Ich bin Laie und nur interessierter Hobbyelektroniker aber ich frage
mich gerade, wie Professionelle Firmen usw. vorgehen um ein Produkt EMV
konform zu machen?
Damit meine ich jetzt nicht irgendeine EMV Prüfung am Ende, sondern
schon der Weg dahin.
Also gibt es da bestimmte Konstruktionswege schon beim erstellen des
Design die gegangen werden um so ein Gerät EMV konform hinzukriegen oder
baut man iterativ mehrere Prototypen, die man dann im eigenen EMV Labor,
dann irgendwas anpasst, dann nochmal testet und das in mehreren Zyklen
bis es irgendwann hinhaut?
Und wenn man dann intern fertig ist, wer macht dann die EMV Abnahme?
Macht das irgendein staatliches Insitut oder muss der Inverkehr bringer
lediglich selbst den EMV Test fahren und quasi unterschreiben dass es
EMV konform ist und dann kommt man Stichprobenartig auf ihn zurück, wo
er es dann vorweisen muss?
Interessant wären auch noch die Kosten für so einen Test.
Laie fragt Profis schrieb:> Ich bin Laie und nur interessierter Hobbyelektroniker aber ich frage> mich gerade, wie Professionelle Firmen usw. vorgehen um ein Produkt EMV> konform zu machen?
Hallo,
da gibt es Design-Richtlinien:
Z.B. Anordnung der Bauteile auf der Leiterplatte. (Prozessor weit weg
vom Stecker).
z.B. alle Taktleitungen mit Masse schirmen.
Beschaltung von Signalleitungen die nach außen gehen.
Definierte Anstiegs/Abfallzeiten für Signale ...
Konstruktionsrichtlinien für Bedien-Elemente (Kriech / Luftstrecken).
Nur für I/O-Leitungen freigegebene Bauteile verwenden. (ESD-festigkeit).
Man plant trotzdem mindestens ein Re-design ein.
(am Anfang einer neuen Technologie/Gerätegeneration ggf. mehr).
Der 2. Schuß muß dann sitzen.
Je nach Kunde/Geräteart brauchst Du ggf. ein akkreditiertes EMV-Labor.
Das kann auch im eigenenen Haus sein. (Lohnt sich aber wegen den
Akkreditierungskosten normal nicht).
Die Kosten hängen auch von der Gerätekategorie ab.
Bei einem Batteriegerät ohne Kabelanschluß sind weniger Tests notwendig
als bei einem Großgerät mit stark schwankender Last aus dem Netz und
vielen I/O-Leitungen.
Mit mehreren 1000 Eur (pro Test) solltest Du schon rechnen.
Wenn dein Gerät nicht ordentlich designt ist ist der Test (ESD/Surge)
ggf. auch nicht zerstörungsfrei.
Gruß Anja
Die EMV-Richtlinien beziehen sich auf unterschiedliche Forderungen:
- Störaussendung
=> Platinenlayout (Massefläche,..), Siebung mit Ferrit-Beads (+ C),
Gegentakt-Drosseln, Schirmung, Metallgehäuse
- Störunempfindlichkeit
=> wie oben + Gegentaktdrosseln + evtl. Klappferrite auf den Zuleitungen
- ESD: elektrostatische Entladungen
=> Supressor-Dioden an allen Ein- und Ausgängen
- Surge, Burst
=> Supressor-Dioden, Overvoltage-Protection-ICs
Für Standard-Anwendungen wie USB-Schnittstelle gibt es
Schaltungsvorschläge
von z.B. Würth Elektronik.
Und ja, es gibt im Internet viele Tutorials. Nur da brummt einem schnell
der Kopf, wenn man das alles beachten will.
Firmen verlassen sich nicht auf das EMV-Labor - wir haben ein
EMV-Prüfgeräte (Sau teuer) mit dem wir unsere Geräte vorher testen.
Alexxx schrieb:> Firmen verlassen sich nicht auf das EMV-Labor - wir haben ein> EMV-Prüfgeräte (Sau teuer) mit dem wir unsere Geräte vorher testen.
Das hat aber wahrscheinlich nichts mir Verlassen zu tun, sondern mit dem
Preis. Eine schnelle Prüfung zu Hause ist auch bei einem teuren Gerät
irgendwann billiger, als ständige neue EMV-Prüfungen.
Ein bisschen eigenes Equipment ist schon gut. EMV ist auch ein bisschen
Probiererei, ist dieser Ferrit besser als jener usw. Da die Bauteile
immer kleiner werden, ist ein Eingriff im EMV Labor vor Ort schwierig
bis unmöglich. Das klappt Zuhause besser.
EMV Labore haben Stundensätze, dass dir die Augen tränen. Insofern ist
das eigene Equipment zur Vorbereitung schnell bezahlt.
Literatur: Hersteller wie Murata oder Würth geben Applikationsschriften
raus.
Ja, und selbst GANZ GROSSE FIRMEN kriegen das letzendlich nicht
zuverlässig hin, selbst in Bereichen,in denen die Sicherheit von
Menschenleben EMV- abhängig sind.
Beispielsweise löste die automatische Sicherheitsbremse in Zügen in der
Schweiz aus, weil neben der Bahn einen neue Antenne installiert worden
war...
Das sind super Antworten, danke dafür.
Ihr habe weiter oben die Massefläche erwähnt.
Wie muss ich mir das vorstellen, heißt das, dass bei einem PCB Board
dann möglichst die ganze Fläche abzüglich der, die für die Beschaltung
benötigt wird, mit Masse verbunden wird?
Wenn ja, warum wirkt so etwas entstörend?
