Schaltungsschutz Zehn Tipps für eine bessere EMV

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Bedieneinheiten von Maschinen und Anlagen sind einer erhöhten EMV-Störeinstrahlung ausgesetzt. So kann der sichere Betrieb der Steuerung bzw. der Anwendung durch Störsignale beeinträchtigt werden.

Gerade in wichtigen Bereichen wie der Medizintechnik ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Eingabesystem störsicher ist und gegen jede Art von EMV-Störungen qualifiziert wurde. Die folgenden zehn Punkte sind wichtig für eine effiziente Entwicklung von Anwendungen mit einem hohen Grad an elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV).

1. Wissen, welche Anforderungen gelten

Jeder, der ein elektrisches Produkt auf den europäischen Markt bringt, ist verpflichtet, es mit dem CE-Zeichen zu versehen. Die EMV ist eine der Bedingungen der CE-Norm für elektronische Produkte. Für viele Anwendungen wie medizinische Geräte gelten besondere Anforderungen. Es ist daher unerlässlich im Voraus zu bestimmen, welche gesetzlichen EMV-Anforderungen das Produkt erfüllen muss.

2. EMV bereits im Vorfeld berücksichtigen

Der erste Schritt zur elektromagnetischen Verträglichkeit ist das Grundwissen der Zusammenhänge der EMV. Elektromagnetische Emission und Störfestigkeit müssen bereits in der Konzeptions- und Designphase berücksichtigt werden. Somit werden mögliche Änderungen des Designs im Nachhinein vermieden. Bevor das eigentliche Engineering beginnt, kann bereits eine Bestandsaufnahme möglicher störempfindlicher Komponenten oder Prozesse durchgeführt werden. Wenn erst in der Endphase festgestellt wird, dass die EMV unzureichend berücksichtigt wurde, bedeutet dies oft eine kostspielige und zeitraubende Änderung und somit ein Re-Design in der Konstruktion.

3. Kennen Sie die Umgebung?

Bei der Entwicklung einer Anwendung, die ausreichend gegen elektromagnetische Strahlung geschützt ist, ist es wichtig, die Umgebungsbedingungen der Applikation zu kennen. Welche Strahlung wirkt auf den Raum ein und wie kann eine ausreichende Immunität bei der Konstruktion gewährleistet werden? Die Elektronik in der Anwendung selbst spielt ebenfalls eine Rolle, da auch sie eine Emissionsquelle darstellen kann. Wenn man im Voraus eine umfassende Analyse dieser Details durchgeführt hat, ermöglicht dies ein Design, welches den geforderten Schutz vor elektromagnetischer Strahlung bietet.

4. Prävention ist besser

Es ist möglich, Bedieneinheiten so zu modifizieren, dass das gewünschte EMV-Niveau erreicht wird. Dennoch ist es manchmal einfacher, die Emissionen aus dem Umgebungsumfeld zu begrenzen und die Immunität im Voraus zu optimieren. Störquellen in der Nähe können mit einem Filter versehen oder durch mechanische Abschirmmaßnahmen minimiert werden.

5. Wahl der richtigen Hardware

Durch die Auswahl von Materialien und Komponenten mit hoher Störfestigkeit bei der Konstruktion können elektromagnetische Störungen weitgehend reduziert werden. Isolierte Kabel und Entstörkomponenten spielen dabei eine wichtige Rolle zur Erreichung der gewünschten EMV-Konformität.

6. Sicherstellen der richtigen Software

Durch Strahlung verursachte Störungen lassen sich mit Software ausgleichen. Durch die Messung des Frequenzbereichs der Störaussendung kann die Software dafür sorgen, dass die Arbeitsfrequenz des Touchscreens automatisch in einen anderen Frequenzbereich verschoben wird. Dies wird als Frequenzsprungverfahren (frequency hopping) bezeichnet. Hierbei werden mehrere, vordefinierte Arbeitsfrequenzbereiche festgelegt. Die Software schaltet automatisch auf eine Arbeitsfrequenz um, in dessen Frequenzbereich es keine Störungen gibt.

7. Durchführung von Pre-Compliance-Tests

Durch eine EMV-Prüfung in der Entwicklungsphase der Komponenten kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob die Anforderungen in der Applikation erfüllt werden können. Mögliche Änderungen können somit so früh wie möglich und effizient im Entwicklungsprozess vorgenommen werden.

Als EMV-Spezialist kann Schurter EMV-Bedingungen im eigenen Haus umfassend simulieren und bewerten. In einem Testaufbau werden verschiedene Störquellen simuliert. Eine spezielle Software misst und überwacht, wie die Anwendung auf die Störeinflüsse reagiert. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann die Anwendung gezielt angepasst werden, um elektromagnetische Einflüsse zu begrenzen.

8. Wahl der geeigneten Technologie

Die PCAP-Technologie aus Consumerprodukten ist aktuell die modernste Technologie für Touchscreens. Die industrietaugliche Weiterentwicklung der PCAP-Systeme im Hinblick auf EMV ermöglicht den sicheren Einsatz in der Industrie und Medizintechnik. Aber nicht jede Applikation benötigt eine Multitouch-Funktionalität und kann auch mit der bewährten resistiven Touchscreen Technologie gesteuert werden. Bei einfachen HMI-Lösungen ohne Displays werden weiterhin auch Folientastaturen eingesetzt.

Im Hinblick auf die EMV stehen qualifizierte Designs für jede Eingabesystem-Technologie zur Verfügung. Vollständige EMV-Abschirmungen können mit diversen Abschirmfolien und Metal-Mesh-Layern realisiert werden.

9. Das richtige Gehäusedesign

Neben den Anpassungen der internen Steuerelektronik einer Bedieneinheit kann auch das EMV-Design des Gehäuses unterschiedlich gestaltet werden. Ein geschlossenes Metallgehäuse wirkt wie ein faradayscher Käfig, der das Eindringen von externer Strahlung verhindert. Die Innenseite von Kunststoffgehäusen wird mit einer leitfähigen Schicht lackiert und an die elektrische Masse gebunden.

Öffnungen im Gehäuse z. B. für Anschlusskabel werden mit speziellen EMV-Komponenten abgedichtet. Somit kann auch mit dem richtigen Gehäusedesign eine maximale Störfestigkeit erreicht werden.

10. Co-Engineering mit EMV-Spezialisten

Bei der Entwicklung von EMV-stabilen Anwendungen spielt ein fachspezifisches Wissen eine wichtige Rolle. Die Erfahrung von EMV-Experten ist ausschlaggebend für ein optimiertes Design von Elektronik und Komponenten, um die geforderten EMV-Kriterien für die Applikation qualifiziert erfüllen zu können.

Als Hersteller von kundenspezifischen Eingabesystemen ist Schurter ein Spezialist auf dem Gebiet der EMV und verfügt über spezifisches Know-how bei der Entwicklung, Produktion und Integration von Bedieneinheiten in vielen Anwendungsbereichen.

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