3. SCARICHE ELETTROSTATICHE ESD (Electrostatic discharge)

19 3. SCARICHE ELETTROSTATICHE ESD (Electrostatic discharge) Perturbazioni generate da persone o da oggetti carichi di energia elettrostatica. Quando un elemento al potenziale di terra viene toccato, l energia viene scaricata tramite una piccola scintilla. Queste scariche, innocue per le persone, possono essere distruttive per i componenti elettronici o provocare anomalie fi funzionamento delle apparecchiature. Due tipi di prove vengono effettuate con la pistola genera scarica: - Nell aria - A contatto dell involucro dell apparecchiatura sotto test Impulso di test definito dalla normativa IEC 1000-4-2 La ESD GUN va usata con il generatore di disturbi Best Plus 1 1. Connettore Best Plus 2. Massa Best Plus 2 ESD GUN (Pistola per generare scariche elettrostatiche)

20 4. PQT: Power Quality Test Perturbazioni causate dalla rete di alimentazione Interruzioni o abbassamenti della tensione di rete sono frequenti, quindi, in tale situazioni le apparecchiature non devono presentare comportamenti indefiniti o pericolosi. Normativa di riferimento IEC 1000-4-11

21 TRASFORMATORE DI ISOLAMENTO (INSULATION BOX mod. IB01) E un trasformatore 1/1 di isolamento: separa la rete di alimentazione dall apparecchiatura cui è collegato. Nel laboratorio EMC verrà collegato al ricevitore PMM 7000 e al generatore di disturbi Best Plus. 1 1. Tasto ON/OFF 2. OUTPUT (all apparecchiatura PMM 7000 o Best Plus) 3. Alimentazione di rete 220 V 2 3

22 ALIMENTATORE Nel laboratorio EMC viene utilizzato per alimentare la cella TEM 1 2 1. Alimentazione per la luce interna alla cella TEM 2. Alimentatore 12 V per alimentare il modulo in prova all interno della TEM 3. Alimentazione di rete 220 V 3

23 CELLA TEM Le prove con perturbazioni irradiate richiedono un ambiente di misura isolato dall esterno, per evitare la confusione tra le emissione dell etere e quelle irradiate dall apparecchiatura in prova. Le camere schermate sono delle strutture metalliche realizzate in modo da attenuare i segnali elettromagnetici (tipicamente di 100 db) in tutta la banda di frequenza interessata in ambedue le direzioni, dall esterno verso l interno e viceversa. Per ridurre le riflessioni all interno della camera, si utilizzano materiali speciali da porsi su tutte le superfici escluso il pavimento (camera semianecoica) o compreso il pavimento (camera anecoica). Si utilizzano materiali resistivi di forma piramidale. La loro capacità di assorbimento alle basse frequenze è legata alla loro altezza. Quando gli oggetti in prova sono di piccole dimensioni possono essere usate delle celle cosiddette celle TEM e G-Tem. Tem significa TRANSVERSE ELECTROMAGNETIC e G = GIGAHERTZ. L apparecchiatura in prova viene posta all interno della camera dove il campo elettrico assume una curva di intensità uniforme definita per tutta la gamma di frequenza. Dalla cella TEM partono 3 cavi: quello avente sezione maggiore viene collegato alla rete (220 V) per alimentare il modulo in prova; gli altri due cavi vengono collegati all alimentatore POWER SUPPLY, il nero al connettore TEM LIGHT, il bianco al connettore DC EUT SUPPLY (12 V). La visualizzazione delle radiazione emesse avviene sul PMM 7000 e va confrontata con le emissioni in assenza del modulo all interno della cella. 2 1 1. Connettore per il PMM 7000 (emissioni irradiate) oppure per il Best Plus (prove di immunità) 2. Cavi di alimentazione

