A conference about Electromagnetic Compatibility

1. ing. Marco Crescenzi
Coordinatore Commissione Ingegneria Industriale
Ordine degli Ingegneri di Frosinone
Giovedì 23 Aprile 2009
Sede Confindustria Frosinone

2. a) Definizione
b) Background
c) Compatibilità elettromagnetica
d) Progettazione
e) Prove
f) Sfide attuali

3. La compatibilità elettromagnetica è la capacità di un
sistema elettronico di funzionare nel suo ambiente
elettromagnetico senza generare disturbi
elettromagnetici, che possono degradare le
performance di altri oggetti che appartengono allo
stesso ambiente

4. Un sistema elettronico può definirsi
elettromagneticamente compatibile se e solo se
soddisfa i seguenti tre aspetti:
non causa interferenza verso altri sistemi ;
non è suscettibile (cioè sensibile) alle emissioni
elettromagnetiche di altri sistemi;
non causa interferenza verso se stesso.

5. Possiamo dire che i problemi di compatibilità
elettromagnetica sono nati con le prime
comunicazioni radiotelegrafiche.
Gli spinterometri causavano interferenze su
apparecchiature radio e telefoniche.
Con lo sviluppo tecnologico le sorgenti di interferenze
elettromagnetiche si sono moltiplicate.

6. Le tappe importanti dello sviluppo tecnologico che
interessano la EMC sono:
Seconda guerra mondiale: l'uso di apparati radio,
sistemi di navigazione e radar
Anni '50:introduzione dei primi transistor
Anni 60': introduzione dei circuiti integrati
Anni 70': introduzione dei primi microprocessori
Anni 90': introduzione della tecnologia digitale in
sostituzione di quella analogica.

7. c) Compatibilità elettromagnetica
Schema semplificato
Sorgenti
Tipologie di interferenze e di
accoppiamenti

9. Artificiali
Terrestri Non-intenzionali
Extraterrestri Intenzionali

10. Extraterrestri
Atmosferiche (fulmini) Solari
Cosmiche

11. Comunicazioni
Radiotrasmissione
Navigazione
Radar

12. Non intenzionali
Reti di trasmissione dell'energia Apparati industriali, scientifici,
Generazione medici
Conversione Generatori di calore
Trasmissione Starter di veicoli
Distribuzione Dispositivi di regolazione della
tensione
Elettrodomestici
Apparati diagnostici
Frullatori
Dispositivi elettronici digitali
Asciugacapelli
Computer
Rasoi elettrici
PDA

13. Spettro elettromagnetico

14. L’energia ricevuta ha provocato un effetto indesiderato
nel ricevitore

15. Tipologia di disturbo EMI
Condotto
C'è un percorso
di
propagazione
Sorgente Ricevitore attraverso il
quale il disturbo
è condotto
Radiato
Il disturbo si
propaga
Sorgente Ricevitore liberamente
nello spazio
circostante

16. Frequenze
Disturbi radiati maggiori di 30MHz
Disturbi condotti da 150 KHz a 30 MHz

17. Modalità di accoppiamento
Irradiativo Conduttivo
Senza propagazione Senza propagazione
Capacitivo (campo Con propagazione
elettrico) E-field
Induttivo (campo
magnetico) H-field
Con propagazione
Elettromagnetico EM-
field

18. Formalizzazione matematica dei
fenomeni elettromagnetici
Equazioni di Maxwell
• E è il campo elettrico
• B l'induzione magnetica (o B= µ0 H dove H è il campo
magnetico)
• ρ la densità di carica
• J il vettore densità di corrente
• ε0 costante dielettrica del vuoto
•µ0 e permeabilità magnetica del vuoto

19. Accoppiamento magnetico
•Generazione di corrente I per campo
magnetico H (A/m)
Accoppiamento elettrico
•Tensione V generata per campo
elettrico E (V/m)

20. Progettazione
Obiettivi
Limitare le emissioni (Radiattive e/o Conduttive)
Ridurre la suscettibilità dei componenti da
sorgenti esterne
Tecniche
Filtri e dispositivi di protezione
Schermatura
Connessione delle masse (Grounding &
Bonding)

21. Prove
I siti più comuni per l'esecuzione di
prove sono:
Camera schermata: per prove
condotte al di sotto di 30MHz
Camera riverberante:Una camera
riverberante è una struttura chiusa nella
quale il campo elettromagnetico prodotto da antenne
emittenti è agitato da un dispositivo di dimensioni
confrontabili con la lunghezza d’onda, quale ad esempio un
rotore con pale metalliche.
Camera anecoica: camere anecoiche che sono camere
schermate con le pareti interne ricoperte di materiale
assorbente a forma di piramide.

