EMC en datacommunicatie

FHI

Technieken die vandaag de dag veel gebruikt worden, zoals ledtechnologie, zonnepaneelsystemen (pv) maar ook power line communication (plc) - ethernetcommunicatie via het voedingsnetwerk - zorgen bij André van Canrinus Consultancy voor veel werk. Veel van de bovengenoemde technieken zijn uitgevoerd met apparaten waarbij de wisselspanning wordt omgezet naar gelijkspanning of vice versa zoals bij pv-systemen, ook wel omvormers genoemd, en kunnen boosdoeners zijn op het gebied van EMC. Woensdag 17 juni zal André als plenaire spreker op het Industrial Ethernet Event 2020 de grootste EMC-problematiek praktisch behandelen met veel voorbeelden en makkelijke oplossingen.

Alle elektronische producten moeten EMC-testen ondergaan, voordat deze op de Europese markt komen. Deze EMC-metingen worden uitgevoerd zoals omschreven in de productnormen. De meetopstelling wordt zodanig gemaakt dat deze reproduceerbaar is. Maar dit is niet altijd de opstelling of installatie in de praktijk. Dit is een van de redenen dat er verschillende EMC-uitslagen zijn tussen een individueel product en een installatie bestaande uit meerdere producten.

Men is zich vaak niet bewust dat geïmporteerde producten van buiten de EU  niet altijd voldoen aan de verschillende richtlijnen waaronder de EMC-richtlijn. De importeurs moeten dit dan zelf (laten) testen! Daarbij spelen de bijbehorende productnormen een grote rol, maar ook de verscheidenheid aan IoT-devices maakt het er niet gemakkelijker op. Gaat men ook nog eens ‘draadloze’ producten maken en is de kennis van hoogfrequentie zaken zoals antennetechniek vaak ver te zoeken, dan noemt André de afkorting van IoT ook wel eens Interference of Things.

Als we kijken naar de industrie, begint het probleem vaak bij de investering vooraf. Bij gebruikmaking van een frequentieregelaar, een apparaat die het toerental van een elektromotor regelt, worden vaak niet of nauwelijks de juiste installatievoorschriften gevolgd.

Helaas is de frequentieregelaar vaak een van de ‘stoorbronnen’ in een installatie. Men installeert een frequentie­regelaar, maar behoudt de ‘oude’ motorkabel. Vaak wordt er gebruikgemaakt van dezelfde motor. Op zich geen probleem maar met deze installatie-eisen horen wel speciale frequentieregelaars met een sinus als uitgangsspanning. In de praktijk worden deze niet geplaatst en wordt er een kosten­effectieve oplossing gezocht in een standaard frequentieregelaar met een pulsvormige uitgangsspanning, met alle (EMC-)gevolgen vandien.

De oplossing: RTFM

Nog nooit gehoord van RTFM? Plat ­gezegd staat dit voor Read The F** Manual. Als men zich nu gewoon zou houden aan de voorschriften van de fabrikant, hoeft er vaak niet eens een EMC-specialist langs te komen. Daarnaast speelt kennis een zeer grote rol bij EMC-problematiek. Zo heeft men vanuit oudsher geleerd om de afscherming slechts aan één kant aan te sluiten (afmonteren). Monteer de afscherming gewoon aan beide kanten en je bent van veel EMC-problemen af. André komt in het werkveld van alles tegen, van niet aangesloten afschermingen tot afgeknipte. De afscherming bij een ­kabel zit er niet voor niks! Heeft men geïnvesteerd in prachtige connectoren en dure kabels, sluit men de wartel verkeerd aan! Uiteindelijk kan dit echt leiden tot stilstand van grote plants of wil de machine niet werken zoals verwacht.