24 INTRODUZIONE ALLA MISURA DELLE EMISSIONI CONDOTTE CONCETTI GENERALI SULLA DISTRIBUZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA Le emissioni condotte vengono misurate inserendo un apposita rete di stabilizzazione dell impedenza di linea LISN in serie con il cavo di alimentazione del dispositivo. Per capire il funzionamento della LISN occorre descrivere le caratteristiche della rete di distribuzione dell energia elettrica. Analizziamo, in modo del tutto generale, il modo con cui viene fornita l alimentazione elettrica commerciale nelle abitazioni. I cavi che portano l energia lungo il territorio sono costituiti da due conduttori di tensione (filo rosso e filo nero) ed un conduttore di massa connesso alla massa fisica della terra (mediante un asta metallica conficcata nel terreno), ottenendo il classico sistema trifase. Negli USA la tensione presente tra i conduttori esterni (il filo rosso e il filo nero) è di 240V, mentre quella presente tra ciascun conduttore ed il conduttore centrale di terra è di 120V. In Italia, invece, la tensione presente tra i due conduttori è di 400V, mentre quella presente tra ciascun conduttore ed il filo di terra è di 230V. I tre conduttori arrivano all ingresso del pannello di servizio presente in ciascuna abitazione, come mostrato in figura. Per portare materialmente l energia all interno delle abitazioni, si passa ad un sistema di alimentazione monofase: la società che gestisce la rete mette a disposizione solo uno dei due conduttori di tensione (detto fase, P, o anche filo caldo) ed il conduttore di terra (detto neutro, N). Questo comporta che la tensione disponibile all interno delle abitazioni sia di 120V negli USA e di 230V in Italia. In realtà, dato che anche l altro conduttore di tensione della rete arriva comunque nelle abitazioni, è possibile anche utilizzare (ad esempio per determinati elettrodomestici) la tensione di 240V (negli USA) o di 400V (in Italia): in questo caso, si inserisce un fusibile o un interruttore automatico di protezione su ciascuno dei conduttori collegati a questi carichi. Da notare che, nella parte del pannello di servizio interna all abitazione, la colorazione dei cavi prevede, negli USA,il nero per la fase ed il bianco per il neutro, con riferimento al colore dei rivestimenti usati per tali cavi. Oltre alla fase e al neutro, nelle abitazioni è presente anche un terzo conduttore, detto filo di sicurezza (simbolo GND), di colore verde negli USA e giallo-verde in Italia. L uso del termine sicurezza deriva dalle seguenti considerazioni: Se consideriamo la generica presa di alimentazione domestica (dove cioè andiamo a connettere le spine dei nostri elettrodomestici), i fili di fase e di neutro vengono collegati ai due morsetti della presa stessa; in tal modo, inserendo la spina del cordone di alimentazione

25 di un dispositivo nelle due fenditure della presa, si ottiene l alimentazione a 120V negli USA o a 230V in Italia; Il filo di sicurezza, che viene posato in tutto l edificio insieme ai fili di fase e di neutro, viene collegato, nella scatola di presa, sia ad una terza fenditura sia alla struttura metallica della scatola; questo serve per realizzare un percorso attraverso il quale le eventuali correnti di guasto possano fluire andando verso il pannello di servizio di entrata, dove interrompono il fusibile di protezione (o aprono l interruttore automatico di protezione) di quel circuito; Supponiamo, per esempio, che all interno della scatola di presa il filo nero si stacchi accidentalmente ed entri in contatto con la scatola metallica; attraverso il filo di sicurezza esiste un percorso che consente alla corrente di tornare verso il pannello di servizio di ingresso e quindi di aprire l interruttore automatico di questo circuito. Se il filo di sicurezza non ci fosse o non fosse collegato alla scatola di presa, quest ultima verrebbe a trovarsi ad una tensione di 120V (o 230V) rispetto alla terra, con il conseguente pericolo di scossa per chiunque toccasse la scatola stessa. Si deduce,dunque, che l unico caso in cui il filo di sicurezza è attraversato da corrente è la presenza di guasti del tipo appena descritto. Al contrario, la corrente ha il suo normale percorso di ritorno nel filo di neutro. Osserviamo inoltre che essendo la tensione in gioco piuttosto elevata, una piccola differenza di tensione (dell ordine, per esempio, di qualche centinaio di mv), presente lungo ciascuno di questi conduttori e dovuta ad una corrente di parecchi ampere che scorre nei fili, è decisamente trascurabile. Di conseguenza possiamo ritenere che, rispetto all alimentazione a 120V (a 60Hz) o 230V (a 50Hz), questi conduttori sono essenzialmente superfici equipotenziali. LISN Rete di stabilizzazione dell impedenza di linea Le correnti che rappresentano le emissioni condotte sono quelle che fuori escono dal dispositivo (carico) attraverso la fase e il neutro e vengono individuate attraverso due misure: una sul conduttore di fase e l altra sul neutro. La LISN in figura è quella utilizzata per la verifica della conformità alle normative FCC.

