compatibilità elettromagnetica ing. g. monti testo di...

21/05/200721/05/2007 G. MONTI (Gruppo Campi EM Un. Lecce) G. MONTI (Gruppo Campi EM Un. Lecce) 05/2007: Corso di formazione per la valutazione 05/2007: Corso di formazione per la valutazione

di campi EMdi campi EM

11

Compatibilità ElettromagneticaIng. G. Monti

testo di riferimento:

‘Compatibilità elettromagnetica: Concetti fondamentali di

elettromagnetismo Applicazioniprogettuali’

Clayton R. Paul.



22

L’ELETTROMAGNETISMO-Con questo termine s’intende l’insieme dei fenomeni dovuti all’interazione di campi elettrici e

magnetici-Numerosi sono questi fenomeni con cui abbiamo a che fare quotidianamente

RADIAZIONI NON IONIZZANTILe radiazioni non ionizzanti sono forme di radiazioni elettromagnetiche -comunemente

chiamate campi elettromagnetici- che, al contrario delle radiazioni ionizzanti, non possiedono l’energia sufficiente per modificare le componenti della materia e degli esseri

viventi (atomi, molecole).Le radiazioni non ionizzanti possono essere suddivise in:

campi elettromagnetici a frequenze estremamente basse (ELF) radiofrequenze (RF)

microonde (MO) infrarosso (IR)

luce visibile L’umanità è sempre stata immersa in un fondo elettromagnetico naturale: producono onde

elettromagnetiche il Sole, le stelle, alcuni fenomeni meteorologici come le scariche elettrostatiche, la terra stessa genera un campo magnetico. A questi campi elettromagnetici

di origine naturale si sono sommati, con l’inizio dell’era industriale, quelli artificiali, strettamente connessi allo sviluppo scientifico e tecnologico. Tra questi ci sono i radar, gli

elettrodotti, ma anche oggetti di uso quotidiano come apparecchi televisivi, forni a microonde e telefoni cellulari



33

Spettro Elettromagnetico



44

…Ogni onda elettromagnetica è definita dalla sua frequenza, cioè il numero di

oscillazioni compiute in un secondo, e si misura in cicli al secondo o Hertz (Hz);…

L’onda elettromagnetica è caratterizzata, inoltre, da altre tre grandezze fisiche:

l’intensità del campo elettrico misurata in volt/metro (V/m); l’intensità del campo magnetico misurata in ampere/metro (A/m);

l’intensità dell’ energia trasportata misurata in Joule.



55

Spettro EM vs Applicazioni



66

FENOMENI ELETTROMAGNETICI



77

È DUNQUE EVIDENTE CHE TUTTIQUESTI FENOMENI

INTERAGENDO TRA LOROPOSSONO CAUSARE DISTURBI,

ANOMALIE E/O GUASTI NEL FUNZIONAMENTO



88

Il termine Compatibilità elettromagneticaindica la scienza ingenieristica che si

occupa del disegno di dispositivi in gradodi operare in un ambiente

elettromagneticamente condiviso.A tal fine essa si prefigge di studiare:

1. le condizioni sotto le quali gli apparati elettrici conservano le prestazioni previste, in presenza

di disturbi2. il livello dei disturbi emessi che possono degradare le prestazioni

degli altri apparati operantinello stesso ambiente.



99

ULTERIORE ASPETTO:CEM AMBIENTALE

EFFETTI DEI CAMPI EM SULL’AMBIENTE E SULL’UOMO ?Normative specifiche



1010

Terminologia riguardante l’ EMCAmbiente elettromagnetico: è l’insieme dei fenomeni elettromagnetici

che esercitano un’influenza sull’ambiente fisico in considerazione;Apparato sorgente: è l’apparato che genera il disturbo;Apparato vittima: è l’apparato che subisce il disturbo;

Compatibilità Elettromagnetica: è la capacità di un’apparecchiatura di funzionare in modo soddisfacente nel suo tipico ambiente

elettromagnetico senza, in ogni caso, introdurre disturbi intollerabili;E.U.T.(Equipment Under Test): l’apparecchiatura in test;

Interferenza elettromagnetica: si indica anche con il termine EMI(ElectroMagnetic Interference) e costituisce la degradazione delle

prestazioni di un’apparecchiatura o di un canale di trasmissione causata da un disturbo di tipo elettromagnetico;

Suscettibilità: tale termine indica il livello di sensibilità di un dispositivo a radiazioni elettromagnetiche esterne; uuna prova di

suscettibilità è tesa all’individuazione del livello di disturbo che riesce a far entrare in crisi l’apparato.



1111

Si ha una incompatibilità ogni qualvolta il funzionamento di un apparato interferisce con il funzionamento di un altro. Quando

l’interazione è dovuta al trasferimento di energia elettromagnetica dal sistema che genera il disturbo (colpevole)

verso il sistema disturbato (vittima) si parla di Interferenza Elettromagnetica (EMI). Affinchè possa aver luogo il

trasferimento di energia, deve esistere un meccanismo di trasferimento o un percorso si accoppiamento.



1212

Un tipico sistema elettronico generalmente è costituito da uno o piusottosistemi intercomunicanti per mezzo di cavi (fasci di

conduttori). Un mezzo per fornire potenza a questi sottosistemiconsiste solitamente nell'utilizzare corrente alternata fornita dallarete commerciale di distribuzione dell'energia. L'alimentatore di

ogni sistema elettronico converte questa tensione sinusoidale di 120 V e 60 Hz (240 V e 50 Hz in Europa) nei diversi livelli di tensionecontinua necessari per I'alimentazione dei componenti interni del

sistema elettronico. Per esempio, i circuiti di logica digitalerichiedono una tensione di alimentazione di 5 V cc mentre quelli

analogici richiedono tensioni di +12 V e -12 V cc. L'alimentazionedi altri dispositivi, quali per esempio i motori, impone I'utilizzo di

livelli di tensione continua ancora diversi dai precedenti. La tensione alternata di 120 V e 60 Hz della rete commerciale viene

fornita ad sistema per mezzo di un cavo di alimentazione. Altri cavisono poi necessari per interconnettere i diversi sottosistemi in modo

da permettere il reciproco scambio dei segnali funzionali.



