Evde bir makinenin çalışması sırasında televizyon görüntüsündeki karlanmalar, bilgisayar yanındaki cep telefonuna gelen bir mesajın, bilgisayarda gürültüye sebep olması günlük hayatta karşılaştığımız istenmeyen durumlardan bazılarıdır. Bunun yanı sıra radyo dinlerken bir polis telsizinin araya karışması ya da yıldırım düşmesi sonucu cihazların çalışmasının olumsuz olarak etkilenmesinin ortak bir sebebi vardır.
Bu sebep yazının içeriğini oluşturan ve gerek elektrik-elektronik alanında üretim veya tasarım yapan gerek bu cihazların satışını gerçekleştiren gerekse de bu cihaz kullanıcılarını ilgilendiren oldukça önemli bir ölçüt olan EMI’dır.
Okuyucuya bir not: Yazının ilerleyen bölümlerinde EMC yani elektromanyetik uyumluluk hakkında birkaç noktaya değinilecek ancak bu konu anlatılmak üzere başka bir yazıya bırakılarak bu yazıda EMI hakkında bilgi verilmeye devam edilecektir.
EMI ve Sinyal
EMI, electromagnetic interference, elektromanyetik girişim kavramının kısaltmasıdır ve elektrik- elektronik cihazların çalışmasını olumsuz yönde etkileyen sinyal olarak tanımlanabilmektedir.
Sinyal ise bir veya daha fazla bağımsız değişkenin fonksiyonu olarak ifade edilebilen ve fiziksel bir sistemin davranışına ya da durumuna ilişkin bilgi taşıyan herhangi bir fiziksel olay, bir tür büyüklüktür. Örneğin insan sesi veya telefon tellerindeki gerilim sinyale örnek olarak verilebilir. Bunların yanı sıra radyo, televizyon gibi cihazların vericilerinden yayılan elektrik alanlar veya fiber-optik hatlardaki ışık yoğunluğunun değişimi de sinyale örnektir ve sinyallerin (işaretlerin) enerjileri hesaplanabilmektedir.
Elektronik devreler, cihaz girişinde alınan bu sinyalleri yükseltebilir, düşürebilir, doğrultabilir, kırpabilir veya şeklini değiştirebilir. Her elektronik devre sinyalin şeklini değiştirmek amacıyla kurulmasa da tasarlanan her devrenin çıkış sinyalinde, giriş sinyalini bozan harmonikler bulunur.
Sinyalin ardından bu noktada bilinmesi gereken bir diğer kavram ise gürültüdür. Gürültü, zamanda değişen bir fiziksel olay olduğu için sinyal ile benzerlik gösterse de sinyalden farklı olarak içerisinde yararlı bir bilgi taşımadığı için istenmeyen bir durum olarak tanımlanır.
EMI İçin Standartların Getirilmesi
Frekans, özellikle 2. Dünya savaşı sırasında ivmelenen teknolojik gelişmeler, artan radyo alıcı/vericisi ve sayısal işaret işleme uygulamaları ayrıca tranzistör, mikroişlemci gibi üretimlerin ardından önemli bir sorun haline gelmiştir. Çünkü frekans spektrumu genişlemiş ve cihaz çalışmaları beklenmedik sonuçlar yaratmıştır.
Bunlar üzerine EIC (International Electrotechnical Comission) 1933 ve 1946 yıllarında yaptığı toplantılarda CISPR (International Spectral Committee on Radio Interference)’ ın EMI problemi üzerine çalışmasını kararlaştırdı.
Bunun ardından 1979 yılında ise FCC (Federal Communications Commission), elektronik cihazlardaki yayılımın limitlerine ilişkin standartlar hazırladı. Bu standartlar sonucunda ise EMC yani elektromanyetik uyumluluk ölçütü ortaya çıktı.
EMI Kaynakları ve İletim Yolları
Daha önce sinyallerin enerjisinin hesaplanabileceği belirtilmişti. Elektronik cihazların hepsi de çalışmaları sırasında etrafa elektromanyetik enerji (radyasyon) yayarlar. Bir cihazdan etrafa yayılan bu elektromanyetik enerji ise başka bir elektromanyetik dalganın hedeflenen yere ulaşmasında sapmalara neden olabilir.
EMI’da cihazların performanslarını etkileyen bir elektromanyetik enerjidir. EMI kaynakları ise doğal veya insan kaynaklı olabilmektedir. Doğal kaynaklar arasında güneş ışınları, yıldırım ve kozmik kaynaklar sayılabilirken insan kaynaklı olarak elektrik-elektronik sistemler, elektrostatik deşarj (ESD) ya da elektromanyetik darbe (EMP) sayılabilirken örnek olarak da elektrik makineleri, ark ocakları, enerji hatları, inverter cihazlar, bilgisayarlar vs. sayılabilir.
EMI’ nın iletim yolları ise ışınım ve iletim olarak ikiye ayrılabilir. Işınım yolu ile bir EMI iletimi, radiated emissions ve radiated susceptibility; iletim yolu ile ise, conducted emissions ve conducted susceptibility olarak açıklanabilir.
EMI Testleri ve CE Sertifikası
Cihazlar devamlı izolasyon altında çalışamayacağından, tasarımları EMI göz önünde bulundurularak yapılır. Yapılan EMI testlerinde, cihazın herhangi bir elektromanyetik girişme neden olup olmadığı belirlenir. Mühendisler tarafından laboratuvarlarda gerçekleştirilen bu testler farklı koşullar altında yapılarak cihazın CE sertifikası alıp alamayacağı belirlenir. Testler sonucunda cihazın, ortamda herhangi bir girişime sebep olmadığı belirlenirse CE sertifikası için de uygun bulunur. Bu noktada bir cihazın elektromanyetik uyumlu sayılabilmesi için gerekli koşullar şunlardır: Cihaz, ortamdaki sistemlerde bir girişime neden olmayacak, ortamdaki başka sistemlerin elektromanyetik dalgalarından etkilenmeyecek ve aynı şekilde kendi yaydığı elektromanyetik dalgalardan etkilenmeyecektir.
Bu koşullardan biri bile sağlanmadığı takdirde EMI testi sonucunda uyumsuzluk bulunur ve bu durumda cihaz, CE sertifikası alamaz. Ancak baz istasyonları, tüm telekomünikasyon ürünleri gibi CE sertifikası alması zorunlu sistemler vardır. Dolayısıyla bu gibi sistemlere EMI testi uygulaması zorunludur. Bu nedenle de bazen girişime neden olan kaynağın etkisi azaltılarak bazen alıcının duyarlılığı azaltılarak bazen de yayılım ortamının etkisi ortadan kaldırılarak cihaz elektromanyetik uyumlu hale getirilmeye çalışılır. Çünkü cihazların çalışmasını olumsuz yönde etkileyen EMI, bir cihaz tasarımının en dikkat edilmesi gereken parametrelerinden bir tanesidir.
Mühendislik kategorisindeki diğer makalelerimizi de okumanızı tavsiye ederiz!