26 La LISN viene impiegata per due motivi: 1) si tenta con essa di eliminare i disturbi esterni presenti sulla rete di alimentazione per non contaminare le misure (L1 blocca i disturbi, C2 li devia) 2) si garantisce che le misure siano indipendenti dal sito in cui vengono effettuate. Per poter garantire questo la LISN fa in modo che il dispositivo veda un impedenza costante tra la fase e il conduttore di massa così come tra il neutro e il conduttore di massa al variare della frequenza (tra 450kHz e 30MHz) e del sito di prova. Per capire il funzionamento della LISN calcoliamo l impedenza dei componenti L1, C1 e C2 alla frequenza di alimentazione 60Hz, alla frequenza minima 450kHz e alla frequenza massima 30MHz dell intervallo di misura delle norme FCC (vedi tabella seguente). I condensatori sono praticamente cortocircuiti nell intervallo di misura e l induttore ha una grande impedenza. Il condensatore C1 impedisce che eventuali correnti costanti sovraccarichino lo strumento di misura mentre il resistore R1 = 1kΩ permette al condensatore C1 di scaricarsi quando il resistore da 50Ω non è connesso. I resistori sono da 50Ω perché questa è l impedenza dell analizzatore di spettro usato per misurare la tensione di fase Vp e la tensione del neutro Vn : tali tensioni sono proporzionali alle correnti di rumore Ip e In che fuoriescono dal cavo di alimentazione del dispositivo in prova attraverso la fase e il neutro. Ip = Vp/50 In = Vn/50 Uno dei resistori rappresenta l analizzatore di spettro, l altro un carico passivo di bilanciamento (vedi lo schema equivalente della LISN nell intervallo di frequenza 450kHz-30MHz). Di conseguenza l impedenza vista tra fase e massa e tra neutro e massa sarà circa 50Ω. L emissione condotta è costituita proprio dalle correnti di disturbo In e Ip, ciò nonostante l unità di misura dei limiti fissati dalla FCC e dal CISPR per le emissioni condotte è il Volt ( o dbµv) e questo succede perché le prove devono essere eseguite inserendo una LISN in serie con il cavo di alimentazione del dispositivo in prova. Esempio: il limite fissato dalla FCC per emissioni condotte (classe B) di 48dBµV corrisponde a 250µV e ad una corrente di 5µA pari a 14dBµA. Componente Z450kHz Z30MHz Z60Hz L1=50µH 141,3 Ω 9420Ω 0,019Ω C1=0.1µF 3,54Ω 0,053Ω 26,5kΩ C2=1µF 0,354Ω 0,0053Ω 2653Ω