1313

Tutti questi cavi sono potenzialmente in grado di emetteree/o captare energia elettromagnetica. In generale l'efficienzadel 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 segnaliinterni sia a segnali esterni. Tali correnti possono poi

irradiarsi nell'ambiente esterno oppure in quello interno al contenitore metallico. Ultimamente sta diventando più

comune, soprattutto nei sistemi a basso costo, l'utilizzo dicontenitori non metallici, in tal caso i dispositivi sonodirettamente esposti alle radiazioni elettromagneticheprovenienti dall’ambiente circostante, in cui anch’essi

irradiano.



1414

Meccanismi che generano problemi di EMI:EMI per Onde irradiate: in questo caso i problemi di interferenza sono

legati alla presenza di una ‘sorgente di interferenza’, ossia di un dispositivo in grado di emettere, intenzionalmente o meno, un’onda elettromagnetica che può essere ricevuta da dispositivi elettronici che non siano configurati in

maniera tale da essere insensibili a tale radiazione.EMI per Conduzione: in questo caso esiste una connessione fisica, di tipo

parassita, tra dispositivi che invece dovrebbero essere elettricamente disgiunti (ossia si crea un percorso di tipo conduttivo parassita tra due dispositivi)

Esempio: 2 dispositivi medicali non adeguatamente schermati collocati sullo scheletro metallico di un letto.

EMI per Induzione: in questo caso i problemi di EMI sono legati ad accoppiamento induttivo o capacitivo tra due conduttori, in assenza dunque di

una connessione fisica diretta.



1515

Emissioni Condotte/SensibilitàCondotta

L’esempio più semplice del meccanismo CE/CS è la comune impedenza di un bus. La corrente di rumore generata dal sistema colpevole sulla sinistra provoca un ripple di tensione sulla porzione del bus di alimentazione in comune con il

sistema vittima. Va sottolineato che la presenza di una porzione del bus di alimentazione in comune tra i due sistemi rappresenta una semplice causa di interazione, e altri fattori, quali il campo elettromagnetico irradiato dai cavi,

devono essere presi in considerazione nella definizione dei limiti di compatibilità elettromagnetica (CE).



1616

Emissioni IrradiateLe emissioni Irradiate (RE) hanno luogo principalmente a causa del

flussodi corrente nei cavi di collegamento tra i vari sistemi e alle correnti

parassite sui contenitori degli apparati stessi.



1717

Sensibilità IrradiataMentre CE e CS sono state unite insieme in base al modello comune

dell’impedenza di accoppiamento, lo stesso non può essere fatto per RE e RS. RS ha luogo quando la potenza RF trasmessa da un sistema viene

intercettata dai collegamenti del circuito di un sistema vittimafunzionante con livelli di segnale decisamente più bassi, tali da essere

degradati dal disturbo catturato.



1818

… per quanto riguarda il problema delle ondeirradiate/ricevute, estremamente importanti sono

le dimensioni elettriche (relative alla lunghezza d’ondadella radiazione emessa) dell’ apparato sorgente e di

quello vittima,La distanza tra apparato sorgente-vittima,

Ed ovviamente la potenza irradiata,



1919

Radiatori intenzionali e non intenzionali

Radiatore intenzionale: qualunque dispositivo progettato per emettere una radiazione elettromagnetica (ad es le

antenne dei sistemi di telecomunicazione). In questo caso la radiazione emessa è nota in termini di: potenza

associata, frequenza, etc..Radiatore non intenzionale: qualunque dispositivo il cui

funzionamento comporta delle irradiazioni spurie; in questo caso il fenomeno dell’irradiazione non è

desiderato. Rispetto alla ‘funzione primaria’ del dispositivo in questione il fenomeno dell’irradiazione

comporta perdita di potenza (es.: apparecchid i riscaldamento ad induzione, cavi di collegamento, forni a

microonde, videoterminali, etc.).



2020

Emissioni Irradiate non intenzionaliLe emissioni Irradiate (RE) hanno luogo principalmente a causa del

flussodi corrente nei cavi di collegamento tra i vari sistemi e alle correnti

parassite sui contenitori degli apparati stessi.



2121

fulmini, relè, motori in corrente continua e luci fluorescenti generano onde elettromagnetichecon spettro molto ampioEsistono anche sorgenti di emissioni elettromagnetiche con spettro molto stretto. Per esempio

le linee di trasmissione dell'energia elettrica generano emissioni elettromagnetiche allafrequenza-di rete (60 Hz per la rete statunitense e 50 Hz perquella europea). Le emittentiradio trasmettono le informazioni (voci, musica ecc.) codificandole su una frequenza portante. I ricevitori radio intercettano queste onde elettromagnetiche, le amplificano ed estraggonol'informazione codificata nel segnale.Anche i trasmettitori degli impianti radar emettono impulsi di una portante monofrequenza: questi impulsi, dovuti all'intermittenza della portante, si irradiano nell'ambiente, colpisconoun bersaglio e ritornano all'antenna. Il contenuto spettrale degli impulsi radar è distribuito suuna banda di frequenze, centrata sulla portante, di ampiezza maggiore rispetto a quella delletrasmissioni radio. Un'altra sorgente, che sta diventando sempre più importante, è associataai dispositivi elettronici digitali in generale ed in particolare ai computer. Questi dispositividigitali utilizzano forme d'onda impulsive per rappresentare i numeri binari: al simbolo 0 corrisponde un livello di tensione nullo, al simbolo 1 un livello costante. In tal modo, i numeried altri simboli vengono rappresentati mediante sequenze di forme d'onda elementari. Il tempo di transizione tra i due possibili livelli di un segnale digitale è probabilmente il piùimportante fattore per la determinazione del contenuto spettrale del segnale: quanto più èbreve il tempo di transizione, tanto più è ampio lo spettro di frequenze. Il contenuto spettraledi un dispositivo digitale generalmente occupa un ampio intervallo di frequenze.

