinettet, ingen ending av elektonikken Bytte til metallkasse elle Metallisee plastkabinettet. Viktige punkte ved skjemet kabinett "Tett" kabinett; De stoe åpningene fo display og tastatu må deles opp, fo eksempel med et tådnett elle ved å skjæe ut åpning bae fo hve tast. Muligens inneholde tastatuet en ledende folie som kan jodes. Det kan bli nødvendig å avkople hve tast med en liten (1pF) kondensato. Skjøtene mellom kabinettets ove- og undedel må ikke ha kontaktløse stekninge på me enn noen cm lengde. Begge bunnkotets to ende bø jodes diekte til kabinettet (metalliseingen) fo å sike lavimpedanset jod mellom de to kabelinnføingene. 2. Ending av elektonikken, uendet kabinett Topp- og bunnkotet lages hve fo seg med gode EMC-egenskape (små stømsløyfe fo høyhastighets data, helst sammenhengende jodplan, plassee støyende ketsfunksjone fo seg selv på kotet). Sett av plass på pintet fo innlodding av avkoplingskondensatoe alle stede det kan tenkes å væe nødvendig. Unngå om mulig høyhastighets databussfobindelse mellom topp- og bunnkot. Buk skjemet kabel mellom topp- og bunnkotet - elle innfø EMC-filteing i begge ende av kabelen. Gjø den intene kabelen så kot som mulig (bø ikke klemmes ned mot den støyende posessoen nå kabinettet lukkes). Buk eventuelt konnekto slik at kabinettdelene kan tas fa hveande selv om kabelen e kot. Begge ekstene tilkoplingskable bø gå inn på samme side av kotet. Pass på filteing med god jodfobindelse. Vude om skjemet kabel e nødvendig. Kombinasjone av tiltak fa altenativ 1 og 2 kan vudees.