27 Alla frequenza di alimentazione 60Hz gli induttori presentano un impedenza di 18,8mΩ, il condensatore da 0,1µF ha un impedenza di 26,5 kω e i condensatori da 1µF un impedenza di 2,7 kω. Quindi alla frequenza di 60Hz la rete di stabilizzazione non ha praticamente alcun effetto sul normale fluire della corrente di alimentazione dalla rete esterna all apparecchiatura. In conclusione è importante sottolineare che progettare un prodotto che soddisfi i limiti imposti sulle emissioni condotte significa impedire alle correnti con frequenza compresa nell intervallo dato dalle norme di attraversare i resistori da 50Ω della rete di stabilizzazione. Ovviamente la LISN utilizzata per la verifica della conformità alle norme CISPR22 sarà simile, gli induttori e i condensatori della rete dovranno avere valori diversi per ottenere l effetto descritto finora, essendo diverso l intervallo di frequenza della misura per le emissioni condotte (150kHz 30MHz). ANALIZZATORI DI SPETTRO Gli analizzatori di spettro sono dispositivi che mostrano lo spettro di ampiezza dei segnali periodici. Questi dispositivi sono fondamentalmente dei radioricevitori con un filtro passa-banda che al variare del tempo viene spostato in frequenza. Le norme definiscono le larghezze di banda minime di spettro: Emissioni condotte: 150kHz 30MHz 9kHz Emissioni irradiate: 30MHz 1GHz 100kHz Il livello indicato alla frequenza centrale della banda sarà la somma dei livelli spettrali compresi nella larghezza di banda. Questo spiega il motivo per cui, affinché il livello indicato dal ricevitore sia il più basso possibile, si deve scegliere la larghezza di banda più piccola possibile. Gli enti normativi, consci di questo fatto, stabiliscono la larghezza di banda minima. Le misure vengono effettuate in modo picco (in realtà il valore efficace) oppure in modalità quasipicco introducendo la costante di tempo dovuta alla resistenza R per la scarica del condensatore. Di conseguenza per i segnali con una frequenza di ripetizione bassa il livello misurato dal rivelatore di quasi-picco è molto più piccolo di quello misurato dal rivelatore di picco. I livelli medi sono ottenuti con il rivelatore di valore medio (Average). Ciò è utile per scoprire segnali a onda continua: segnali permanenti a singola frequenza, nascosti in uno spettro a larga banda.

28 PROVA 1 EMISSIONI CONDOTTE SCHEMA PER LA MISURA DELLE EMISSIONI CONDOTTE PC (porta seriale) Rete 220 Trasformatore 1/1 (uscita 220 ) di isolamento Apparecchiatura Ricevitore PMM7000 da testare (Misuratore di emissioni) Antenna (non collegata) L apparecchio in prova deve essere connesso alla rete fittizia e posto in modo che la distanza tra il perimetro dell apparecchio e la rete sia di 80cm. Se il costruttore fornisce un cordone di alimentazione, questo deve essere lungo 1m, l eccedenza deve essere ripiegata, per quanto possibile, in modo da formare una spira antiinduttiva di lunghezza non superiore a 40cm. I disturbi condotti devono essere misurati tra fase e massa e tra neutro e massa: i due valori misurati devono rispettare i relativi limiti. Le connessioni di terra, se richieste per motivi di sicurezza, devono essere collegate al punto di riferimento della rete fittizia e, salvo indicazione contraria del costruttore, devono essere lunghe 1m e correre parallelamente al conduttore di alimentazione ad una distanza non superiore a 10cm. L apparecchio in prova, quando è destinato ad essere usato su un tavolo, deve essere posto a 40cm dal piano di massa di riferimento, che è costituito da una superficie metallica orizzontale o verticale di almeno 2 X 2m e deve essere posto ad almeno 80cm da ogni altra superficie metallica che non sia parete dell apparecchio in prova. Gli apparecchi destinati ad essere appoggiati sul pavimento devono essere posti su un piano metallico di riferimento orizzontale e poggiare sui punti di appoggio normale ma non devono essere

