Systeem integratiebij actief positioneren

in het micrometergebied

Mart Coenen

Micro-positioneren en EMC

• Inleiding EMC• EMC eisen; wettelijk en wenselijk• EMC basiskennis

– Stoorbronnen: PWM drives– Stoorgevoelige systemen: sensoren;

• Integrale aanpak• Eenvoudig te meten

EMC voor Micro-positioneren

is

CE + CE = CE?

Inleiding

International Electrotechnical Vocabulary:

ElectroMagnetic Compatibilityis the ability of a device, equipment or system

to function satisfactorilyin its electromagnetic environment

without introducing intolerable electromagnetic disturbances

to anything in that environment

EMC eisen wettelijk en wenselijk

• Mechatronische systemen moeten aan wettelijk vereiste EMC en veiligheidseisen voldoen

• Afhankelijk van de toepassing zijn verschillende normen van toepassing:– IEC/EN 55011: RF emissie– IEC/EN 61326; Immuniteit– IEC/EN 61010/60204: veiligheid

• Over het algemeen prevaleren functionele eisen boven wettelijke eisen

Basis voor EMC beheersing:

•Voorkomen•Reduceren dI/dt•Beperken

EMC moet een integrale aanpak hebben b.v.:– IC + IC-behuizing + PCB applicatie !!– Anders sub-optimalisatie !!

•Geldt ook op andere niveau’s

EMC basisprincipes

EMC basiskennis “stoorbronnen”

• Elke stroom of spanningsverandering is een verplaatsing van lading

• De verandering van stroom of spanningals functie van de tijd bepaald de “stoorpotentie”

• De “bandbreedte” van de stoorbron wordt bepaald door di/dt of dV/dt

• Het amplitude en de herhalingsfrequentie bepalen de “stoorenergie”

• Modulatie op amplitude en/of herhalingsfrequentie bepaalt effect op stoorgevoelig systeem bij demodulatie

Stoorbronnen

• Primaire stoorbronnen:

– Schakelende voedingen– PWM motor drives– Digitale controllers– Wireless

EMC basiskennis “stoorgevoelige systemen”

• Elke niet-lineaire relatie leidt tot demodulatie– Diode karakteristiek; Id = I0.eVak/VT

– Transistor karakteristieken; bipolair en MOS– Spanning/stroom afhankelijke componenten– Contactpotentiaal; Sckottky diode

• Sensoren vaak gebaseerd op:– Weerstand; Rekstroom, NTC, – Capaciteit; flowmeter– Inductie; verplaatsingsmeter (LVDT)– Halfgeleider; temp, optisch

Weerstandsensoren

• PT-100• LDR• NTC• PTC• VDR• Rekstrooksensor

Capacitieve sensor

• Druksensoren• Benaderingsschakelaars• Verplaatsingsopnemers• Niveaumeters• Vochtigheidssensor

Inductieve sensor

• Inductieve positie transductors• LVDT verplaatsingsopnemers• Benaderingsschakelaars• Benaderingssensors• Eddy-current sensoren• RF-ID

Halfgeleider sensor

• Hall-effect sensoren; magnetisch• Temperatuursensoren• Luchtstromingssensoren• Optische sensoren

Mems sensor

• Acellerometers• (Lucht)drukmeters• Flowmeters• Diefstal• Oscillatoren

Bio sensor

• ECG• EEG• Bloedspiegel• Alcohol• Drugs• Etc…

Optische sensoren

• Afstandsmeting• Optisch scherm; bescherming• Camera (halfgeleider; CMOS)• Kleurherkenning• Vormherkenning• Irisscan

Akoestische sensoren

• Afstandssensoren• Luchtverplaatsing• Temperatuur• Geluidsdruksensor (microfoon)• Echoscopie

EMC basiskennis “koppelpad”

• Via gemeenschappelijke geleiding– Steraarde, meerpuntsaarde

• Via inductieve koppeling• Via capacitieve koppeling• Op grotere afstand;

via EM-velden

Kabels en afscherming

Velden t.g.v. een stroom door een

enkele draad

H-veldE-veld

H-veld

nabij vernabij of ver

Enkele draad: eenzijdig geaard

scherm

Enkele draad: dubbelzijdig geaard

scherm

Kabels en connecties

• varkenstaartje

• trekontlasting

•connector kappen

•EMC wartels

Testen van applicaties

Cable conduit

CDN-M1 CDN-Ethernet

Examples of Sense-Wires orientations

Sense-Wires shall be applied over:

- Slits- Ventilation holes- Door - frame- Panel - frame- Sub-rack - frame- Sub-racks- Rack to conduit- Conduit - conduit- Rack - shielded cables- etc.

19” cabinet