Als Massefläche wird üblicherweise ein kompletter Layer in mehrlagigen
Leiterplatten verwendet. Wichtig ist dass die Massefläche nicht
segmentiert wird, daher liegen auf diesem layer auch keine
Signalleitungen.
Laie fragt Profis schrieb:> heißt das, dass bei einem PCB Board> dann möglichst die ganze Fläche abzüglich der, die für die Beschaltung> benötigt wird, mit Masse verbunden wird?
Ja genau. Spart beim ätzen daheim dann sogar ein bissl Ätzmittel.
Zudem muss man dann nicht zu jedem Bauteil einzeln GND hinlegen.
Man muss nur hier und da eben GND durch Vias brücken.
In mehrlagigen Boards gibt es teilweise ganze GND-Lagen die nur GND
verteilen und auch die verschiedenen Schichten voneinander Schirmen.
> Wenn ja, warum wirkt so etwas entstörend?
Ich nehme an, dass das was mit dem Faradayschen Käfig zu tun hat
(bin selbst kein stud. Elektrotechniker). GND nimmt halt die
induzierten Ströme benachbarter Leitungen auf und leitet sie ab.
Dh. übersprechen findet statt nach GND, wo es eh keinen
interessiert, weil alle Versorgungsspannungs-Pins eh mit nem Kondensator
geschützt sind.
Wäre tragischer wenn die Schwingungen jetzt bspw. auf eine andere
Datenleitung übersprechen würde und die Daten dann falsch ankommen.
Hoffe ich habs richtig erklärt?
Laie fragt Profis schrieb:> warum wirkt so etwas entstörend?
Die Massefläche alleine macht es noch nicht.
Entscheidend ist die Fläche die ein Signal zusammen mit dem Rückleiter
aufspannt. Diese Rahmenantenne hat einen Antennnengewinn der in erster
Näherung proportional zur Fläche ist.
Eine Massefläche kann also helfen diese Schleifenflächen zu verkleinern.
Entscheidend dafür ist daß sie auch richtig (auf kurzem Weg) mit Sender
und Empfänger auf der Leiterplatte verbunden ist.
Gruß Anja
Robin R. schrieb:> Ja genau. Spart beim ätzen daheim dann sogar ein bissl Ätzmittel.
Das verbrauchst du doch sowieso nie. Wenn das eine Weile nicht benutzt
wird, geht es einfach kaputt. Die Prozessführung daheim lässt da auch
kaum Redundanz zu.
Anja schrieb:> Entscheidend ist die Fläche die ein Signal zusammen mit dem Rückleiter> aufspannt. Diese Rahmenantenne hat einen Antennnengewinn der in erster> Näherung proportional zur Fläche ist.
Das ist aber kein Parabolspiegel. Da ist nix groß mit Antennengewinn.
Laie fragt Profis schrieb:> Also gibt es da bestimmte Konstruktionswege schon beim erstellen des> Design die gegangen werden um so ein Gerät EMV konform hinzukriegen
Ja.
Dafür gibt es ganze Bücher, in denen das erklärt wird.
"Elektromagnetische Verträglichkeit", 2. Auflage, A. Schwab , Springer
Verlag 1991
"Elektromagnetische Verträglichkeit - Grundzüge ihrer Sicherstellung in
der Geräte- und Anlagentechnik", 3. Auflage, Habiger, E., Hüthig-Verlag
1997
"Elektromagnetische Verträglichkeit - Problemstellungen und
Lösungsansätze", D. Peier, Hüthig-Verlag 1989
"EMV-gerechtes Gerätedesign", Durcansky, Franzis
Ob es dann geklappt hat sich an alles zu halten, sieht man im Prüflabor.
Laie fragt Profis schrieb:> Wie muss ich mir das vorstellen, heißt das, dass bei einem PCB Board> dann möglichst die ganze Fläche abzüglich der, die für die Beschaltung> benötigt wird, mit Masse verbunden wird?
Nein, gerade nicht, sondern Massefläche heisst MasseFLÄCHE, und nicht
"abzüglich Leitungen" denn eine Lietung in so einer Massefläche bildet
eine Schlitzantenne.
Das übliche "wir füllen den ganzen Rest der Platine mit Masse die wird
uns irgendwie die Masseverbindungen herstellemn die wir bsisher nicht
geroutet haben" ist grober Unsinn und schädlicher als wenn man Masse als
Leitungen verlegt.
Wenn man eine Massefläche bauen will, kann man kleine Löcher drin haben,
z.B. Durchkontaktierungen oder Jumper, aber keine längeren Leitungen
dürfen die Masse zerschneiden.
Mit einem Spektrumanalysator und einer Schnüffelsonde kann man schon vor
dem teuren Test im EMV-Labor prüfen welche Bereiche und Elemente des
Gerätes am meisten strahlen.
Man hat dann keine absoluten Werte, aber Anhaltspunkte und kann
Qualitativ Abschätzen welche Maßnahmen besser/schlechter funktionieren.
Das hilft enorm und spart Kosten!
Was bisher verloren ging ist ganz am Anfang abzuklaeren welche Normen
man denn ueberhaupt erfuellen muss und wie die denn lauten.
Es gibt fuer die EMV :
- Abstrahlungs Grenzwerte,
- Empfindlichkeit auf Einstrahlung,
- kabelgebundene Aussendung,
- kabelgebundene Empfindlichkeit,
die alle je nach Einsatz : Industriell, Haushalt, Medizin, andere Werte
aufweisen, resp zulassen.
Dazu kommen dann noch Netz- allenfalls Hochspannungsrichtlinien,
Produktesicherheit,
Sinnvollerweise laesst man sich von einem EMV Testcenter beraten
Um die für das jeweilige Produkt relevanten Normen aufzuspüren, wird man
als Einsteiger um ein EMV-Labor kaum herum kommen. Das Ganze Gebiet ist
sehr umfangreich und man lernt, dass manche Maßnahmen in bestimmten
Frequenzbereichen Verbesserungen bringen, gleichzeitig aber bei anderen
Frequenzen wieder zu Verschlechterungen führen.