22. Sfide attuali:nuove tecnologie
Automotive
IntelliDrivesm -Vehicle Infrastructure Integration (VII)

23. IntelliDrivesm -Vehicle
Infrastructure Integration (VII)
IntelliDrivesm combina diverse tecnologie – reti di
comunicazioni wireless , computer di bordo, sensori,
navigazione GPS, infrastrutture – in modo da
consentire al veicolo di identificare pericoli, traffico ,
ecc.

24. Sfide attuali: nuove tecnologie
Aeronautica
Sistemi wireless

25. Sfide attuali:nuove tecnologie
Aeronautica
Telefoni cellulari a bordo

26. Sfide attuali: nuove tecnologie
Comunicazioni

27. WiMAX
WiMAX (Worldwide
Interoperability for
Microwave Access)
tecnologia di accesso a
reti di telecomunicazioni a
banda larga e senza fili
(BWA - Broadband
Wireless Access).

28. Alcuni problemi tecnici
Elaborazione di segnali a frequenze sempre più elevate
Riduzione delle tensioni di alimentazione negli apparati
elettronici

29. Sfide attuali: effetti sulla salute
Campi elettrici e magnetici a frequenza estremamente
bassa inducono all’interno del corpo campi elettrici e
correnti elettriche che possono stimolare tessuti
elettricamente eccitabili, in particolare quelli del
sistema nervoso e i tessuti muscolari.
All’aumentare della frequenza, i campi e le correnti
elettriche tendono a penetrare sempre più all’interno
delle cellule, nel citoplasma, impedendo il crearsi
delle differenze di potenziale aggiuntive attraverso le
membrane cellulari, rendendo così sempre più
improbabile il verificarsi degli effetti di stimolazione,
che sono praticamente impossibili alle radiofrequenze
e microonde.

30. Sfide attuali: effetti sulla salute
I campi elettromagnetici a radiofrequenza e
microonde trasportano energia elettromagnetica che
viene assorbita dai tessuti corporei e trasformata in
calore provocando, in definitiva, un aumento di
temperatura dell’intero corpo o di sue parti, secondo
le modalità di esposizione. Gli effetti di questo
processo sono legati all’aumento di temperatura
piuttosto che all’azione dei campi elettromagnetici di
per sé; per questo motivo, sono comunemente
indicati come effetti termici.
Nel caso dei campi elettromagnetici a frequenza
intermedia possono essere attivi entrambi i
meccanismi di stimolazione e di riscaldamento.

31. Sfide attuali: effetti sulla salute
E’ stata avanzata l’ipotesi che l’esposizione a campi di
intensità inferiore alle soglie per l’insorgenza di effetti
acuti, soprattutto se cronica, possa causare malattie
degenerative ed in particolare il cancro (effetti a lungo
termine).
(Istituto Superiore di Sanità www.iss.it)

32. La tecnologia non tiene lontano l'uomo
dai grandi problemi della natura,
ma lo costringe a studiarli più
approfonditamente.
(Antoine de Saint-Exupéry)

33. Riferimenti
• Institute of Electrical and Electronic Engineers
http://www.ieee.org
•CEI Comitato Elettrotecnico Italiano http://www.ceiweb.it/
•IMQ Istituto per il marchio di qualità http://www.imq.it
•Electrosuisse SEV Association for Electrical Engineering,
Power and Information Technologies
http://www.electrosuisse.ch
•CISPR (Comité International Spécial des Perturbations
Radioéelectriques) http://www.iec.ch/zone/emc
•ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
http://www.etsi.org
•International Electrotechnical Commission http://www.iec.ch/
•BSI (British Standards Institute) http://www.bsi-global.com/
•CENELEC (Comité Européen de Normalisation
Electrotechnique) http://www.cenelec.eu
•FCC (Federal Communications Commission)
http://www.fcc.gov/
•Introduction to Electromagnetic Compatibility M.D'Amore- M.
S. Sarto