29 in contatto metallico con il piano di massa di riferimento. Questo piano si deve estendere per almeno 50cm oltre la posizione dell apparecchio in prova e deve avere dimensioni minime 2 x 2m. Il morsetto della massa di riferimento della rete fittizia deve essere connesso al piano di massa di riferimento con un conduttore il più corto possibile. Progettare un prodotto che soddisfi i limiti imposti sulle emissioni condotte significa impedire alle correnti con frequenza compresa nell intervallo dato dalle norme di attraversare i resistori da 50Ω della rete di stabilizzazione LISN. La figura che segue indica il circuito equivalente delle rete di stabilizzazione dell impedenza di linea visto dall apparato nell intervallo di frequenza normalizzato. Obiettivi della sperimentazione Gli scopi didattici delle prove e misure proposte sono: 1. conoscenza operativa della strumentazione e dello svolgimento delle misure sperimentali 2. conoscenza pratica dei criteri definiti dalle norme 3. evidenziare perturbazioni condotte superiori ai limiti di accettabilità 4. sperimentare soluzioni per ridurre le emissioni condotte Modulo sperimentale Modulo EMC: PCE1 È l apparecchiatura che sottoponiamo alla misura delle emissioni condotte. Questo modulo effettua una regolazione di luminosità, utilizzando il principio dell angolo di accensione controllato da un triac direttamente collegato alla rete di alimentazione. I cicli di interruzione/circolazione della corrente effettuati a bassa frequenza creano perturbazioni emesse sui cavi, verso la rete di alimentazione. Allestimento per la misura delle emissioni condotte Colleghiamo le apparecchiature, il modulo EMC e il computer secondo lo schema. Nel programma che gestisce il PMM 7000 scegliamo la funzione Conducted emission : la misura normalizzata viene effettuata nel range 150kHz 30MHz i valori limite sono visualizzati, in funzione della norma selezionata, con una linea di colore rosso la scelta dei pulsanti L1 o L2 identifica la linea di misura: fase o neutro il range di frequenza viene impostato con i valori di START e di STOP il software di misura consente di memorizzare (SAVE) le condizioni di misura, di lanciare e fermare la misura, di creare un file per memorizzare la rilevazione effettuata, di confrontare due file visualizzati con colori diversi (COMPARE), di stampare la videata, di creare un file report di misure sotto forma di tabella dei valori,di scegliere i colori delle curve visualizzate sullo schermo. Procedimento con modulo PCE1 Inserire l interruttore I1 per alimentare il modulo sulla rete 220V. Per velocizzare le misure selezionare il rivelatore PEAK con campionamento ogni 10ms. Le misure saranno ripetute in quattro diverse condizioni di partenza: 1. Effettuare la misura di emissioni senza l inserimento dei filtri (interruttori I2 e I3 in posizione NOT INSERTED) sulla fase L1 e sul neutro L2, ciascuna per tre livelli di luminosità, utilizzando il potenziometro di regolazione P1 (luminosità massima, media e minima). 2. Effettuare la misura di emissioni con l inserimento del condensatore C1 mediante l interruttore I2 in posizione INSERTED.

30 3. Effettuare la misura di emissioni con l inserimento dell induttanza L1 mediante l interruttore I3 in posizione INSERTED. 4. Effettuare la misura di emissioni con l inserimento del filtro L1-C1 con gli interruttori I2 e I3 in posizione INSERTED. Confrontando le varie misure si verifica che le emissioni sono massime quando la luminosità della lampadina è minima e quindi l efficienza del filtro va valutata in questa condizione di luminosità. Per rilevare le emissioni con i filtri inseriti, confrontare le curve di emissione con e senza filtri utilizzando la funzione COMPARE. Per essere in conformità con la norma EN 50081-1, le emissioni non devono superare i limiti definiti, in modo quasi-picco, sulle linee di fase L1 e di neutro L2 su tutta la gamma di frequenza. PROVA 2 EMISSIONI IRRADIATE SCHEMA PER LA MISURA DELLE EMISSIONI IRRADIATE Apparecchiatura da testare PC (porta seriale) Rete 220 Trasformatore 1/1 di isolamento Ricevitore PMM7000 (Misuratore di emissioni) Antenna Le misure vengono effettuate collegando un ricevitore alle antenne appropriate in modo da rilevare il livello delle emissioni nel campo di frequenza normalizzato. Le misure del campo irradiato devono essere eseguite con l antenna posta a 10 metri (distanza orizzontale) dal bordo dell apparecchio in prova. Per le misure di classe B devono essere eseguite ad una distanza di 3 metri, aumentando di 20dB i livelli di accettazione stabiliti dalla norma a 10m. Le prove di certificazione del rispetto della normativa devono essere eseguite in una camera schermata per isolare le emissioni esterne e rivestita di materiale assorbente per evitare le riflessioni interne alla camera. Campo di frequenza: 30 1000MHz Antenne: biconica (30-200MHz), log-periodica (200 1000MHz) Polarizzazione: verticale e orizzontale Altezza da terra dell antenna: 1 4m Unità di misura: dbµv/m