Sorgenti di onde irradiate: -intenzionali, -non intenzionali: spettro d’emissione



2222

Oggetti riflettentiSi comportano come radiatori non intenzionali anche

tutti gli oggetti riflettenti:agiscono come delle sorgenti secondarie riflettendo una generica radiazione elettromagnetica che incisa su di

essi.

Radiatoreintenzionale

conduttore

conduttore



2323

Esempi tipici di sorgenti in un laboratorio Esempi tipici di sorgenti in un laboratorio Monitor a raggio catodico, Frequenze d’emissione legate alla frequenza di spazzolamento dello schermo ed alla

frequenza di dot-clock:

50-150Hz , 30-70khz, 20 MHz

Monitor LCD, Frequenze d’emissione:

20 MHz

Cavi di collegamento,

Frequenze d’emissione:

50Hz



2424

EMI per Induzione: Crosstalk/DiafoniaCon il termine diafonia si intende il passaggio di energia da una linea ad un'altra (più precisamente

da un circuito ad un altro). Il fenomeno è legato ad un accoppiamento di natura capacitiva/induttiva tra

I due fili, in assenza dunque di un collegamentoconduttivo fisico.



2525

EMI per Induzione: Crosstalk/Diafonia

Il fenomeno è legato ad un accoppiamento di naturacapacitiva/induttiva tra I due fili, in assenza

dunque di un collegamento conduttivo fisico.

2 conduttori percorsida segnale + massa



2626

EMI per Induzione: comportamento non ideale dei conduttori

Dato un conduttore filiforme, ad esso è associta:

una resistenza serie (dovuta alla sua conducibilitàidealmente infinita, ma finita per tutti I conduttori reali)

Esempio10 cm di filo di rame

AWG30x = 0.1 m, ρ= 0.017 µΩm

R=30 10-3Ω



2727


Dato un conduttore filiforme, ad esso è associta:Un’induttanza serie: Ad un conduttore isolato percorso da

corrente è associta anche un'induttanza il cui valore dipendedalla frequenza. Tale induttanza è detta induttanza interna

in quanto è dovuta ad flusso magnetico interno al filo.

Linee di Forzadel campo Magnetico



2828

EMI per Induzione: comportamento non ideale dei conduttoriInduttanza parassitaInduttanza parassita



2929


Mutua induttanzaMutua induttanza

Due fili AWG30 lunghi x = 10 cm, paralleli a distanza s = 2 mm, e paralleli al piano di massa, a distanza h = 5 mm dal medesimo.

Essendo L l’induttanza propria associata a ciascun filo LM=mutuainduttanza = 72.76 nH, èparagonabile all’autoinduttanza: possiamo aspettarci una forte diafonia.



3030

di cavi microfonici in cui la resistenza del microfono si accoppia con la capacità

indotta, creando un circuito RC che funge da filtro

passa-basso privando il segnale audio delle alte

frequenze

Due conduttori possono subire interferenze di tipo capacitivo quando

diventano assimilabili alle due piastre di un condensatore, accumulando una carica al loro interno. Questo tipo di

problema può arrivare ad avere un effetto vistoso nel caso

EMI per Induzione: accoppiamento capacitivo



3131



3232

E’ particolarmente evidente quando due circuiti ad alta impedenza sono posti a piccola distanza e trasportano un segnale a bassa

frequenza: Si considerino due conduttori separati da una piccoladistanza; si crea un accoppiamento capacitivo, qualunque

differenza di potenziale appaia su uno dei due conduttori induce un segnale sull’altro conduttore dato da:

Accoppiamento capacitivo

12 vCC

Cv

couplingground

coupling

+=

1 2

v1 v2



3333

E’ predominante nei circuiti a bassa impedenza che trasportino un segnale ad alta frequenza.

Quando due conduttori sono posti a piccola distanza, si crea un accoppiamento induttivo che determina la comparsa di un segnale

indesiderato a seguito di una variazione della corrente su uno dei due conduttori

Accoppiamento induttivo

dtdi

Mv 1122 =

1 2

v1 v2M12



3434

EMI per Induzione: crosstalk/DiafoniaSi perviene dunque ai seguenti circuiti equivalenti:

R L

Conduttore isolatopercorso da corrente

Conduttore + massa

2Conduttore percorsi dacorrente + massa



3535

Diafonia: conduttori schermatiSCHERMO ISOLATO:

Si concatena campo magnetico sul circuito vittima →near e far: come se non ci fosse lo schermo, Stessa situazione collegando lo schermo a massa

in un solo punto

Circuito Vittima

Circuito Vittima

Circuito vittima: si concatena lo stesso campo H di prima: Sul circuito di schermo: corrente indotta si oppone al campo incidente →

Riduzione del disturbo su near e far



3636

Misure di diafoniaMisure di diafonia



3737Circuito VittimaCircuito Vittima



3838

Al fine di prevenire problemi di EMI si deve:- Ridurre al minimo le emissioni

- Minimizzare I meccanismi di accoppiamento- Minimizzare la sensibilità del dispositivo

a radiazioni esterne.