Gute Kenntnisse in Hochfrequenztechnik sind die Basis, den Rest lernt
man im EMV-Labor.
Die Laborkosten würde ich mal mit 200..300Euro/Tag beziffern.
voltwide schrieb:> Die Laborkosten würde ich mal mit 200..300Euro/Tag beziffern.
Du beliebst zu scherzen. Da kannst du locker noch ne Null hinten dran
machen, und dann ist es eher preiswert.
Laut einem Buch von Mark I Montrose funktionieren Masseflächen
folgendermassen:
Die signalführende Leiterbahn erzeugt unter sich (auf der Massefläche)
durch ihr eigenes Magnetfeld eine begünstigte Rückfluss-Strecke die der
Rückfluss-Strom dann auch nimmt. Dieser Rückfluss-Strom löscht das
Magnetfeld der signalführenden Leiterbahn aus da er selber ein
gegenpoliges Magnetfeld aufweist.
Die Sache mit der Massefläche als Rückfluss-Strecke funktioniert nur
wenn die Massefläche sehr nahe an der fraglichen Leiterbahn verläuft. In
dem Buch stand dass zweilagige Leiterplatten mit ihren üblichen 1,5 (?)
mm Abstand zwischen den Lagen nicht nahe genug sind um eine
Magnetfeld-Auslöschung zu erzeugen.
In dem Buch sind auch Faustregeln usw. - ich kann soetwas nur empfehlen!
Edit: hier sollte ein Buch von einem anderen Autor online lesbar sein:
https://de.scribd.com/doc/6657039/High-Speed-Digital-Design-A-Handbook-of-Black-Magic
Meiner Erfahrung nach ist EMV ein Mysterium für sich. Klar gibt es
unzählige Bücher und Application Notes, und wenn man sich an die Angaben
hällt, kann man schon etwas Geld sparen. Aber ob das Gerät dann im
Verbund funktioniert ist ein anderes Thema. Verkabelung, Schirmung und
Design (erfüllen die anderen Komponenten auch alle Normen?) sind
ebenfalls wichtige Punkte.
Als grobe Einführung reicht das vieleicht aus (z.B. Via-Platzierung bei
Stützkondensatoren kann auch viel ausmachen, nicht nur die richtige Wahl
der Kondensatoren).
http://www.ti.com/lit/an/scaa082/scaa082.pdf
Und nicht zu Letzt ein Layouter mit sehr viel Erfahrung (natürlich
müssen im Schema schon die ersten Massnahmen getroffen worden sein).
Gruss
Wenn du über die Weihnachtstage mal ein wenig Zeit hast:
https://www.youtube.com/channel/UCVsAUyN54KbrRUhguHbq_SA
Ich fans die Videos sehr hilfreich. Viel lernt man aber erst, wenn man
direkt mit der Materie zu tun hat - und meist sind mehrere Iterationen
notwendig.
Vor allem die beiden Videos "Understanding EMC Basics" Part 2 und Part 3
finde ich sehr informativ.
Cheers,
> Die signalführende Leiterbahn erzeugt unter sich (auf der Massefläche)> durch ihr eigenes Magnetfeld eine begünstigte Rückfluss-Strecke die der> Rückfluss-Strom dann auch nimmt.
Weil es mich grade interessiert. Warum ist das so?
Zudem muss man auch festlegen wie weit man über die anwendbare
Produktnorm hinausgehen will. Ist zwar schön und gut wenn bei 3V/m nix
passiert, aber nicht so schön für den Kunden falls sein Handy dann eine
Fehlfunktion auslöst.
Strahlemann schrieb:>> Die signalführende Leiterbahn erzeugt unter sich (auf der Massefläche)>> durch ihr eigenes Magnetfeld eine begünstigte Rückfluss-Strecke die der>> Rückfluss-Strom dann auch nimmt.>> Weil es mich grade interessiert. Warum ist das so?
Also ich vermute dass es so ist, denn nur so fliesst der Rückstrom genau
unter der Signalbahn und nicht irgendwo anders über die Massefläche.
Mögliche Erklärung:
Das Magnetfeld der Signalbahn erzeugt in der darunterliegenden
Massefläche bereits einen Strom in entgegengesetzter Richtung oder
soetwas. Und diesen bereits angefangenen Strom benutzt dann wohl der
eigentliche Rückstrom auch gleich. Ich las und hörte auch etwas von
einem "Mirror Image" das auf der anderen Seite der Massefläche im Raum
schwebt oder so ... leider fehlen nähere Daten dazu.
Alexander schrieb:> Wenn du über die Weihnachtstage mal ein wenig Zeit hast:> https://www.youtube.com/channel/UCVsAUyN54KbrRUhguHbq_SA>> Ich fans die Videos sehr hilfreich. Viel lernt man aber erst, wenn man> direkt mit der Materie zu tun hat - und meist sind mehrere Iterationen> notwendig.>> Vor allem die beiden Videos "Understanding EMC Basics" Part 2 und Part 3> finde ich sehr informativ.>> Cheers,
Danke, die werde ich mir mal bei Gelegenheit ansehen. Ob ich dazu am
Weihnachten komme, weiß ich noch nicht, ich habe sie mir aber auf alle
Fälle mal gebookmarkted.
Dumdi D. schrieb:> Zudem muss man auch festlegen wie weit man über die anwendbare> Produktnorm hinausgehen will. Ist zwar schön und gut wenn bei 3V/m nix> passiert, aber nicht so schön für den Kunden falls sein Handy dann eine> Fehlfunktion auslöst.