31 d Tipica configurazione di prova: 2 1 1 Antenna in ricezione 2 DUT (Device Under Test) 3 3 Tavolo rotante h 4 Piano di massa 4 Obiettivi della sperimentazione Gli scopi didattici delle prove e misure proposte sono: 1. conoscenza operativa della strumentazione e dello svolgimento delle misure sperimentali 2. conoscenza pratica dei criteri definiti dalle norme 3. evidenziare perturbazioni irradiate superiori ai limiti di accettabilità 4. sperimentare soluzioni per ridurre le emissioni irradiate Modulo sperimentale Modulo EMC: PRE1 È l apparecchiatura che sottoponiamo alla misura delle emissioni irradiate. Il modulo, composto da oscillatori ad alta frequenza 10MHz e 40MHz, è realizzato in modo da costituire un generatore di disturbi irradiati a scopo sperimentale. Dispositivi predisposti nel modulo permettono di selezionare condizioni di alte o di basse emissioni e di valutare varie soluzioni di riduzione dei disturbi. Allestimento per la misura delle emissioni irradiate Colleghiamo le apparecchiature, il modulo EMC e il computer secondo lo schema. Procedimento con modulo PRE1 1. Ricezione delle emissioni nell ambiente di prova Nel programma che gestisce il PMM 7000 scegliamo la funzione Radiated emission. L unità di misura è il dbµv/m che corrisponde ad una intensità di campo elettromagnetico Il valore massimo della scala è di 120 dbµv/m, valore equivalente ad un campo E = 1V/m. Collegare l antenna biconica (range di ricezione 30MHz 200MHz) per la prima fase della misura. Posizionare le antenne orizzontalmente. Nella seconda fase di misura, collegare l antenna log-periodica (range di ricezione 200MHz 1GHz). Iniziare con la ricezione delle emissioni nel range di frequenza normalizzato (30MHz 1GHz) presenti nell ambiente di misura e memorizzare la curva in un file con nome: fondo- 01.fs7, in modo da confrontare ulteriormente le emissioni del modulo PRE1 con il rumore di fondo. Selezionare per i limiti la norma CISPRb3m.

32 2. Misura delle emissioni con elettronica non schermata Collegare la rete di alimentazione al modulo PRE1. Aprire la scatola che contiene l elettronica. Attivate il generatore con l interruttore Posizionate l antenna (biconica/log-periodica) a circa 1 metro. Misurare le emissioni irradiate. Notare l alto livello delle perturbazioni confrontandole con la curva delle emissioni di fondo rilevata precedentemente. Utilizzare la funzione COMPARE. Il cavetto di colore celeste fa da antenna in uscita dell amplificatore. Anche i due cavetti di alimentazione (aperti) collegati a monte dei filtri inseriti sull alimentazione irradiano. Memorizzare le curve con i nomi: PRE1-01.fs7 PRE1-02.fs7 Effettuare diverse prove: 1) in funzione della distanza dell antenna ricevente (molto ravvicinata, 1metro, 2metri, 3metri) 2) in funzione della polarizzazione orizzontale o verticale dell antenna. 3. Misura delle emissioni con elettronica totalmente schermata Chiudere il contenitore. Rilevare le emissioni. Confrontare con le curve precedenti. Concludere sull efficacia dello schermo. Effettuare diverse misure in funzione della distanza e della polarizzazione dell antenna. Il circuito stampato contiene una zona disponibile dedicata alla prova di eventuali altri circuiti (bread board). 4. Sperimentazione: Modulo PRE1 con cella TEM La cella TEM permette di misurare le emissioni in un sito relativamente isolato dalle emissioni presenti nell ambiente. Collegare l alimentatore PSB01 alla rete di alimentazione. Sono disponibili le seguenti linee: 1. alimentazione della luce interna 2. alimentazione per il misuratore di campo pmm8051 (12Vdc) 3. alimentazione per il ripetitore ottico OR01 (12Vdc) 4. alimentazione 12Vdc per l apparato in prova Collegare le linee di alimentazione della cella TEM Il cavo di maggiore sezione va collegato alla rete AC Gli altri due cavi vanno collegati all alimentatore PSB01: il bianco al connettore DC EUT SUPPLY, il nero al connettore TEM LIGHT.