3939

ESD: Electronic DischargeUn problema di suscettività attualmente sempre più frequente nei circuiti

integrati su piccola scala è legato alle cosiddette scariche elettrostatiche (ESD, electronic discharge): quando camminiamo su un pavimento di materiale sintetico (es: nylon) con scarpe dalla suola

di gomma, è possibile che si accumulino cariche elettrostatiche sul nostro corpo; se poi tocchiamo un dispositivo elettronico (ad es. la

tastiera di un computer) si può formare un arco elettrico tra la punta delle dita e la tastiera stessa. In questo modo le cariche elettriche vengono trasferite al dispositivo, il che potrebbe determinarne la distruzione. Inoltre viene generata un’onda elettromagnetica che

potrebbe essere captata dal circuito interno provocando malfunzionamenti.



4040

Tecniche di riduzione del rumore nei Sistemi Elettronici

…. L’interferenza elettromagnetica (EMI) è diventato il problema principale per i progettisti

di circuiti stampati.Il progettista moderno deve fare molto di più che rendere

funzionante il sistema in laboratorio, cosa per altro necessaria, deve renderlo

funzionante ed affidabile nel “modo reale”. Questo significa che il sistema non deve essere influenzato dal possibile rumore

ambientale e non deve a sua volta essere generatore di rumore ambientale…



4141

EsempioNella seguente figura viene riportato lo schema a blocchi di un ricevitore radio nel quale

sono indicati i possibili tipi di interferenza che si possono verificare.



4242

Quando la radio viene inserita nel mondo reale viene ad essere influenzata da innumerevoli sorgenti di rumore

La radio deve poter funzionare correttamente anche in questa condizione



4343

La radio può a sua volta essere una sorgente di rumore per altri apparati elettronici.

La cura e l’attenzione prestata nel progettare un sistema elettronico affinchè sia minimizzata la generazione di rumore

elettromagnetico da parte sua, deve essere la stessa per rendere il sistema immune da disturbi ambientali



4444

Il progettare nel rispetto di EMC può seguire due diversi approcci: il primo è l’approccio in fase di collaudo (crisis approach), il secondo è ll’’approccio a livello sistemicoapproccio a livello sistemico, al momento cioè di

definizione del progetto (system system approachapproach).

Nel primo caso il progettista procede nel suo lavoro nel totale disinteresse delle problematiche di EMC sino al termine del

progetto. Durante la fase di collaudo in laboratorio, o ancor peggio, sul campo si verifica se il problema esiste oppure no. Nel caso in

cui vi sia un problema EMC le soluzioni (pezze) approntate in questa fase del progetto sono quasi sempre estremamente costose e sono dei ripieghi (Band-Aid Approach). Man mano che il progetto evolve dalla fase di concezione a quella di collaudo, verso la sua

produzione le soluzioni tecniche a disposizione del progettista per ridurre l’incidenza del rumore si riducono sensibilmente. Al

contrario dei costi degliinterventi che aumentano in modo esponenziale.



4545

EMC: DirettiveEMC: DirettiveConsiderando che il degrado delle prestazioni di

un’apparecchiatura puó comportare un’inaccettabile danno a persone e cose, alla fine degli anni ’80 sono state

studiate delle norme atte alla standardizzazione dei metodi di misura della Compatibilità Elettromagnetica, ed all’imposizione di vincoli sulla emissione ed immunitàai disturbi delle apparecchiautre elettroniche, al fine di

favorire il libero scambio in Europa di dispositivi elettronici che garantiscano i requisiti indispensabili al

corretto funzionamento.



4646

Enti che si occupano delle normative EMCEnti che si occupano delle normative EMC

Per l'Italia: Per l'Italia: CEICEI Comitato Elettrotecnico Italiano Comitato Elettrotecnico Italiano

Organismi internazionali: Organismi internazionali: CISPRCISPR ((ComitComitéé InternationalInternational SpSpéécial cial desdes PerturbationsPerturbations

RadioRadioééelectriqueselectriques) Comitato Internazionale Speciale per le ) Comitato Internazionale Speciale per le Interferenze Radio Interferenze Radio

ETSIETSI ((EuropeanEuropean TelecommunicationsTelecommunications StandardsStandards InstituteInstitute) ) BSIBSI ((BritishBritish StandardsStandards InstituteInstitute) per l'Inghilterra ) per l'Inghilterra CENELECCENELEC ((ComitComitéé EuropEuropééenen de de NormalisationNormalisation

ElectrotechniqueElectrotechnique) Organismo europeo per l'armonizzazione delle ) Organismo europeo per l'armonizzazione delle norme nazionali norme nazionali

FCCFCC ((FederalFederal CommunicationsCommunications CommissionCommission) per gli Stati Uniti ) per gli Stati Uniti

EMC: DirettiveEMC: Direttive



4747

EMC: DirettiveEMC: DirettivePrima direttiva (03/05/1989): 89/336/EEC (89/336) entra in vigore

il 1/01/ 1992 Nel 1998, in seguito all’iniziativa SLIM (Simpler Legislation for the

Internal Market i.e. iniziativa per la semplificazione della legislazione relativa al mercato interno la Direttiva 89/336

subisce una profonda revisione. Si giunge in questo modo alla Direttiva 2004/108/EC.

Entrata in vigore: 20/01/2005Le legislazioni nazionali che implementano questa nuova direttiva

appariranno il 20/07/2007, a partire da questa data la Direttiva 89/336/EEC sarà abrogata.

Periodo di transizione: gli apparati in conformità con la 89/336/EEC potranno essere commercializzati fino al 20/07/2009,

e potranno continuare ad essere utilizzati se posti sul mercato prima di tale data.