De vraag of ethernet ook aan storing onderhevig is, wordt beantwoord met een jazeker. Een ethernetsignaal is slechts een klein signaal en als de storing in de omgeving groot genoeg is, heb je kans dat het ethernetsignaal wordt beïnvloed. Door de hoge snelheid en de verschillende controle­slagen en het geïntegreerde reparatie ­mechanisme zal het minder snel aan het licht komen, maar uiteindelijk gaat het zijn tol eisen. Ook bij ethernet is het ­gebruik van een juiste kabel van groot belang. De juiste categorie (5 of 6) en een EMC-afscherming. Met voorkeur de gevlochten (Shielded) EMC-afscherming. André laat een foliekabel zien - tegen het licht - die vele onderbrekingen laat zien. Hoe goed is dan nog de EMC-afscherming?

Normen lopen (ver) achter

Nieuwe technologieën/producten worden sneller ontworpen dan dat er EMC- normen kunnen worden gemaakt. Deze normen worden wereldwijd en in EU-verband gemaakt en besproken.

Deelnemers aan deze vergaderingen bestaan uit leden van de industrie, overheden, testhuizen en andere ­belangenverenigingen. De beslissingen en nieuwe ontwerpnormen gaan over vele schijven en duren soms ­jaren en dat is te lang als je graag je product wilt lanceren binnen de Europese markt. Agentschap Telecom houdt onder andere toezicht op de EMC-richtlijn en die reageert op klachten en doet steekproeven of producten wel aan de EMC-richtlijn voldoen. Al pratend komen we er achter dat Agentschap Telecom misschien in de verkeerde portefeuille valt. Economische belangen van nieuwe mogelijkheden zoals we dit gezien hebben bij de komst van de plc-modems en nu bij de pv-installaties zijn soms groot.

Er zijn soms geen productnormen ­beschikbaar bij nieuwe technologieën of nieuwe meetmethoden zijn nog niet beschreven om het radioverkeer te beschermen. Dit is/was de primaire achtergrond van de EMC-richtlijn. Als we kijken naar juni 2019, waarbij de 252 zonnepanelen op het dak van het Haagse congrescentrum World Forum voor drie weken uit moesten tijdens het bezoek van Ivanka Trump met als reden een geduchte stoorzender (pv-installatie) voor het politienetwerk C2000, zou het agentschap prima passen in de portefeuille van (EMC) veiligheid & justitie.

De ideale aanpak

Het zou toch prachtig zijn als we in het voortraject al problemen kunnen tackelen! Graag bespreken we hier dan ook de ideale aanpak. En die is eigenlijk simpel, betrek de specialist er vanaf het begin bij! De start begint bij de ontwerpfase, wanneer je een tekening hebt op printniveau, of misschien zelfs al bij het idee. Betrek ons er op dat ­moment al bij. Gewoon een uurtje om de tafel voor advies. De specialist laat je zien hoe je met een minimaal budget kleine aanpassingen kan doen door middel van het plaatsen van kleine filters. Heb je vervolgens een eerste werkend sample, dan nog een keer testen zodat we hem klaar kunnen maken voor (massa) productie. Dit alles scheelt veel geld en tijd!

Klein voorbeeld: na de productie van een 10.000 stuks voldeed een product tóch niet aan de norm, deze werd beïnvloed door schakelpieken op het lichtnet. Oplossing: een ferietklem om een sensorkabel, door André ook wel aangeduid als ‘verdrietklem’. Maar een kleine aanpassing op de printplaat en toevoeging van slechts enkele onderdelen zou een factor 50 goedkoper zijn, dan nu elk product te voorzien van een ferrietklem.

André is tien jaar geleden voor zichzelf begonnen omdat hij, in dienst bij een van de officiële testhuizen, in het algemeen 80% van de producten tijdens de eerste EMC-metingen afkeurde. Dat is geen leuke boodschap voor de klant. Vandaar dat hij gestart is als zelfstandige om op voorhand techneuten te adviseren en voor te bereiden op de officiële testen. Helaas ziet hij vooralsnog dat er niet veel advies wordt gevraagd bij projecten, met als gevolg een afkeur bij de eerste EMC-metingen.

Gratis deelname

Woensdag 17 juni zal André als plenaire spreker de grootste EMC-problematiek praktisch behandelen met veel voorbeelden en makkelijke oplossingen. Graag zien wij je als bezoeker op het Industrial Ethernet Event 2020, een bezoek is gratis voor eindgebruikers.

Ronald ten Boden