Detail předmětu
Elektromagnetická kompatibilita
FEKT-KEMCAk. rok: 2016/2017
Základní pojmy a úkoly elektromagnetické kompatibility (slučitelnosti) EMC. Zdroje, přijímače a cesty přenosu rušivých signálů. Snižování úrovně a omezení rušivých signálů. Technické prostředky ke zlepšování odolnosti elektronických zařízení vůči přírodním a umělým rušivým signálům, elektrostatickým výbojům a průmyslovému rušení. Měření a zajišťování EMC. Experimentální ověřování elektromagnetické kompatibility technických zařízení, národní a mezinárodní normy, technické prostředky. Laboratorní měření elmag. rušení a testování elmag. odolnosti elektrických přístrojů. Výuka je doplněna exkurzí v profesionální zkušebně EMC.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent předmětu je schopen (1) porozumět základním pojmům elektromagnetické kompatibility (slučitelnosti) EMC. Umí (2) identifikovat a klasifikovat zdroje, přijímače a cesty přenosu rušivých signálů. Dále umí (3) navrhnout řešení pro snížení a omezení úrovně rušivých signálů. Umí použít (4) technické prostředky ke zlepšování odolnosti elektronických zařízení vůči přírodním a umělým rušivým signálům, elektrostatickým výbojům a průmyslovému rušení. Absolvent je dále schopen (5) provádět měření a zajišťovat úrovně EMC a to včetně experimentálního ověřování elektromagnetické kompatibility technických zařízení dle národních a mezinárodních norem.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování zahrnují přednášky, laboratorní cvičení a exkurzi na odborná pracoviště.
Způsob a kritéria hodnocení
Průběžné testy během semestru a laboratorní cvičení (30 bodů), závěrečná zkouška (70 bodů).
Osnovy výuky
1. Elektromagnetická kompatibilita - definice, vznik a vývoj, příklady.
2. Zdroje rušivých signálů. Průmyslové zdroje rušení. Spojité a impulsní rušivé signály nf. a vf. Zdroje přepětí. Bleskový výboj. Lokální elektrostatické výboje ESD. Zdroje kontinuálního a zvláštního rušení. NEMP
3. Vazební mechanismy přenosu rušení. Metody zmenšování parazitních vazeb.
4. Odrušovací kondenzátory a tlumivky. Odrušovací filtry. Zásady a problémy návrhu. Speciální odrušovací filtry: filtry EMP, datové filtry, filtry TEMPEST.
5. Přepěťové ochranné prvky odrušovacích filtrů. Plynové výbojky, varistory, speciální Zennerovy diody, diody PIN.
6. Elektromagnetické stínění, jeho účinnost. Účinnost stínění ve vzdáleném a blízkém poli. Technika stínění.
7. Stínění koaxiálních kabelů. Vazební impedance stínění kabelů. Měření rušivých signálů s umělou zátěží LISN, pomocí napěťových a proudových sond.
8. Měření pomocí absorpčních kleští. Měření rušivých signálů pomocí antén. Typy antén. Měření ve volném prostoru, ve stíněných komorách.
9. Absorpční bezodrazové komory. Měřicí přijímače a spektrální analyzátory. Špičková, kvazi-špičková a detekce střední hodnoty. Elektromagnetická odolnost a její testování. Kritéria elmag. odolnosti technických zařízení.
10. Simulace rušivých vlivů v napájecí síti, vysokoenergetických a nízkoenergetických širokopásmových impulzů, ESD, vf. polí pro zkoušky odolnosti. Speciální testovací komory.
11. Normalizace v oblasti EMC. Normy civilní a vojenské, základní, kmenové a předmětové. Evropské a české normy EN, ČSN.
12. Speciální oblasti EMC: ochrana a management kmitočtového spektra, EMC komunikačních systémů, lékařská EMC, automobilová EMC.