4848

Lo scopo principale della Direttiva EMC è quello di garantire la libera circolazione degli apparati e di creare un ambiente elettromagnetico

accettabile nel territorio dell'AEE. . Esempio di apparati espressamente citati nella Direttiva EMC 89/336:

elettrodomesticitrasmettitori radio e televisivi, ricevitori radio e televisivi

apparecchiature radio mobiliapparecchiature elettromedicali

apparati per illuminazione, lampade fluorescenti, macchine industrialiapparecchiature elettroniche per scopi didattici

apparati della tecnologia dell’informazione, ricetrasmettitori CB e LPDKIT per montaggio “fai-da-te”

componenti con funzione intrinseca ai fini dell’utilizzatore finaleProdotti non interessati: Sono, in generale, i prodotti ritenuti non in grado di

emettere perturbazioni elettromagnetiche potenzialmente pericolose per altri apparati, ed intrinsecamente immuni da perturbazioni elettromagnetiche,

ad esempio: apparati radio utilizzati da radioamatori che non risultino disponibili nel mercato, apparati coperti da apposite Direttive (lampade ad incandescenza),

componenti elettrici e/o elettronici privi di una funzione intrinseca ai fini dell’utilizzatore finale.

EMC: DirettiveEMC: Direttive



4949

La 89/336/CELa 89/336/CE stabilisce due importanti stabilisce due importanti principi:principi:

I disturbi I disturbi elettromagnetici elettromagnetici generati da un generati da un

apparato durante il apparato durante il suo funzionamento suo funzionamento devono essere di devono essere di entitentitàà tale da non tale da non compromettere il compromettere il funzionamento di funzionamento di

altri apparati.altri apparati.

LL’’apparato deve essere apparato deve essere in grado di funzionare in grado di funzionare correttamente anche correttamente anche in presenza di disturbi in presenza di disturbi

elettromagnetici elettromagnetici inferiori ai livelli inferiori ai livelli

massimi consentitimassimi consentiti

EMISSIONIEMISSIONICONTROLLATECONTROLLATE

SUSCETTIBILITASUSCETTIBILITA’’CONTROLLATACONTROLLATA



5050

DIRETTIVA 89/336/CEEVengono inoltre stabilite:

NORME DI BASE:Definiscono i metodi di test e di misura, la strumentazione

e le relative configurazioni.Sono documenti generali non orientati a specifici prodotti

NORME GENERICHE:Definiscono i requisiti EMC per tutti i prodotti usati in uno

specifico ambiente: industria pesante, leggera, uso domestico.

NORME DI PRODOTTO:Definiscono i requisiti EMC per specifici prodotti

(elettrodomestici,telefoni, macchine utensili, P.C. …)



5151

Disturbi radiati

SUSCETTIVITÀ RADIATAEMISSIONI RADIATE

CAMPO DI FREQUENZA PREVISTO PER QUESTI DISTURBI È 30 MHz-1GHz

Disturbi condotti

Le norme della direttiva suddividono anche i disturbi nelle due grandi categorie:

RETE 220V

CAMPO DI FREQUENZA PREVISTO PER QUESTI DISTURBI È 150KHz-30MHz

SUSCETTIVITÀ CONDOTTAEMISSIONI CONDOTTA



5252

89/336/CE - Apparecchi: tutti gli apparecchi elettrici ed elettronici nonché gli impianti e le installazioni che

contengono componenti elettrici e/o elettronici

2004/108/CE - Apparecchiatura:

a) Apparecchio: ogni dispositivo finito, o combinazione di dispositivi finiti, commercializzato come unità funzionale indipendente, destinato all’utente finale, i

componenti o i sottoinsiemi destinati ad essere integrati in un apparecchio dall’utente finale, gli impianti mobili, definiti come una combinazione di

apparecchi ed eventualmente altri dispositivi destinata ad essere spostata ed utilizzata in ubicazioni diverse

b) Impianto fisso: una combinazione particolare di apparecchi di vario tipo ed eventualmente di altri dispositivi, che sono assemblati, installati e destinati ad

essere utilizzati in modo permanente in un luogo prestabilito

EMC: Direttive ed ambito di applicazioneEMC: Direttive ed ambito di applicazione



5353

89/336/CE: gli apparecchi radio utilizzati dai radioamatori ai sensi della definizione n.53, articolo 1 del regolamento radio che fa parte della convenzione internazionale delle telecomunicazioni […] a meno che tali

apparecchi siano disponibili in commercio

2004/108/CE- La presente direttiva non si applica:a) alle apparecchiature oggetto della direttiva 1999/5/CE (apparecchiature radio e le

apparecchiature terminali di telecomunicazione, etc.)b) ai prodotti aeronautici [….]

c) alle apparecchiature radio utilizzate da radioamatori, ai sensi delle disposizioni relative alle radiocomunicazioni adottate nel quadro della costituzione e della convenzione dell’UIT a meno che tali apparecchiature non siano disponibili in

commercio. I kit di componenti assemblati da radioamatori e le apparecchiature commerciali modificate ed utilizzate da radioamatori non sono considerate

apparecchiature disponibili in commerciod) alle apparecchiature che, per loro natura e per le loro caratteristiche fisiche,

risultano intrinsecamente compatibili

EMC: Direttive ed ambito di esclusioneEMC: Direttive ed ambito di esclusione



5454

Principali differenze tra 89/336/CE e Principali differenze tra 89/336/CE e 2004/108/CE:2004/108/CE:

Introduzione della distinzione tra apparecchi ed impianti fissi;Introduzione dei requisiti specifici per gli impianti fissi;

Eliminazione della dichiarazione di conformità e marcatura CE per gli impianti fissi o per gli apparecchi esclusivamente destinati all’integrazione

negli impianti fissi;Eliminazione del ricorso obbligatorio all’Organismo Competente in caso di

applicazione parziale o non applicazione delle norme tecniche armonizzate(ossia norme nate dal tentativo di armonizzare le norme

tecniche utilizzate nei vari paesi); Ricorso volontario alla valutazione da parte dell’Organismo Notificato degli

aspetti di compatibilità elettromagnetica che interessa che siano valutatiIntroduzione della configurazione rappresentativa del caso peggiore

(“capofamiglia” di una famiglia di prodotti);Prescrizioni maggiormente dettagliate sull’identificazione del prodotto e

sulla collocazione del simbolo CE.



5555

2004/108/CE - Distinzione tra apparecchi ed impianti fissi:

Nella nuova direttiva per apparecchiatura s’intende:a) apparecchi:

“ogni dispositivo finito, o combinazione di dispositivi finiti, commercializzato come unità funzionale indipendente,

destinato all’utente finale e che può generare perturbazioni elettromagnetiche, o il cui funzionamento può subire gli

effetti di tali perturbazioni”b) impianti fissi:

“una combinazione particolare di apparecchi di vario tipo ed eventualmente di altri dispositivi, che sono assemblati,

installati e destinati ad essere utilizzati in modo permanente in un luogo prestabilito”



5656

2004/108/CE - impianti fissi:‘..Gli impianti fissi sono installati secondo le regole

dell’ingegneria industriale e le indicazioni sull’uso cui i loro componenti sono destinati, al fine di soddisfare i requisiti in

materia di protezione […]. Dette regole di ingegneria industriale sono documentate e la(le) persona(e)

responsabile(i) le tengono a disposizione delle competenti autorità nazionali a fini ispettivi fintantoché gli impianti fissi

sono in funzione..’Ma

‘…Per le loro caratteristiche specifiche, non è necessarioche gli impianti fissi siano soggetti all'obbligo della

marcatura «CE» o della dichiarazione di conformità…’



5757



5858

ModelloModello a 2 a 2 raggiraggiÈ necessario dotare il laboratorio di misura di una struttura

standardizzata che consenta di ricondurci al modello a due raggi nel modo piú fedele possibile, e per questo si eseguono le misure in

camera semianecoica, la quale rappresenta con buona approssimazione il modello a due raggi in quanto possiede un pavimento costituito da un buon conduttore e le altre faccie in

materiale assorbente per la radiofrequenza.



5959

Ambiente di misura e strumentazioneLa misura deve essere effettuata ponendo l’EUT su un tavolo rotante, in legno, e

dove essere ripetuta, per ciascun disturbo riscontrato, cambiando la polarizzazione e l’altezza dell’antenna, nonché la direzione del tavolo.

Sito all’aperto: È possibile effettuare misure EMC all’aperto (Open Area Test Site), a patto che non vi siano ostacoli all’interno dell’ellisse CISPR, ovvero

all’interno di un’area elittica con diametro soddisfacente la relazione: 2X<D< √3X, essendo X la distanza tra l’antenna e l’EUT. Vantaggi: economicità e

precisione nelle misure. Svantaggi: dipendenza della propagazione da fenomeni atmosferici, e rumorosità elettromagnetica dell’ambiente. Inoltre non è ammessa

la misura di immunità irradiata in un sito all’aperto poiché introdurrebbe disturbi elettromagnetici nell’ambiente.

Camera schermata: Si pone l’obiettivo di ridurre i disturbi esterni, i quali rendono difficoltose le misure in campo aperto. Si tratta di una stanza rivestita da pareti

metalliche unite insieme attraverso dei finger (contatti metallici che stabiliscono un collegamento elettrico fra le pareti e le porte), introducendo un’attenuazione

dei disturbi esterni di 50 ÷110 dB. Non è utilizzabile per misure EMC di immunità ed emissione irradiata in quanto la presenza di piú facciate conduttrici

pregiudica la possibilità di utilizzare il modello a due raggi. La camera schermata può comunque essere utilizzata per individuare i valori di frequenza dei disturbi irradiati da un apparato; individuate le frequenze per poi effettuare una misura attendibile del disturbo in un sito all’aperto. Vantaggi: economicità,

protezione da fenomeni meteorologici ed isolamento dal rumore elettromagnetico ambientale. Svantaggi: impossibilità di effettuare misure di

ampiezza di campi elettromagnetici a causa delle riflessioni sulle pareti.



6060

Ambiente di misura e strumentazioneCamera semianecoica: Si tratta di una camera schermata le cui pareti e soffitto

sono rivestiti di materiale assorbente per le onde elettromagnetiche. Il pavimento risulta invece conduttore, cosicché lo studio della propagazione

all’interno della camera semianecoica risulta semplificata dal modello a due raggi. Per rientrare con buona approssimazione nell’ipotesi di campo lontano, ènecessaria una distanza antenna-EUT di almeno 3metri, da aumentare nel caso si utilizzino antenne molto direttive; per tale ragione le camere semianecoiche

hanno dimensioni tipiche dell’ordine di 10x6x6 metri. Vantaggi: protezione dai fenomeni meteorologici e dai disturbi esterni. Importante inoltre è la

riproducibilità delle condizioni tipiche di misura (assenza di riflessioni sulle pareti e soffitto, come nel sito all’aperto). Svantaggi: costo tipicamente

maggiore di 300.000 euro, ed impossibilità di effettuare misure di immunitàirradiata in quanto, a causa del pavimento riflettente, non si può raggiungere

l’ipotesi di uniformità di campo.Camera anecoica: È formata da una camera schermata con tutte le sei pareti

interne rivestite di materiale assorbente; si può ottenere da una camera semianecoica rivestendo di materiale assorbente il pavimento. Vantaggi: gli

stessi della camera semianecoica, ed inoltre la possibilità di ottenere la condizione di uniformità di campo (indispensabile per le prove di immunitàirradiata). Svantaggi: il costo elevato, per cui nei grossi laboratori di misura

vengono costruite camere anecoiche solo per le misure di immunità irradiata, con dimensioni dell’ordine di 3x2x2 metri.