Also mein Handy höre ich immer in den Lautsprechern, wenn ich es
ungefähr in < 1 m Entfernung neben den Lautsprechern hinstelle.
2⁵ schrieb:> voltwide schrieb:>> Die Laborkosten würde ich mal mit 200..300Euro/Tag beziffern.>> Du beliebst zu scherzen. Da kannst du locker noch ne Null hinten dran> machen, und dann ist es eher preiswert.
Ach was!
voltwide schrieb:> Um die für das jeweilige Produkt relevanten Normen aufzuspüren, wird man> als Einsteiger um ein EMV-Labor kaum herum kommen. Das Ganze Gebiet ist> sehr umfangreich und man lernt, dass manche Maßnahmen in bestimmten> Frequenzbereichen Verbesserungen bringen, gleichzeitig aber bei anderen> Frequenzen wieder zu Verschlechterungen führen.> Gute Kenntnisse in Hochfrequenztechnik sind die Basis, den Rest lernt> man im EMV-Labor.> Die Laborkosten würde ich mal mit 200..300Euro/Tag beziffern.
hier 120€/Absorberkammerstunde 100€/h sonstiges.
inkludiert eine extrem gute Begleitung und Beratung.
Für jeden Anfänger und bei komplexeren Dingen auch für Fortgeschrittene
ist es mM nach sehr sinnvoll vor dem Layoutbeginn (Platzierung schon
erfolgt) 2 oder 3 Stunden beim EMVler zu buchen und über die Knackpunkte
des Systems zu schauen und die dabei gewonnen Erkenntnisse vor dem
Layout einfließen zu lassen. Hilft ungemein, wenn dann reale Hardware
vorliegt und meistens sind dann die Änderungen für die 2. Runde minimal
oder gar nicht nötig.
BTDT und das seit... nun 15 Jahren mit etlichen Designs, die mehr oder
weniger Reibungslos durch die Kammer gekommen sind.
Es hat immer nur dann gezwickt, wenn ich der Meinung war die
Vorbesprechung nicht machen zu müssen :-(
MiWi
Hallo,
zum Thema EMV kann ich als erfahrener Layouter vielleicht etwas
beitragen.
Bis jetzt sind alle meiner Designs spätestens nach dem 2. Redesign durch
die Prüfungen gekommen (Industrie-Geräte).
Folgende Punkte sind entscheidend für den Erfolg:
- Lagenaufbau: Multilayer bis 12 Lagen setze ich regelmäßig ein, bei 2
Lagen Layouts hatten wir oft Probleme die durch 4 Lagen und der damit
möglichen durchgängigen Bezugsflächen gelöst wurden
- Schutzbeschaltung: an Spannungseingängen und I/O Leitungen müssen
möglichst sinnvoll Schutzelemente gegen
Burst/Surge/ESD/Leitungsgebundene Störausstrahlung platziert werden -
dazu plant man genug Platz für TVS Dioden, Varistoren,
Gleichtaktdrosseln und Kapazität ein
- Kapazität: Sehr wichtig! Je mehr Kapazität je besser. Besonders am
Spanungseingang gegen Surge in Kompination mit Spulen (immer zusätzliche
Kondensatoren einplanen)
- Erde (PE) : Störungen werden durch Varistoren etc. auf PE abgeleitet.
Eine gute PE Anbindung ist Kriegsentscheidend! Die Anbindung zum
Gehäuse und zur Erdungsschraube ist oft ausschlaggebend. Manchmal hat
man schon Erfolg nur weil man die Erdungsschraube besser anzieht.
- Layout: die ganze Schutzelemente bringen wenig wenn man PE quer über
die Platine routet. Kapazitive Kopplungen müssen vermieden werden,
deswegen PE etc. räumlich trennen
- Gehäuse: natürlich bevorzugt aus Metall mit Schraubverbindungen zur
Platine
Grundsätzlich greife ich auf bewährte EMV Schutzbeschaltung zurück und
plane immer noch zusätzliche Bauteile mit ein. Bei den ersten internen
Vortests merkt man schnell wo die Probleme sind und dann werden Bauteile
ausgetauscht, ergänzt bzw. die Platine zersägt bis es passt.
Hallo,
> EMVDesign schrieb:> zum Thema EMV kann ich als erfahrener Layouter vielleicht etwas> beitragen.
den Angaben kann ich weitgehend beipflichten. EMV-gerechtes Design ist
ein sehr weites Feld das man erst mit sehr viel Erfahrungen regelmäßig
zu einem schnellen Erfolg bringt. Wohl dem jungen Ing., der alte Hasen
kennt, die ihm das beibringen könne.
Ich mache auch seit fast 25 Jahren Industrieelektronik und habe in der
Zeit auch viele Messgeräte durch die EMV-Prüfungen gebracht und fast
immer auf Anhieb, ohne relvante Änderungen. Früher war das aber auch
nicht so ein Kult. Da wurde viel EMV-mäßig weniger an Messungen
gefordert.
> Bis jetzt sind alle meiner Designs spätestens nach dem 2. Redesign durch> die Prüfungen gekommen (Industrie-Geräte).> Folgende Punkte sind entscheidend für den Erfolg:> - Lagenaufbau: Multilayer bis 12 Lagen setze ich regelmäßig ein, bei 2> Lagen Layouts hatten wir oft Probleme die durch 4 Lagen und der damit> möglichen durchgängigen Bezugsflächen gelöst wurden
Sehe ich genauso. Auch wenn die Schaltung noch gut mit 2 lagen zu routen
wäre, macht es meist keinen Sinn. Man kann die EMV-Aspekte dann nicht
mehr konsequent berücksichtigen. Mehr als 4 Lagen brauche ich aber auch
nicht, weil ich nicht so super eng und klein entwickeln muß, wie z.B. in
Handys oder PC-Technik (mit vielhundertpoligen BGA usw.).
> - Schutzbeschaltung: an Spannungseingängen und I/O Leitungen müssen> möglichst sinnvoll Schutzelemente gegen> Burst/Surge/ESD/Leitungsgebundene Störausstrahlung platziert werden -
Da gibt es schon eine ganze Sammlung von erprobten Schaltungslösungen,
die bei SV, Standard-IO und Interfaces immer wieder Verwendung finden.
Wenn ich weiß, dass Schutzbeschaltungen z.B. für CAN oder RS485 schon
oftmals in EMV problemlos waren, dann muß ich darüber nicht mehr lange
nachdenken.
> dazu plant man genug Platz für TVS Dioden, Varistoren,> Gleichtaktdrosseln und Kapazität ein
Das ist zwar oft ein Problem, weil dann doch der Platz manchmal ausgeht
und man gerne eine leistungsfähigere Schautzbeschaltung nutzen würde,
aber da muß man sich manchmal auch ran tasten. Am Ende kostet auch alles
Geld.
Ansonsten gibt es noch einen Grundsatz, den ich Produktmanagern und
Softwarenwicklern immer wieder gebetsmühlenartig versuche einzublasen,
nämlich: Verzicht auf übertriebene Baudraten und super schnelle
Interfaces, wo es eben nicht zwingend ist (oft werden solche auch nur
als stupide Werbeargumente gerbaucht).
Man kann Konzepte (auch softearemäßige) so machen, dass man Unmengen von
Rohdaten übertragen müssen oder man verarbeitet diese schon im Sensor
und optimiert Software auf geringe Datenmengen.
Interfaces wie RS485 mit 57,6kbaud oder auch 115kBaud sind
vergleichsweise super robust und störunempfindlich zu nutzen (ganz zu
schweigen von der Möglichkeit sehr langer Leitungen (bis 1000m). Dagegen
sind sehr schnelle Verbingungen vergleichsweise störempfindlich und
lassen nur kurze Leitungen zu (Ausnahme LWL-Verbindungen).
> - Kapazität: Sehr wichtig! Je mehr Kapazität je besser. Besonders am> Spanungseingang gegen Surge in Kompination mit Spulen (immer zusätzliche> Kondensatoren einplanen)
Auch das wird hier immer wieder mal diskutiert. Wozu braucht man die
vielen Abblock-C und welche nimmt man da am besten usw.?
Da finden sich viele Beiträge im Forum und im Internet.
> - Erde (PE) : Störungen werden durch Varistoren etc. auf PE abgeleitet.> Eine gute PE Anbindung ist Kriegsentscheidend!
Ganz meine Meinung.
Deshalb wird Schaltungmasse in den meisten Fällen massiv mit Stehbolzen
auf Gehäusemasse gebracht und Schirmanschlüsse auch möglichst nicht in
enge Klemmen dünn eingeklemmt, sondern direkt mit dicken Kabelösen auf
Bolzen (meist M4) geschraubt, die selbst direkt auf Gehäusemasse gehen.
> - Layout: die ganze Schutzelemente bringen wenig wenn man PE quer über> die Platine routet.
Beim EMV-gerechten Design muß man sich darüber klar sein, das jedes
Stück Leitung eine Antenne ist und HF auch durch dünne Schlitze kommt.
Kurze Leitungen mit Signalen begrenzter Bandbreite sind EMV-mäßig leicht
zu beherrschen. Wenn es möglich ist, sollte man also Bandbreite klein
halten (-> Tiefpässe) und natürlich Leitungen kurz halten (was natürlich
nicht immer geht).
Bei hohen Frequenzen und langen Leitungen werden HF-gerechtes Design
(Beachten von Leitungsimpedanzen, Leitungsabschluss und möglichst gutes
SNR) zwingend notwendig.
Eine lange Leitung wird übrigens so definiert: L > 1/10 x Lambda
mit Lambda = Wellenlänge der höchten vorkommenden Frequenzen
-> in Flanken von Digitalsignalen (Da sind 100MHz bis >1Ghz heute
normal)
Dementsprechend können auch Leitungen, Löcher und Schlitze mit paar 10mm
Länge schon HF-technisch sehr relevant werden.
Bei heute üblichen Grundfrequenzen von uC und dig. IC wird
HF-Abstrahlung üblicherweise bis mind. 4Ghz geprüft.
> Kapazitive Kopplungen müssen vermieden werden,> deswegen PE etc. räumlich trennen
Ein guter Teil meiner Sensoren haben Messverstäker, die sehr hoch
verstärken (bis an die Grenzen des physikalisch machbaren).
Da sind auch Plazierung von BE, Auswahl der richtigen BE (z.B. auch
bezüglich der Arbeitsfrequenz von Schaltreglern, DCDC-Wandlern und
Ladungspumpen) in Bezug zu Nutzfrequenzen (z.B. Samplerate von ADC) zu
beachten.
> - Gehäuse: natürlich bevorzugt aus Metall mit Schraubverbindungen zur> Platine
Ja, siehe oben.
Kommt natürlich immer auch den Anwendungsfall an. In der Medizintechnik
gibt es auch ganz andere Forderungen als im Industriebereich.
In Summe kann man gar nicht alles mal eben so erklären, weil die
Zusammenhänge sehr umfänglich und komplex sind. Ich habe auch die
Erfahrung gemacht, dass die Massnahmen eines erfahrenen Entwicklens von
anderen nicht geteilt werden. Am Ende gibt es auch dann verschiedene
Wege und unterschiedliche Meinungen und manche Massnahme mag auch nicht
zwingend sein.
In meinem Bereich mit rel teuren Geräten (ab ca. 3k€... >1000k€)bei
kleinen Stückzahlen ist es aber so, dass man nicht um ein paar Cent
feilscht, sondern lieber auf sicher geht, weil die Kosten bei einer
Fehlentw. weit höher sind. Da wird also eher etwas zuviel gemacht, als
zu wenig.
Bei Entw. mit sehr hohen Stückzahlen und hohem Preisdruck wird aber auch
richtig optimiert und solange reduziert, bis die Zertifizierungen gerade
so durchgehen. Da werden auch eher mal aufwendige Untersuchungen und
Simulationen gemacht, die sich sonst nicht unbedingt lohnen.
Gruß Öletronika
Generell kann man sagen:
Am Besten uns leichtesen bekämpft man Störungen, indem man sie erst gar
nicht produziert. D.h.:
- gutes Layout (immer bedenken: wo fließen die HF-Ströme? Wo fließt der
Strom in der Massefläche zurück? Ist das problematisch?)
- Keine unnötig steilen Flanken produzieren (Stichwort: driving strength
reduzieren!)
- Niederimpedante Stromversorgung (z.B. ausreichend
Pufferkondensatoren!)
- Impedanzkontrolle bei problematischen Leitungen (Clock!) kann helfen
Reißt man damit nix, kommt absorbieren / ausfiltern:
- PI-Filter mit Ferritbeads (die müssen naütürlich zur Störung passen!)
- Snubberglieder
- Gleichtaktfilter (müssen zur Störung passen!)
- schmutzige Tricks wie Spread spectrum
- RC-Glieder zum Flanken bremsen (Daten / Clockleitung)
...Filter vorzugsweise da hin, wo sie z.B. Zuführungen von Kabeln
befiltern. Ohmsche Anteile sind immer gut (Ferritbeads zum Beispiel!).
Und nur dann, wenn das nicht zum Erfolg führt, kann man Schirmung oder
Gehäuse anwenden. Das ist nämlich am aufwändigsten und teuersten.
Ein Gehäuse dicht bekommen ist weder billig noch trivial
Vielen Dank für die Einblicke.
Hätte da noch ne Frage als Hobbyist: Hat man irgendeine Chance
Abstrahlungen in der kleinen Heimwerkstatt zu messen?
Also machts Sinn mit verschiedenen Leitungslängen und Oszi
herum zu fummeln. Oder ist das absolut vergebene Liebesmüh und
man sollte sich lieber, wie schon geraten, auf langsame Busse
konzentrieren?
Gut, in den meisten Hobbyprojekten im uC-Bereich sind große
Übertragungsgeschwindigkeiten vermutlich eher weniger ein Thema.
Robin R. schrieb:> Vielen Dank für die Einblicke.> Hätte da noch ne Frage als Hobbyist: Hat man irgendeine Chance> Abstrahlungen in der kleinen Heimwerkstatt zu messen?
Ja, mit dem usrp2 oder andern billigeren rtl2832-Lösungen kann man
qualitativ bisschen was ersniffen. Wenn du weisst, wonach du suchst, und
es kein breitbandiges Gespratze ist, reicht ne einfache selbstgewickelte
Spule.
> Also machts Sinn mit verschiedenen Leitungslängen und Oszi> herum zu fummeln. Oder ist das absolut vergebene Liebesmüh und> man sollte sich lieber, wie schon geraten, auf langsame Busse> konzentrieren?>
Naja, der Spass kann schon bei einem Buck/Boost-Regulator loslegen, wenn
man gewisse Schleifen nicht beachtet. Die ticken aber auch üblicherweise
im MHz-Bereich, also leicht noch mit dem Heim-Oszi zu messen.
Fies wird's da, wo scharfe Flanken vorliegen, und z.B. dem nächsten
GPS-Empfänger die Signale versauen. Also 25 MHz master clock mit
Vorsicht geniessen, die 63. Oberwelle kommt im EMV-Test ev. durch, und
der Integrator merkt's dann (been there...).
Ansonsten ist alles "nur" Physik, und keine Black Magic, wie es manche
EMV-Spezis immer wieder verkaufen. Mit Maxwell/Wellenmodell wird auch
alles ohne 30 Jahre Erfahrung plausibel.
Hallo,
> Robin R. schrieb:> Hätte da noch ne Frage als Hobbyist: Hat man irgendeine Chance> Abstrahlungen in der kleinen Heimwerkstatt zu messen?
Irgend etwas messen kann man immer, aber ....
...messen in dem Sinne, dass man nicht nur etwas detektiert, sondern
auch quantitativ bewertet, halte ich sehr schwierig und gerade für Laien
ohne Fachkenntnis und noch viel mehr ohne geeignete Technik für fast
unmöglich.
Es ist ja nicht so, dass man den Elektrosmog nicht einfachen Mitteln
irgendwie erfassen könnte (zumindest selektiv). Nur hat man selbst als
Profi keine Chance, diese real zu bewerten, wenn man nicht die sauteure
normgerecht kalibrierte Messtechnik dazu hat.
Manche Störungen kann man mit etwas Erfahrungen zwar ganz gut
detektieren, aber ob diese dann unter einem Grenzwert liegen oder ums
mehrfache darüber, ist nur mit viel Erfahrung und großen Unsicherheiten
möglich.
> Also machts Sinn mit verschiedenen Leitungslängen und Oszi> herum zu fummeln. Oder ist das absolut vergebene Liebesmüh und> man sollte sich lieber, wie schon geraten, auf langsame Busse> konzentrieren?
Letzteres ist immer eine gute Idee.