2. Zdroje rušivých signálů. Průmyslové zdroje rušení. Spojité a impulsní rušivé signály nf. a vf. Zdroje přepětí. Bleskový výboj. Lokální elektrostatické výboje ESD. Zdroje kontinuálního a zvláštního rušení. NEMP
3. Vazební mechanismy přenosu rušení. Metody zmenšování parazitních vazeb.
4. Odrušovací kondenzátory a tlumivky. Odrušovací filtry. Zásady a problémy návrhu. Speciální odrušovací filtry: filtry EMP, datové filtry, filtry TEMPEST.
5. Přepěťové ochranné prvky odrušovacích filtrů. Plynové výbojky, varistory, speciální Zennerovy diody, diody PIN.
6. Elektromagnetické stínění, jeho účinnost. Účinnost stínění ve vzdáleném a blízkém poli. Technika stínění.
7. Stínění koaxiálních kabelů. Vazební impedance stínění kabelů. Měření rušivých signálů s umělou zátěží LISN, pomocí napěťových a proudových sond.
8. Měření pomocí absorpčních kleští. Měření rušivých signálů pomocí antén. Typy antén. Měření ve volném prostoru, ve stíněných komorách.
9. Absorpční bezodrazové komory. Měřicí přijímače a spektrální analyzátory. Špičková, kvazi-špičková a detekce střední hodnoty. Elektromagnetická odolnost a její testování. Kritéria elmag. odolnosti technických zařízení.
10. Simulace rušivých vlivů v napájecí síti, vysokoenergetických a nízkoenergetických širokopásmových impulzů, ESD, vf. polí pro zkoušky odolnosti. Speciální testovací komory.
11. Normalizace v oblasti EMC. Normy civilní a vojenské, základní, kmenové a předmětové. Evropské a české normy EN, ČSN.
12. Speciální oblasti EMC: ochrana a management kmitočtového spektra, EMC komunikačních systémů, lékařská EMC, automobilová EMC.
Učební cíle
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními pojmy a úkoly elektromagnetické kompatibility (slučitelnosti) EMC. Zdroje, přijímače a cesty přenosu rušivých signálů. Snižování úrovně a omezení rušivých signálů. Technické prostředky ke zlepšování odolnosti elektronických zařízení vůči přírodním a umělým rušivým signálům, elektrostatickým výbojům a průmyslovému rušení. Měření a zajišťování EMC. Experimentální ověřování elektromagnetické kompatibility technických zařízení, národní a mezinárodní normy, technické prostředky. Laboratorní měření elmag. rušení a testování elmag. odolnosti elektrických přístrojů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Základní literatura
DŘÍNOVSKÝ, J., FRÝZA, T., SVAČINA, J., KEJÍK, Z., RŮŽEK, V., ZACHAR, J. Elektromagnetická kompatibilita. MJ Servis s.r.o., Božetěchova 133, 612 00 Brno, ISBN: 978-80-214-4202-3 (CS)
PAUL, C. R. Introduction to Electromagnetic Compatibility. John Wiley, New York 1992 (EN)
PAUL, C. R. Introduction to Electromagnetic Compatibility. John Wiley, New York 1992 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvod do problematiky elektromagnetické kompatibility (EMC), základní pojmy a členění oboru EMC.
Rušivé signály a jejich zdroje, průmyslové zdroje rušení, zdroje napěťového přepětí, zdroje kontinuálního rušení, zvláštní zdroje rušení.
Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů, galvanická vazba, kapacitní vazba, induktivní vazba, vazba vyzařováním.
Způsoby omezování rušení, odrušovací tlumivky, odrušovací kondenzátory a zásady jejich použití, odrušovací filtry.
Přepěťové ochranné prvky, prvky pro hrubou přepěťovou ochranu, prvky pro jemnou přepěťovou ochranu, obvodové zapojení přepěťových ochran.
Elektromagnetické stínění a jeho základní charakteristiky, účinnost elektromagnetického stínění, účinnost stínění ve vzdálené a blízké zóně pole, vliv otvorů na účinnost stínění, stínění koaxiálních kabelů.