6161



6262

MISURE EMC DI DUE TIPI:

NECESSARIE PER LA MARCATURA CE SI EFFETTUANO IN

LABORATORI ACCREDITATI

FULL- COMPLIANCE PRE-COMPLIANCE

LE NORME FISSANO:CARATTERISTICHE SITO DI MISURA, CARATTERISTICHE STRUMENTAZIONE, POSIZIONAMENTO CAVI, ANTENNE E STRUMENTI, PROCEDURA DI MISURANULLA E’ LASCIATO AL CASO !!! OBIETTIVO: RENDERE LA MISURA PIÙ RIPETIBILE POSSIBILE



6363

MISURE EMC PRE- COMPLIANCE

NON SERVONO PER LA MARCATURA CEFORNISCONO INDICAZIONI MOLTO

IMPORTANTI AL FINE DI: Individuare l’origine di problematiche di EMC,

consentendoDi apporre correzioni di progetto prima del test

presso laboratori accreditati



6464

PER RIDURRE IL NUMERO DI “TENTATIVI” PRESSO UN lABORATORIO ACCREDITATO SI EFFETTUANO DAPPRIMA DELLE MISURE PRE-COMPLIANCE:

SI EFFETTUANO IN PROPRIO, CON STRUMENTI E STRUTTURE SIMILI A QUELLE FULL COMPL. MA DI

PRESTAZIONI E COSTI INFERIORI

MISURE EMC PRE- COMPLIANCE



6565

Le misure vanno effettuate nel range di frequenze 30-1000MHz. Le norme di riferimento sono la EN55022,

applicata in ambiente residenziale (classe B) e prevede la misura a 10 metri di distanza dall’EUT, e la EN55011 da applicare in ambiente industriale (classe A) con misure

effettuate a 30 metri di distanza dall’EUT. In quest’ultimo caso la misura viene effettuata a maggiore distanza sia perché le apparecchiature possono essere di notevole dimensione (ad esempio intere linee di produzione), sia

per simulare una misura fatta all’esterno dell’edificio in cui andrà ad operare l’EUT. In entrambe le norme, limiti sono

imposti sono

Misure di full-compliance: emissioni irradiate



6666

Misure di full-compliance: emissioni irradiate



6767

MISURE EMC FULL- COMPLIANCE: Immunità irradiata

La prova di immunità fornisce come unico risultato la positività o meno del test. Per valutare invece l’intensità del campo elettromagnetico tale da creare malfunzionamenti all’apparecchiatura è necessario eseguire una

prova di suscettibilità che comunque non risulta contemplata nella Direttiva 89/336.

Il test va condotto in camera anecoica al fine di garantire l’uniformità di campo nei pressi dell’EUT, il quale dovrà essere di 3 o 10 V/m, nel range

di frequenze 80-1000MHz utilizzando un generatore RF modulabile in AM con frequenza modulante di 1KHz e potenza d’uscita maggiore di 10Watt.

È chiaro che tanto maggiore sarà il guadagno dell’antenna trasmittente, minore sarà la potenza richiesta dal generatore RF per raggiungere

l’intensità di campo imposta dalla Direttiva; … l’uso di antenne ad alta direttività impone l’utilizzo di una distanza maggiore dall’EUT al fine di garantire che quest’ultimo si trovi in zona di campo lontano. Per questo motivo l’antenna generalmente utilizzata risulta di piccole dimensioni e

quindi di guadagno modesto, poiché per ragioni economiche è preferibile l’uso di generatori RF di potenza piuttosto che camere anecoiche di

dimensioni molto grandi. Per il monitoraggio dell’apparecchiatura in test, al fine di verificarne il funzionamento, dovrà essere predisposta una

telecamera in modo da operare all’esterno della camera anecoica.



6868

Procedura di prova1. Predisposizione del luogo di misura;

2. Scansione con analizzatore di spettro e rivelatore di picco per individuare le frequenze ove si riscontrano

disturbi superiori al limite imposto;3. Scansione lenta con rivelatore di quasi picco in

prossimità delle righe di ampiezza rilevante;4. Per ogni riga si effettua la ricerca del massimo valore variando l’altezza dell’antenna dal suolo fra 1 e 4 metri e

ruotando l’apparecchiatura in test; si registra il valore massimo;

5. Si ripete la misura di cui al punto precedente, cambiando la polarizzazione dell’antenna;

6. Si stampa il risultato della misura sull’intera banda, indicando i valori massimi con i segni x e + per indicare i

valori massimi misurati in polarizzazione verticale ed orizzontale.



6969

MISURE EMC FULL- COMPLIANCE

ATTREZZARE UN LABORATORIO FULL-COMPLIANCE: COSTI ELEVATI AZIENDE

PREFERISCONO RIVOLGERSI A LABORATORI ACCREDITATI ESTERNI LE PROVE RICHIEDONO TEMPI CONSIDEREVOLI (ORDINE DI QUALCHE

MEZZA GIORNATA)1/2 GIORNATA <-> 500-1000 EURO

E’ TIPICO CHE UN PRODOTTO VENGA SOTTOPOSTO A PROVE PIÙ VOLTE PRIMA DI

SUPERARE IL TEST



7070

MISURE EMC FULL- COMPLIANCE: Immunità irradiata

La prova di immunità fornisce come unico risultato la positività o meno del test. Per valutare invece l’intensità del campo elettromagnetico tale da creare malfunzionamenti all’apparecchiatura è necessario eseguire una prova di

suscettibilità che comunque non risulta contemplata nella Direttiva 89/336.Il test va condotto in camera anecoica al fine di garantire l’uniformità di campo