Mann kann z.B. einen RS485-BUS (oder auch RS422) mit üblichen Treibern,
aufbauen, die für Datenraten bis 10 MBaud (teilweise noch höher)
ausgelegt sind und wundert sich dann, dann die Übertragung sehr
unzuverlässig ist (und in der Umgebung deutliche Störungen verursacht).
Dabei hat man doch den vermeintlich "besseren Typ" genommen, der sogar
20 Mbaud kann.
Da viele Anwendungen aber mit einer Standard UART im RS232-Mode
arbeiten, wo max 115kBaud genutzt werden, ist genau das aber nicht
ratsam.
Es gibt nämlich die Treiber auch in speziellen Varianten mit
Bandbreitenbegrenzung (siehe Beispiel ADM248x)
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADM2485.pdfhttp://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADM2483.pdf
Nur wissen viele Bastler gar nicht, dass es auch diese Treiber mit
Bandbreitenbegrenzung gibt und vor allem wissen sie nicht, welche
Unterschiede bzw. positive Effelte im praktischen Einsatz diese haben.
Da reicht eine kleine Fehlterminierung (bzw. eine Beschaltung z.B. mit
einer normalen Transzorpdiode als Überspannungsschutz am IC) um das
Signal wegen starker Reflektionen massiv zu stören (wegen der
parasitären Kapazität von paar pF in der Diode).
Dagegen sind die Treiber mit geringer Bandbreite vergleichsweise richtig
gutmütig und durch solche kleinen Unwägbarkeiten überhaupt nicht aus dem
Tritt zu bringen.
Auf viele andere Anwendungen kann man das sinngemäß übertragen.
In dem Zusammenhang halte ich die stark zunehmende Anwendung von
PWM-Steuerungen im lichtechnischen Bereich mit LED auch für ein Elend.
Was da an zig Meter langen Antennenleitungen mit hard schaltenden
PWM-Treibern an Störungen verursacht wird, will man gar nicht wissen.
Aber gleichzeitig wird DECT mit den paar mW HF-Leistung verteufelt und
Spannungsfreischalter in der ganzen Wohnung installiert ;-)
Ach neee.... das war ja beim esoterischen Nachbarn, Wand an Wand.
Gruß Öletronika
Robin R. schrieb:> Vielen Dank für die Einblicke.> Hätte da noch ne Frage als Hobbyist: Hat man irgendeine Chance> Abstrahlungen in der kleinen Heimwerkstatt zu messen?> Also machts Sinn mit verschiedenen Leitungslängen und Oszi> herum zu fummeln. Oder ist das absolut vergebene Liebesmüh und> man sollte sich lieber, wie schon geraten, auf langsame Busse> konzentrieren?
Mit dem Oszi nicht. Wir reden da von 40dBµV/m oder sowas, das sind
elektrische Feldstärken von <<1V/m, und das bei Frequenzen von >30MHz.
Dazu ist ein Oszi fast immer ungeeignet, denke ich.
Aber mit einem Empfänger eventuell schon. So ein SDR-Teil vielleicht?
Nur:
Gefragt ist eine elektrische Feldstärke unter bestimmten Randbedingungen
messen. Das kann ein Empfänger nicht.
Du müsstest schon den gesamten Frequenzgang deines Empfängers und der
Antenne kennen, um halbwegs eine Aussage über die elektrische
Feldstärke treffen zu können. Dazu müsstest du die Umgebung im Griff
haben.
Ohne Schirmkabine hast du außerdem jede Chinabeleuchtung drin.
Die billigste Möglichkeit ist vermutlich eine TEM-Zelle:
https://de.wikipedia.org/wiki/TEM-Zelle
Als Hobbyist sollte man einfach auf Messungen pfeifen.
Die Designregeln sollte man trotzdem beachten - schließlich bringen die
Maßnahmen oft auch mehr unempfindlichkeit gegen Beeinflussung von außen.
Und ein gutes Layout kostet nicht mehr als ein schlechtes.
Hobby-Bastler sollten wohl besser im niedrigen MHz-Bereich bleiben.
Man könnte aber zB. bei einem ARM-Board mit 70MHz Taktung die
Taktleiterbahn ssehr nah an die Massefläche bringen und die
Rückstrom-Kompensation ausnutzen. Die restlichen ARM-Pins lässt man dann
langsam laufen oder macht da auch Masseflächen-Sachen.
Robin R. schrieb:> Hätte da noch ne Frage als Hobbyist: Hat man irgendeine Chance> Abstrahlungen in der kleinen Heimwerkstatt zu messen?
Nein!
Werde Profi.
Für private Basteleien habe keine Bedenken. Solange sich nicht ein
Nachbar beschwert.
Stelle einen Weltempfänger in 10m Abstand daneben und kurbele die
Frequenzen durch.
Hurra schrieb:>> Die billigste Möglichkeit ist vermutlich eine TEM-Zelle:> https://de.wikipedia.org/wiki/TEM-Zelle
Ein Physiker der im ManxPlanckForschungmagazin mal erwähnt wurde, nimmt
dafür einfach eine Keks- oder Lebkuchendose. Die sollen seiner Aussage
nach für so etwas gut geeignet und sehr günstig sein.
Das Signal wird durch einen BNC Eingang in die Dose eingespeist und auf
der anderen Seite ist ein BNC Ausgang do das Signal wieder aufgegriffen
wird.
Nun aber meine Frage warum ich hier bin:
Mein Smartphone stört die Lautsprecher.
Jedesmal wenn das Smartphone sich in der Funkzelle meldet oder eine SMS
oder ein Anruf reinkommt, höre ich das im Lautsprecher.
Das gleiche gilt, wenn ich das Smartphone auf den Tisch stelle und
normal über WLAN Surfe, dann höre ich auch ständig die
Mobilfunksenderrei.
