1

SIEL week 5

Programma

• EMC• Filters• Modulatie/Demodulatie

2

Wat is EMC?

EMC = ElektroMagnetische Compatibiliteit =

Bevredigend functioneren in de omgeving

– Kunnen meten van het ‘nuttig signaal’– Afleiden van storingen van buiten– Geen storingen naar buiten ‘zenden’– Beveiliging t.a.v. overspanning/blikseminslag

3

Wat wel, wat niet?

WEL:• Enige achtergronden van EMC• Vuistregels voor aarding en bekabeling

zwakstroom signalen

NIET:• Meten/Testen van EMC• Beveiliging voor overspanning/blikseminslag• Normen voor installatie en CE

4

De stoorsituatie

5

Inter-EMC en Intra-EMC

6

Sensorsysteem met storingen

7

Vergelijking met draagbare radio

8

Stoorwegen

• Overdracht via geleiding • Capacitieve overdracht• Inductieve overdracht• Straling

9

Belangrijke begrippen

• Differential Mode signalen (DM): het ‘nuttige signaal’.

• Common Mode signalen (CM): storingen t.g.v. antenne-werking v.d. kabel.

• Signaalaarde (SA): het referentieniveau voor de nuttige signalen. Dikwijls onderscheiden in: ‘digitale aarde’ en ‘analoge aarde’

• Veiligheidsaarde (VA): de aarde t.b.v. veilig gebruik van apparatuur.

10

Meten van CM- en DM-stromen

11

Meting van de stroom door een printspoor

12

Wet van Faraday

• Inductiestromen werken hun ontstaan tegen.

• In een stroomkring ontstaat derhalve een Uind met:

• Indien ohmse weerstand laag:

ind

dU

dt

ind

ind ind

dU j

dtU j L I

indI L

13

Aardlus

14

Soorten kabels

15

Magnetische krachtlijnen in coaxkabel

16

Transferimpedanties van enkele kabels

17

Enkele maatregelen voor storingsonderdrukking

• Goede verbinding van de referenties. (‘signaalaarde’). ‘Met het signaal mee aarden’

• Zorg zo mogelijk voor symmetrie t.a.v. signaalaarde

• Bij gebruik coax: zorg voor goede aansluiting van de mantel.• Geen losse bedrading laten zitten.

• Zorg voor een goede CMRR aan ontvangzijde.

• Bandbreedte niet groter dan nodig (filteren)

• Draaggolf: Kies freq gebied waar weinig storing is.

• Galvanische scheiding (opto-couplers, glasvezel).

18

Parallelle geleider

19

Magnetische flux bij kabel met plaat

20

Magnetisch veld rond een goot

21

Vuistregels voor laagfreq. signalen (< 100 kHz)

• Sensorleiding zo mogelijk laten zweven of symmetrisch aarden (balanced system)

• Afscherming voor hoge frequenties met een guard. Deze aan beide zijden aarden aan ‘signaalaarde’

• Bandbreedte niet groter dan nodig (RC-filter toepassen)

22

Bescherming apparatuur

23

Aansluiting coaxkabel

24

EMC-kast

25

Overspraak door geleiding

26

Puntkoppeling

27

Getwiste kabel

28

Inductieve overspraak

29

Common-mode spoel

30

Suggesties

• VA niet als referentie-aarde mee laten lopen.• Digitale en analoge aarde apart houden, • Fysiek scheiden van kabelbomen met HF sterke

stromen en sensorsignalen

31

Filters

• ’Ideale filters’– Laagdoorlaat filter LDF– Hoogdoorlaatfilter HDF– Bandfilter BDF– Bandsperfilter BSF

• Reele filters • Fasegevoelige Detectie (FGD)

32

Signalen met ruis

33

Signaal of storing?

34

Werking van een ‘ideaal’ laagdoorlaatfilter (1)

35

Werking van een ‘ideaal’ laagdoorlaatfilter (2)

36

‘Ideaal’ hoogdoorlaatfilter

37

‘Ideaal’ bandfilter

38

‘Ideaal’ sperfilter

39

Bodediagram van een 1e orde LDF

40

Filters van hogere orde

41

Werking van een 1e orde LDF

42

1e orde HDF

43

Bodediagram 2e orde bandfilter

44

Bodediagram van 2e orde sperfilter

45

Modulatie-demodulatie

46

Signalen bij modulatie/demodulatie

47

Werking van een FGD

48

Fasegevoelig detectie-systeem

49

FGD met onjuiste fase

50

Spanningsgestuurde oscillator (VCO)

51

Phase Locked Loop (PLL)

Loop-filterFaseverschil-

detectorVCO resonator

Invloed van buiten

regelaarproces

fin fout