Měření rušivých signálů s umělou sítí, s napěťovou sondou, s proudovou sondou, s absorpčními kleštěmi.
Měření rušivých signálů pomocí antén. Měření na volném prostranství, v elektromagnetických stíněných prostorech, v bezodrazových (absorpčních) prostorech. Přístroje pro měření rušení.
Elektromagnetická odolnost a její testování, kritéria odolnosti, metodika zkoušek odolnosti, zkušební signály, vazební obvody a sestava pracoviště pro zkoušky elektromagnetické odolnosti.
Normalizace v oblasti EMC, normalizační grémia a organizace, druhy norem EMC. Civilní normy, vojenské normy EMC, české normy EMC. Stručný obsah vybraných norem EMC.
Vybrané problémy EMC, kontrola a přidělování elektromagnetického spektra, biologické aspekty EMC.
Rušivé signály a jejich zdroje, průmyslové zdroje rušení, zdroje napěťového přepětí, zdroje kontinuálního rušení, zvláštní zdroje rušení.
Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů, galvanická vazba, kapacitní vazba, induktivní vazba, vazba vyzařováním.
Způsoby omezování rušení, odrušovací tlumivky, odrušovací kondenzátory a zásady jejich použití, odrušovací filtry.
Přepěťové ochranné prvky, prvky pro hrubou přepěťovou ochranu, prvky pro jemnou přepěťovou ochranu, obvodové zapojení přepěťových ochran.
Elektromagnetické stínění a jeho základní charakteristiky, účinnost elektromagnetického stínění, účinnost stínění ve vzdálené a blízké zóně pole, vliv otvorů na účinnost stínění, stínění koaxiálních kabelů.
Měření rušivých signálů s umělou sítí, s napěťovou sondou, s proudovou sondou, s absorpčními kleštěmi.
Měření rušivých signálů pomocí antén. Měření na volném prostranství, v elektromagnetických stíněných prostorech, v bezodrazových (absorpčních) prostorech. Přístroje pro měření rušení.
Elektromagnetická odolnost a její testování, kritéria odolnosti, metodika zkoušek odolnosti, zkušební signály, vazební obvody a sestava pracoviště pro zkoušky elektromagnetické odolnosti.
Normalizace v oblasti EMC, normalizační grémia a organizace, druhy norem EMC. Civilní normy, vojenské normy EMC, české normy EMC. Stručný obsah vybraných norem EMC.
Vybrané problémy EMC, kontrola a přidělování elektromagnetického spektra, biologické aspekty EMC.
Laboratorní cvičení
20 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Měření elektromagnetického rušivého pozadí s použitím měřicího přijímače a spektrální analyzátorů pro EMC.
Měření vedených rušivých signálů pomocí umělé sítě (LISN). Použití kvazi-špičkové a špičkové detekce a detekce střední hodnoty.
Testování elektromagnetické odolnosti TV přijímače vůči poklesům a krátkým přerušením napájecího napětí.
Testování odolnosti osobního počítače vůči nízkoenergetickým rychlým poruchám (transienty) a vůči vysokoenergetickému impulznímu rušení.
Demonstrace simulátoru elektrostatických výbojů (ESD) pro vzduchové a kontaktní výboje zkoušek odolnosti.
Exkurze do profesionální zkušebny EMC ve Vyškově.
Měření vedených rušivých signálů pomocí umělé sítě (LISN). Použití kvazi-špičkové a špičkové detekce a detekce střední hodnoty.
Testování elektromagnetické odolnosti TV přijímače vůči poklesům a krátkým přerušením napájecího napětí.
Testování odolnosti osobního počítače vůči nízkoenergetickým rychlým poruchám (transienty) a vůči vysokoenergetickému impulznímu rušení.
Demonstrace simulátoru elektrostatických výbojů (ESD) pro vzduchové a kontaktní výboje zkoušek odolnosti.
Exkurze do profesionální zkušebny EMC ve Vyškově.