Bei meinem vorherigen Smartohone eines anderen Herstellers war es genau
das gleiche.
Bei anderen Lautsprechern höre ich es auch.
Frage:
Wieso kriegen das Smartphonehersteller das nicht in den Griff?
Smartphone schrieb:> Wieso kriegen das Smartphonehersteller das nicht in den Griff?
Weil das keine vom Telefon ausgehende Störung ist, sondern ein
Nebeneffekt der Kommunikation. Du hörst schlicht die GSM-Paketstruktur.
Da kann der Hersteller nichts tun, ohne das Protokoll ganz abzuschalten,
aber dann hast du einen Briefbeschwerer.
Wie laut du das hörst, hängt davon ab
- welches Protokoll benutzt wird (UMTS/LTE fallen weniger störend auf)
- wie weit der Funkmast weg ist (umso lauter muss dein Telefon senden)
- wie empfindlich dein Lautsprecher ist und wie nah dein Telefon dran
ist
Hallo Joachim,
wenn Dein Varistor einschlägt (leitet), was geht dabei kaputt? Die 12V
Spannungsversorgung? Vielleicht kannst Du davor noch eine Rücksetzbare
Sicherung einbauen (Z.B. Littlefuse 2016L050 je nach max. Strom).
Je nach Stromverbrauch an den Ausgängen mögen die 10µF zu klein bemessen
sein. Schaue auch ins Datasheet den LDOs nach, mit welchen (minimalen)
Kapazitäten sie zu beschalten sind.
Die zwei Ferritspulen in den Masseanschlüssen sind tödlich - sie können
u.U. Schwingungen verursachen. Die würde ich auf jedne Fall weg lassen.
Falls Du Deine Analogspannung noch glatter haben möchtest, kannst Du
einen (hier schon erwähnten) PI (CLC) Filter einbauen, möglicherweise
direkt vor den tatsächlichen Verbraucher.
Schönen Gruß
Karel
Ich finde es extrem Interessant, was ihr so geschrieben wird. Könnten
vielleicht die Leute die hier bereits geschrieben haben den Artikel hier
im Wiki erweitern mit ihren Erfahrungen?
https://www.mikrocontroller.net/articles/EMV
Besonders toll wäre es, wenn ihr dazu das ein oder andere Beispiel
bringen würdet.
marsalek schrieb:> Hallo Joachim,>> wenn Dein Varistor einschlägt (leitet), was geht dabei kaputt? Die 12V> Spannungsversorgung? Vielleicht kannst Du davor noch eine Rücksetzbare> Sicherung einbauen (Z.B. Littlefuse 2016L050 je nach max. Strom).
Ich habe keinen Varistor sondern eine ESD Diode die alle Spannungen
größer +16V oder kleiner -16V Kurz schisst. Damit werden statische
Endladungen abgefangen. Abgesehen davon ist das Netzteil mit einer
Sicherung abgesichert.
> Je nach Stromverbrauch an den Ausgängen mögen die 10µF zu klein bemessen> sein. Schaue auch ins Datasheet den LDOs nach, mit welchen (minimalen)> Kapazitäten sie zu beschalten sind.
Ich habe mich noch nicht für konkrete LDOs entschiden. Die Kapazität
passe ich erst danach an.
> Die zwei Ferritspulen in den Masseanschlüssen sind tödlich - sie können> u.U. Schwingungen verursachen. Die würde ich auf jedne Fall weg lassen.
Das ist mir neu. Ich habe schon öfter AGND, DGND und GND mit Ferriten
von einander getrennt. Wie und wo kann es hierbei zu Schwingungen
kommen? Sollte ich die Massen besser mit 0Ohm Widerständen trennen?
> Falls Du Deine Analogspannung noch glatter haben möchtest, kannst Du> einen (hier schon erwähnten) PI (CLC) Filter einbauen, möglicherweise> direkt vor den tatsächlichen Verbraucher.
Jeder IC erhält von mir noch einen Eingangsfilter an den
Spannungsversorgungspins.(Ferrit +100nF +10uF)
Originalfrage:
Wie gehen Profis vor, wenn ein Produkt EMV konform sein soll?
Antwort:
Sie legen erst alle notwendigen Spezifikationen fest und entwickeln
daraufhin.
Klingt zu trivial?
Ich schreibe das nur einfach mal wieder hier in den Thread, weil weder
beim TO, noch bei der gerade diskutierten Platine, genug Infos gegeben
wurden, als dass es sich lohnen würde, detaillierte Vorschläge zu
machen.
Alles was man bisher sagen kann: Maxwell-Gleichungen anwenden.
Wenn das Thema noch unbekannt ist und ein kommerzielles Projekt dahinter
steht, ist die günstigste Lösung, zu Designbeginn einen Fachmann
draufschauen zu lassen.
Üblicherweise wird der aber erst gefragt, wenn das Gerät, inkl. Gehäuse,
bereits fertig ist und gerade im akkreditierten EMV-Labor die Grenzwerte
um 120dB überschritten wurden...
Ich habe mal versucht alles was ich hier und anderswo im Internet
gefunden habe in einer Schaltung zusammenzufassen.
Was würdet ihr hier noch ergänzen oder anders machen?
kackst du Feritte ?
Ist leicht übertrieben was du da an Feritte hast , das was du im Kasten
1 hast reicht völlig, der armselige Mega32 wird dir nicht so viel Dreck
produzieren und alles andere was du noch anschließen wirst.
Deine 3 Regler würde ich zu einem zusammenfassen der dir die 3
Spannungen machen soll, ich nehme mal an dein Analogteil wird eh nicht
extrem genau messen sollen/wollen/können.
