Elektromagnetická kompatibilita

Datum 29.04.2017

S rostoucím počtem elektronických zařízení, která používáme, roste i riziko jejich vzájemného rušení. Touto problematikou se zabývá vědní obor zvaný Elektromagnetická kompatibilita. Jedná se o náročnou disciplínu jak z hlediska teorie, vždyť jedním z jejích pilířů je komplexní teorie elektromagnetického pole, tak i z hlediska praxe, neboť některá měření lze provádět jen na specializovaných pracovištích, která disponují bezodrazovými komorami.

Ty plní dva úkoly současně. Jednak musí odstínit elektromagnetická pole, která se vyskytují všude okolo nás, například rozhlasové vysílání. Zároveň musí zabránit tomu, aby se energie vyzářená uvnitř nich odrážela a zkreslovala tak měření. V neposlední řadě je k realizaci měření třeba mít citlivé a kalibrované přístroje pracující v širokém rozsahu frekvencí. Na základě těchto požadavků vznikla na Fakultě aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně specializovaná laboratoř, jejíž pracovníci se problematice elektromagnetické kompatibility věnují. Na následujících řádcích se s ní mohou čtenáři krátce seznámit.

„Systém sám o sobě může být dokonale spolehlivý, bude však prakticky bezcenný v provozu, pokud současně nebude elektromagneticky kompatibilní,“ pronesl v roce 1968 průkopník vědeckotechnické disciplíny zvané Elektromagnetická kompatibilita, H. M. Schlicke.

Netrvalo dlouho, a jeho slova potvrdilo hned několik tragédií, které vznikly v důsledku selhání technických zařízení. Za všechny vzpomeňme například havárii stíhacího letounu Tornado poblíž Mnichova, který se v roce 1984 zřítil k zemi poté, co proletěl okolo televizního vysílače. Jeho automatizované řídicí systémy selhaly v důsledku silného elektromagnetického pole generovaného vysílačem. V současné době se odolností letadel vůči silným elektromagnetickým polím (HIRF – High Intensity Radio Fields) zabývají celé vývojové týmy výrobců letadel.

A nejde už zdaleka jen o výrobky pro vojenské účely nebo drahé průmyslové aplikace. Prakticky u každého výrobku dodávaného na trh v rámci ČR (EU) musí prodejce deklarovat, že tento výrobek je, mimo jiné, takzvaně elektromagneticky kompatibilní. To znamená zejména dvě věci. Zaprvé, že takový výrobek při své činnosti neprodukuje rušivé elektromagnetické pole, které by mohlo ovlivnit funkci jiných výrobků, a zadruhé, že činnost tohoto výrobku nebude ovlivněna běžnými elektromagnetickými poli a výboji v jeho blízkosti. Pro obor, který se zabývá rušivým vyzařováním, se vžila zkratka EMI (Electromagnetic Interference), zatímco pro obor, který se zabývá odolností zařízení vůči vnějším vlivům, se používá zkratka EMS (Electromagnetic susceptibility). Oba tyto obory spadají do rozsáhlé disciplíny zvané Elektromagnetická kompatibilita, nebo-li EMC a svým způso- bem představují jednoho ze strašáků, se kterými se výrobci nebo obchodníci, přinášející na trh nový výrobek, musí poprat. Jedině tak totiž splní jednu z podmínek pro použití evropské certifikační značky CE. Tyto podmínky stanovují jednak evropské harmonizační směrnice (89/336/EEC, 92/31/EEC), v návaznosti na ně pak zákony jednotlivých členských zemí (v ČR např. zákon 186/2006 Sb.).

Zkušenosti ukazují, že je vždy levnější počítat s problematikou EMC již při vývoji samotného výrobku. Hledání chyb u hotových zařízení a odstraňování důsledků špatného návrhu je naopak vždy drahé a komplikované, zejména když se na případné chyby přijde až ve státní zkušebně. Nejvíce překvapení přitom zažívají ti výrobci, kteří svůj výrobek kompletují z komponent zakoupených v zahraničí. Není neobvyklé, že spojením několika komponent, které samostatně všechny zákonné požadavky splňují, vznikne výrobek, který požadavky na EMC nesplňuje. A zde přichází na řadu testování, měření a ladění výrobku v některé z laboratoří, které nabízejí takzvaná předcertifikační měření.

Jedna taková laboratoř se nachází ve Vědeckotechnickém parku Fakulty aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně. V součinnosti s jedním z významných partnerů, společností Rohde & Schwarz, její pracovníci pořádají pravidelné Kurzy elektromagnetické kompatibility pro průmyslovou praxi, kde seznamují zástupce průmyslových firem s problematikou EMC. Kromě vlastních výzkumných aktivit pak v laboratoři probíhá i smluvní výzkum spočívající v předcertifikačních měřeních a ladění výrobků před jejich uvedením na trh. Mezi nejžádanější zakázky patří měření rušivého vyzařování krytem přístroje, případně po napájecím vedení. Tato měření jsou prováděna uvnitř částečně bezodrazové (semianechoické) komory Frankonia SAC 3 Plus v souladu s příslušnými normami. Pokrytím podlahy absorpčním materiálem je možné změnit konfiguraci komory na plně bezodrazovou (anechoickou), a provádět v ní zkoušky odolnosti zařízení vůči vnějšímu rušení nebo měřit vyzařovací charakteristiky antén. Poslední zmiňovaná měření často využívají poskytovatelé bezdrátového internetového připojení, aby si ověřili vyzařovací charakteristiky svých přístupových bodů a transceiverů. Neméně důležitá je pak zkouška odolnosti proti elektrostatickému výboji – nebo-li ESD, která probíhá na samostatném pracovišti a simuluje přeskok elektrostatického výboje z blízkého objektu na kryt testovaného výrobku.

Fakulta aplikované informatiky

Fakulta aplikované informatiky je od 1. 1. 2006 samostatnou součástí Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně. Pro studenty bakalářského, magisterského a doktorského studia poskytuje vysokoškolské vzdělání v celkem 9 studijních oborech v akreditovaném studijním programu Inženýrská informatika. Součástí fakulty je Centrum bezpečnostních, informačních a pokročilých technologií (CEBIA-Tech), které se zabývá vědecko-výzkumnými aktivitami a smluvním výzkumem.