Misure EMC

La compatibilità elettromagnetica o EMC (ElectroMagnetic Compatibility) si occupa della convivenza degli apparati e dei sistemi elettrici ed elettronici con l´ambiente elettromagnetico che li ospita. In passato questi argomenti venivano solitamente identificati come interferenze elettromagnetiche (ElecroMagnetic Interference, EMI) o come interferenze a radio frequenza (Radio Frequency Interference, RFI), mentre attualmente si adotta la denominazione di "compatibilità", che sostituisce in positivo il concetto di "interferenza".

La EMC riguarda due diversi aspetti:

Emissioni: l´apparato, o sistema, durante il suo funzionamento, non deve emettere segnali elettromagnetici di entità tale da inquinare l´ambiente elettromagnetico circostante oltre limiti ben definiti.

Immunità (o Suscettibilità): l´apparato, o sistema, deve poter funzionare correttamente anche quando si trova in un ambiente elettromagnetico inquinato da disturbi di entità definita.

Un altro aspetto classificabile come "immunità", ma che richiede una trattazione specifica, é il fenomeno delle Scariche Elettrostatiche (ESD ElectroStatic Discharge): l´apparato, o il sistema, deve funzionare correttamente anche quando viene investito da scariche elettrostatiche.

Un sistema elettronico in grado di funzionare compatibilmente con altri sistemi e di non produrre o essere suscettibile a fenomeni di interferenza viene definito elettromagneticamente compatibile con l´ambiente in cui opera. Un sistema é elettromagneticamente compatibile se soddisfa i tre seguenti criteri:

1. non causa interferenza verso altri sistemi;

2. non é suscettibile alle emissioni elettromagnetiche di altri sistemi;

3. non causa interferenza verso se stesso (autoimmunità).

Criteri di progetto in accordo con la compatibilità elettromagnetica devono tenere conto non solo della funzionalità del dispositivo progettato ma anche dei requisiti legali previsti da quasi tutte le nazioni per poter commercializzare il prodotto. Il progettare un dispositivo elettronico innovativo risulta essere uno sforzo inutile se poi esso non può essere immesso sul mercato! Le tecniche e i metodi della compatibilità elettromagnetica sono diventati parti fondamentali per la progettazione di un dispositivo elettronico.

La compatibilità elettromagnetica é connessa alla produzione, trasmissione e ricezione di energia elettromagnetica.

Una sorgente emette un segnale che, mediante un dispositivo di trasferimento oppure un percorso di accoppiamento, viene trasmesso a un ricevitore che lo elabora ottenendo un comportamento desiderato oppure un disturbo. Si ha un fenomeno di interferenza se l´energia ricevuta causa un comportamento indesiderato del ricevitore. Il trasferimento di energia elettromagnetica avviene frequentemente a causa di  fenomeni  di  accoppiamento non desiderati. Tuttavia il trasferimento non intenzionale di energia causa interferenza solo se l´energia ricevuta é sufficientemente elevata e/o il contenuto spettrale del segnale interferente in ingresso al ricevitore é tale da causare un funzionamento indesiderato del ricevitore stesso. La trasmissione o la ricezione non intenzionale di energia elettromagnetica non sono necessariamente dannose: é il comportamento indesiderato del ricevitore che stabilisce l´interferenza. Quindi il modo in cui l´energia captata é elaborata dal ricevitore é determinante per la successiva eventuale formazione di fenomeni di interferenza. Tutto ciò suggerisce tre possibili soluzioni per prevenire i fenomeni di interferenza:

1. sopprimere l´emissione alla sorgente;

2. rendere il fenomeno di accoppiamento il meno efficiente possibile;

3. rendere il ricevitore meno suscettibile all´interferenza.

Queste tre alternative devono essere tenute presenti nell´affrontare il problema della compatibilità. Risulta ovvio che la "prima linea di difesa" per combattere l´interferenza é costituita dal sopprimere, per quanto sia possibile, l´emissione alla sorgente. Al fine della prevenzione delle interferenze é utile distinguere quattro diversi fenomeni di trasferimento dell´energia elettromagnetica: emissioni radiate, suscettività radiata, emissioni condotte e suscettività condotta. I primi due fenomeni riguardano l´accoppiamento del disturbo per irradiazione, quindi sotto forma di onda elettromagnetica che si propaga in aria, mentre gli ultimi due riguardano l´accoppiamento del disturbo mediante correnti che si propagano attraverso i cavi di alimentazione o più in generale cavi che interconnettono l´apparecchiatura sorgente con quella vittima (cavi di segnale, di controllo, ecc.). Generalmente quest´ultima tipologia di accoppiamento é più efficiente di quella che si ha per effetto della propagazione in aria; di conseguenza chi progetta i sistemi elettronici pone intenzionalmente barriere, per esempio filtri, lungo il percorso di accoppiamento in modo da bloccare la trasmissione di energia non desiderata.

Emissioni elettromagnetiche possono essere generate da un cavo di alimentazione, da uno schermo metallico contenente un sottosistema, da un cavo che collega sottosistemi diversi oppure da un componente elettronico localizzato all´interno di un contenitore non metallico. I cavi sono potenzialmente in grado di emettere e/o captare energia elettromagnetica e di solito lo fanno in modo piuttosto efficiente. In generale, l´efficienza del fenomeno di emissione oppure di ricezione dell´energia elettromagnetica aumenta con la lunghezza dei cavi. I segnali di interferenza possono anche diffondersi tra i sottosistemi per propagazione diretta lungo i cavi. Se i sottosistemi sono racchiusi da schermi metallici, si generano su di essi correnti indotte dovute sia a segnali interni sia a segnali esterni. Tali correnti possono poi irradiarsi nell´ambiente esterno oppure in quello interno al contenitore metallico.

Per riassumere, si é visto che segnali non desiderati possono essere irradiati oppure captati dal cavo di alimentazione, dai cavi di interconnessione, dai contenitori metallici o dalla circuiteria interna dei sottosistemi, anche se tali dispositivi o cavi non dovrebbero trasportare questi segnali. Quindi gli obiettivi della Compatibilità Elettromagnetica sono quelli di proteggere dai disturbi di tipo elettromagnetico i servizi di utilità pubblica come:

• telecomunicazioni
• reti di distribuzione di energia elettrica
• apparecchiature elettromedicali
• elettrodomestici
• sistemi di controllo di processi industriali
• sistemi di controllo di mezzi di trasporto

Le attività per il raggiungimento degli obiettivi sono:

• Individuazione e studio dei disturbi presenti nell´ambiente elettromagnetico in cui determinate apparecchiature sono destinate a funzionare.

• Studio delle modalità di accoppiamento dei disturbi da apparato sorgente ad apparato vittima.

• Individuazione dei requisiti che ciascun tipo di apparecchiatura deve avere in modo da garantire un grado di immunità ai disturbi provenienti da altre apparecchiature superiore ad un certo valore minimo, ed un livello di emissione di disturbi verso le altre apparecchiature inferiore ad un certo valore massimo.

Presso il Laboratorio LUCE possono quindi svolgersi misure di: