ing. Marco Crescenzi

Coordinatore Commissione Ingegneria Industriale

Ordine degli Ingegneri di Frosinone

Giovedì 23 Aprile 2009Sede Confindustria Frosinone

a) Definizione

b) Background

c) Compatibilità elettromagnetica

d) Progettazione

e) Prove

f) Sfide attuali

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 performance di altri oggetti che appartengono allo stesso ambiente

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 � non è suscettibile (cioè sensibile) alle emissioni elettromagnetiche di altri sistemi;

� non causa interferenza verso se stesso.

Possiamo dire che i problemi di compatibilità elettromagnetica sono nati con le prime comunicazioni radiotelegrafiche.

Gli spinterometri causavano interferenze su apparecchiature radio e telefoniche.apparecchiature radio e telefoniche.

Con lo sviluppo tecnologico le sorgenti di interferenze elettromagnetiche si sono moltiplicate.

Le tappe importanti dello sviluppo tecnologico cheinteressano la EMC sono:

� Seconda guerra mondiale: l'uso di apparati radio, sistemi di navigazione e radar 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.

c) Compatibilità elettromagnetica

� Schema semplificato� Sorgenti� Tipologie di interferenze e di accoppiamentiaccoppiamenti

� Terrestri

� Extraterrestri

� Non-intenzionali

� Intenzionali

Artificiali

� Atmosferiche (fulmini) � Solari

� Cosmiche

Extraterrestri

Comunicazioni

� Radiotrasmissione

� Navigazione� Navigazione

� Radar

Non intenzionali

Reti di trasmissione dell'energia

� Generazione

� Conversione

Apparati industriali, scientifici, medici

� Generatori di calore

� Starter di veicoli� Trasmissione

� Distribuzione

Elettrodomestici

� Frullatori

� Asciugacapelli

� Rasoi elettrici

� Starter di veicoli

� Dispositivi di regolazione della tensione

� Apparati diagnostici

Dispositivi elettronici digitali

� Computer

� PDA

Spettro elettromagnetico

L’energia ricevuta ha provocato un effetto indesiderato nel ricevitore

Tipologia di disturbo EMI

RicevitoreSorgente

CondottoC'è un percorso di propagazione attraverso il quale il disturbo è condotto

Sorgente Ricevitore

Radiato

Il disturbo si propaga liberamente nello spazio circostante

Frequenze

Disturbi radiati maggiori di 30MHz

Disturbi condotti da 150 KHz a 30 MHz

Modalità di accoppiamento

Conduttivo

� Senza propagazione

� Con propagazione

Irradiativo

Senza propagazione

� Capacitivo (campo elettrico) E-fieldelettrico) E-field

� Induttivo (campo magnetico) H-field

Con propagazione

� Elettromagnetico EM-field

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

Accoppiamento magnetico

•Generazione di corrente I per campo magnetico H (A/m)magnetico H (A/m)

Accoppiamento elettrico

•Tensione V generata per campo elettrico E (V/m)

Progettazione

Tecniche

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)

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 nellariverberante 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.

Sfide attuali:nuove tecnologie

AutomotiveIntelliDrivesm -Vehicle Infrastructure Integration (VII)

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.ecc.

Sfide attuali: nuove tecnologieAeronautica� Sistemi wireless

Sfide attuali:nuove tecnologieAeronautica� Telefoni cellulari a bordo

Sfide attuali: nuove tecnologieComunicazioni

WiMAX

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

Alcuni problemi tecnici

� Elaborazione di segnali a frequenze sempre più elevate

� Riduzione delle tensioni di alimentazione negli apparati elettronici

Sfide attuali: effetti sulla saluteCampi 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 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.

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 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.

Sfide attuali: effetti sulla saluteE’ 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)(Istituto Superiore di Sanità www.iss.it)

La tecnologia non tiene lontano l'uomodai grandi problemi della natura,ma lo costringe a studiarli piùapprofonditamente.approfonditamente.

(Antoine de Saint-Exupéry)

Riferimenti• Institute of Electrical and Electronic Engineershttp://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 Engine ering, Power and Information Technologies http://www.electrosuisse.ch•CISPR (Comité International Spécial des Perturbatio ns Radioéelectriques) http://www.iec.ch/zone/emc •ETSI (European Telecommunications Standards Institu te) Radioéelectriques) http://www.iec.ch/zone/emc •ETSI (European Telecommunications Standards Institu te) 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'A more- M. S. Sarto