33 Schema per la misura delle emissioni irradiate con la cella TEM PC RETE AC TEM LIGHT Ricevitore rete AC 12Vdc DC EUT SUPPLY PMM7000 TERMINAZIONE 50Ω Cavo coassiale PRE1 Misurare le emissioni con il modulo PRE1, spento, nella cella TEM. Misurare le emissioni con il PRE1 acceso e senza schermatura (scatola aperta). PROVA 3 IMMUNITÀ AI DISTURBI CONDOTTI Le perturbazioni emesse per conduzione transitano attraverso i cavi che trasportano l energia necessaria verso l apparecchiatura. Vengono presi in considerazione i cavi di alimentazione in tensione continua (cc) e/o alternata (ca), se presenti, anche le linee di segnale o di comando. Le varie tipologie di perturbazioni, descritte insieme al generatore BEST plus, sono: BURST PERTURBAZIONI DELL ALIMENTAZIONE (POWER QUALITY) SURGE SCARICHE ELETTROSTATICHE Criteri di valutazione delle prestazioni di immunità Una descrizione funzionale e una definizione dei criteri di valutazione, durante o come conseguenza delle prove di immunità, dovrà essere data dal costruttore e annotata nel rapporto di prova in base ai seguenti criteri: CRITERIO A L apparecchiatura deve continuare a funzionare come previsto. Non è permessa alcuna degradazione di prestazione. CRITERIO B L apparecchiatura dopo la prova deve continuare a funzionare come previsto. Durante la prova è permessa una degradazione di prestazione. Dopo la prova non è permessa alcuna modifica dello stato di funzionamento in atto o dei dati immagazzinati. La degradazione deve essere documentata dal produttore. CRITERIO C È permessa una temporanea perdita di funzione, purchè la funzione sia ripristinabile automaticamente o tramite l azionamento dei dispositivi di comando. Obiettivi della sperimentazione Gli scopi didattici delle prove e delle misure proposte sono: 1. conoscenza operativa della strumentazione e dello svolgimento delle misure sperimentali 2. conoscenza pratica dei criteri definiti dalle norme 3. evidenziare perturbazioni condotte superiori ai limiti di accettabilità 4. sperimentare soluzioni per aumentare l immunità.

34 PROVA 3.1 IMMUNITÀ ALLE PERTURBAZIONI DI TIPO BURST Apparecchiature e strumentazione BEST plus È un potente generatore di disturbi condotti multifunzionale che consente le prove normalizzate di immunità. Può essere controllato sia manualmente, utilizzando i tasti e il display a cristalli liquidi, che a distanza con il software BEST plus Windows. Modulo sperimentale PCS1/EV Svolge la funzione di contatore TIME COUNTER. Viene utilizzato nelle prove di immunità perché è facilmente rilevabile la sua sensibilità ai disturbi (visualizzazione di un conteggio corretto o errato sul display). Il controllo viene effettuato tramite i seguenti pulsanti: 1. TB1/TB2 per la selezione della base tempo: la base tempo TB1 proviene da un quarzo, la base tempo TB2 è ricavata dalla frequenza della rete di alimentazione 2. RANGE per la selezione della gamma di frequenza visualizzata 3. START/STOP per il controllo del tempo 4. RESET per iniziare il conteggio del tempo Schema di montaggio Insulation BOX GENERATORE DI DISTURBI modulo PCS1 RETE 220~ BEST plus Procedimento 1. Procedere al montaggio secondo lo schema 2. Alimentare il modulo PCS1 sul connettore frontale DUT/EUT connector 3. Per impostare la prova selezionare con i tasti frontali la prova BURST e utilizzare i tasti indicati con le frecce per configurare la prova 4. La normativa definisce per le perturbazioni sulla porta di alimentazione C.A.: transitori veloci in modo comune (Fast transients common mode) i livelli di 1kV (picco) per la norma di tipo ambienti residenziali e 2kV (picco) per la norma di tipo ambiente industriale 5. In funzione della configurazione del COUPLING MODE la perturbazione con impulso di polarità positiva o negativa è impostata tra: Fase (Line) Ground di riferimento Neutro Ground di riferimento Terra di protezione Ground di riferimento 6. Per gli altri valori confermare i valori di default impostati dalla macchina 7. Iniziare le prove con l accoppiamento LINE GROUND 8. Selezionare un tempo di prova di 1 minuto 9. Selezionare la base tempo 2 : Rete (tasto TB1/TB2) Verificare il funzionamento del TIME COUNTER modulo PCS1 La selezione del range di frequenza permette i valori: 1Hz, 10Hz, 100Hz