nei pressi dell’EUT, il quale dovrà essere di 3 o 10 V/m, nel range di frequenze 80-1000MHz utilizzando un generatore RF modulabile in AM con frequenza

modulante di 1KHz e potenza d’uscita maggiore di 10Watt. È chiaro che tanto maggiore sarà il guadagno dell’antenna trasmittente, minore sarà la potenza

richiesta dal generatore RF per raggiungere l’intensità di campo imposta dalla Direttiva; … l’uso di antenne ad alta direttività impone l’utilizzo di una

distanza maggiore dall’EUT al fine di garantire che quest’ultimo si trovi in zona di campo lontano. Per questo motivo l’antenna generalmente utilizzata

risulta di piccole dimensioni e quindi di guadagno modesto, poiché per ragioni economiche è preferibile l’uso di generatori RF di potenza piuttosto che

camere anecoiche di dimensioni molto grandi. Per il monitoraggio dell’apparecchiatura in test, al fine di verificarne il funzionamento, dovrà

essere predisposta una telecamera in modo da operare all’esterno della camera anecoica.



7171

MARCATURA «CE»La marcatura «CE» è costituita dalla sigla «CE» nella

seguente forma:La marcatura «CE» deve avere un'altezza non

inferiore a 5 mm. Se è ridotta o ingrandita, devono essere rispettate le proporzioni del grafico riportato. La marcatura «CE» deve essere apposta sull'apparecchio o sulla sua targhetta identificativa. Se le caratteristiche

dell'apparecchio non lo consentono, la marcatura «CE» deve essere apposta

sull'eventuale imballaggio e sui documenti d'accompagnamento.Se l'apparecchio è disciplinato da altre direttive riguardanti altri aspetti, che prevedono

anch'esse la marcatura «CE», quest'ultima indica che l'apparecchio è conforme anche a tali altre direttive. Tuttavia, quando una o più di tali direttive consentono al fabbricante,

durante un periodo transitorio, di scegliere quali disposizioni applicare, la marcatura «CE» indica soltanto la conformità alle direttive applicate dal fabbricante. In tal caso,

le disposizioni delle direttive applicate, come pubblicate nella Gazzetta ufficiale dell'Unione europea, devono essere indicate nei documenti, nelle avvertenze o nelle

istruzioni prescritte dalle direttive e che accompagnano l'apparecchio.



7272

Le possibili fonti di emissioni elettromagnetiche nei luoghi di lavoro o

abitativi sono:Tutte le sorgenti presenti nelle abitazioni (tutti gli elettrodomestici, televisore, forni a microonde, termocoperte, telefoni cord-less e cellulari)Schermi dei computerLinee ad alta tensioneRipetitori radio-televisivi o per telefonia mobileSistemi per saldatura dielettrica e trattamenti termici ad induzione elettromagneticaApparati elettromedicali per diatermia, risonanza magnetica, chirurgia con elettrobisturi ad alta frequenza(esposizione di pazienti, personale medico, infermieristico e tecnico)Apparecchiature scientifiche (spettrografi magnetici, ciclotroni e sistemi per fusione nucleare)



7373

Prevenzione vuol dire:Limitare i tempi di esposizioneAllontanare per quanto possibile la fonte di emissioneNon installare e non tenere inutilmente accesi, nella camere da letto o in ambienti domestici di lunga permanenza, apparecchi elettrici in grande numero (es. centraline di impianti di allarme, base per telefono portatile, termosifoni elettrici, ecc.)TV: soprattutto i bambini stiano ad almeno 2 metri di distanza. Tener presente per. che nella parte posteriore e laterale i campi magnetici possono essere più elevatiComputer: stare ad almeno 60 cm dal video e usare PC a bassa emissione elettromagnetica. I bambini evitino lunghe soste davanti al video…

...CON IL MICROONDENon sostare con il corpo troppo vicino al forno a microonde in funzione e proibire ai bambini di osservarlo troppo da vicino (la schermatura di campo prodotta dalla scocca con l’andare del tempo pu. diventare meno efficace)Verificare periodicamente il funzionamento dell’interruttore di sicurezza di interdizione dell’emissione all’atto di apertura del portello, per maggiore sicurezza spegnere sempre il forno prima di aprire il portello

...CON IL PHONAbituarsi a tenerlo ad almeno 20-30 cm dal capo: è comunque preferibile fissare l’asciugacapelli al muro e usare un tubo allungabile



7474

SICUREZZA... CON IL TELEFONO CELLULARENon conservare il cellulare acceso sul torace in prossimità

del cuoreDurante l’uso estrarre l’antenna dal corpo del cellulare ed accertarsi periodicamente del suo buon funzionamento.

Evitare lunghi colloquiPorre cautela nell’uso del telefonino in auto (non c’è pericolo

se l’antenna è montata fuori dalla vettura)Alternare spesso l’orecchio durante i colloqui

Non tenere il cellulare acceso vicino a se’ durante le ore di riposo

Non tenere il cellulare acceso in ambienti ospedalieri o in cui siano presenti apparecchiature elettromedicali, sugli aerei, in presenza di persone con dispositivi attivi quali pace-maker o

apparecchi acustici, anche in assenza di esplicita segnaletica di divieto

I portatori di pace-maker o protesi elettroniche dovrebbero mantenere una distanza di sicurezza di almeno 30 cm

dall’apparecchio



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I portatori di pace-maker o di altri dispositivi attivi impiantabili

i portatori di placche metalliche o clips evitino di attraversare aree limitrofe o sottostanti linee elettriche aeree, cabine elettriche o dispositivi di sostegno di radio-emettitoriI bambini ed i portatori di dispositivi impiantabili evitino di accedere ad ambienti in cui sia segnalata la presenza di radioemissioni

compatibilità elettromagnetica ing. g. monti testo di...

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