35 Collegare il generatore di disturbi (BEST plus) in modo BURST (transitori veloci), iniziare l invio delle perturbazioni con un livello molto basso (0,2kV) e aumentando il livello, individuare il livello di non funzionamento del modulo in prova. 10. Selezionare la base tempo 1: Quarzo (tasto TB1/TB2) Verificare il funzionamento del TIME COUNTER modulo PCS1 La selezione del range di frequenza permette i valori: 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz Collegare il generatore di disturbi (BEST plus) in modo BURST (transitori veloci), iniziare l invio delle perturbazioni con un livello molto basso (0,2kV) e aumentando il livello, individuare il livello di non funzionamento del modulo in prova. Conclusioni La soluzione circuitale che utilizza la base tempo ottenuta da un oscillatore al quarzo permette di realizzare un TIME COUNTER conforme alle normative con una immunità maggiore rispetto alla soluzione con base tempo ricavata dalla rete di alimentazione. PROVA 3.2 IMMUNITÀ DA PERTURBAZIONI DI RETE POWER SUPPLY QUALITY TEST Apparecchiature Modulo sperimentale PCS2/EV Permette di effettuare prove sperimentali sul comportamento dell alimentatore sottoposto alle perturbazioni di rete di tipo: 1. abbassamenti della tensione di rete 2. interruzioni della tensione di rete Il modulo è costituito da un alimentatore, che fornisce una alimentazione stabilizzata di +12V, e da un carico (LOAD). Se la tensione stabilizzata si abbassa oltre una determinata soglia, il sistema di monitoraggio DIPS DETECTORS attiva il relè, in modo da evitare stati incontrollabili in caso di POWER FAILURE. Il sistema viene ripristinato con il tasto RESET. Due condensatori C1 e C2 permettono di modificare le caratteristiche circuitali del modulo. L effetto delle fluttuazioni della rete di alimentazione, sul modulo PCS2, vengono valutate selezionando sul generatore di disturbi (BEST plus) il modo PQT (Power Quality Test). Procedimento Per la prova Power line Quality Test realizzare il seguente montaggio:

36 La normativa definisce abbassamenti della tensione di rete: 1. tensione di rete al 70% del valore nominale per 10 ms 2. tensione di rete al 40% del valore nominale per 100ms La normativa definisce interruzione della tensione di rete un abbassamento della tensione di rete maggiore del 95% per 5 secondi. Collegare il generatore di disturbi e selezionare il modo PQT, quindi configurare i parametri della prova: VOLTAGE percentuale della tensione di rete REP. RATE tempo di ripetizione EVENT durata della perturbazione PHASE ANGLE definisce il sincronismo con la tensione di rete ( selezionando ASYNC si ottiene una perturbazione aleatoria) TEST MODE stabilisce l unità di tempo MIN DURATION durata della prova in minuti Condizioni della prova: condensatori C1 e C2 non inseriti C1 inserito C1 e C2 inseriti Per ogni condizione effettuare i rilevamenti con le impostazioni seguenti del generatore di disturbi: PHASE ANGLE = ASYNC VOLTAGE 70% 30% 0% COMPORTAMENTO REP 30s 30s 30s EVENT 10ms 100ms 1s DURATION 5 min 5 min 5 min In caso di attivazione del relè, ripristinare la tensione stabilizzata +12V, con il tasto RESET.

37 PROVA 3.3 TEST DI IMMUNITÀ SURGE ACCOPPIATI SULLA RETE DI ALIMENTAZIONE DEL DUT Allestimento della prova PROVA 3.4 IMMUNITÀ ALLE SCARICHE ELETTROSTATICHE (SCARICA NELL ARIA) Allestimento della prova PROVA 3.5 IMMUNITÀ ALLE SCARICHE ELETTROSTATICHE (SCARICA A CONTATTO) Allestimento della prova

38 TESTI TRATTI dal libro Clayton R. Paul - COMPATIBILITA ELETTROMAGNETICA - HOEPLI dai manuali dell ELETTRONICA VENETA (azienda produttrice delle apparecchiature del laboratorio) dal sito http://users.iol.it/sandry