Kabeldragning och utlägg

EMC-egenskaperna hos våra produkter bestäms i stor utsträckning av de inbördes förhållandena mellan olika elektronikkomponenter och enheter. På ett kretskort kan vi styra EMC-egenskaperna genom rätt komponentplacering och ledningsdragning och på apparatnivå genom att placera enheter och moduler på rätt sätt samt att ordna interna- och externa ledningar och kablar optimalt. Dessa förebyggande åtgärder kostar ofta inget i extra komponentkostnad på varje apparat. Möjligen kräver det bara lite extra tankemöda.

Figur 2 visar en sammanställning över möjlig EMC-påverkan på olika nivåer. EMC måste tas om hand i alla delar, elektriska som mekaniska och på alla nivåer i en utrustning på ett systematiskt och planerat sätt.

 

 

Vi har tidigare behandlat KOMPONENTNIVÅ samt KRETSKORTSNIVÅ: Kretskortsutformning och mönsterkortsteknik, kretsval, val av gränssnitt och signalöverföringskretsar samt spänningsomvandlare.

Konstruktörer av kretskort och bakplan är, i de flesta fall, väl medvetna om, att de genom att använda rätt teknik samt genomtänkt komponentval, utlägg och ledningsdragning, påverkar EMC-egenskaperna hos slutprodukten (förhoppningsvis till det bättre).

Apparatnivå

Möjligheter att skapa goda EMC-egenskaper är även stor på apparatnivå. Apparater kan innehålla olika slags moduler, såsom okapslade kretskort, färdiga enheter för t. ex. motorstyrning, spänningsaggregat, elektromekaniska komponenter, såsom reläer, kontaktorer och ställdon samt intern ledningsdragning och eventuella filter. Apparathöljet utgörs ofta av ett apparatskåp, som avses vara skärmande. Det finns en hel del att tänka på och jobba med, för att uppnå önskade EMC-egenskaper på apparatnivå.

Risken för egenstörning bestäms bl.a. av de ingående modulernas EMC-egenskaper samt deras inbördes placering och kablageutformning. Därför börjar vi med en genomtänkt placering av de olika modulerna och kretskorten som ingår. Placeringen skall utgå ifrån de olika modulernas EMC-egenskaper och skall underlätta zonindelning samt intern ledningsdragning.

 

Ofta är det mekanikkonstruktörer, apparatkonstruktörer, skåpbyggare eller montörer som styr placeringen och sammankopplingen av olika apparater och enheter.

 

Om vi betraktar de interna kablarna i figur 1 (märkt 9), kan vi se att deras dragning är osäker. Vi vet inte riktigt hur de kommer att hamna i varje enskild apparat och tillfälle. Kablarna kan hamna mycket nära kretskortet eller spänningsaggregatet. De aktiva komponenterna i kretskortet eller i spänningsaggregatet alstrar fält som avtar med avståndet. Fältet kan vara mycket kraftigt i omedelbar närhet av kretsen. Kabeln kan mycket väl hamna där och plocka upp fältet samt leda den vidare ut via anslutande kablar. Risken för egenstörning bestäms bl.a. av de ingående modulernas EMC-egenskaper samt deras inbördes placering och kablageutformning.

 

Några allmänna råd kan underlätta

Separera störande apparater från känsliga, så långt det är möjligt.

Frekvensomriktare, switchande motorstyrenheter och spänningsomvandlare är mycket störande. De skall monteras med så låg impedans som möjligt till den gemensamma referensen, systemets referensplan – maskinstrukturen. Skåpsdörren är inte det lämpligaste stället att montera störande apparater på.

 

Beakta god EMC-installationsteknik vid intern ledningsdragning.

Risk för överhörning i intern och extern kabeldragning är ofta en förbisedd källa till EMC-relaterade problem. De kan ge upphov till hög radiofrekvent emission och bristande tålighet.

 

Konstruktionsunderlaget (ritningar och kopplingsanvisningar) är i många fall inte tillräckligt detaljerade för att kunna styra EMC-egenskaperna. Det saknas ofta anvisningar om var ledningarna skall placeras fysiskt och då kan de hamna nära mindre lämpliga ledningar eller kretskort. Ofta lämnas det över till montören vilken väg ledningarna skall dras. Monteringsanvisningarna anger alltför ofta bara, att plint Ax skall förbindas med plint By, med en ledning av given färg och dimension. Detta kan gälla inom ett apparatskåp eller i en större installation. Resultatet kan bli att störande ledningar och känsliga ledningar hamnar intill varandra med störande överhörning som följd. Olika individer av samma produkt kan få olika egenskaper, om olika montörer har olika praxis.

 

Råd

•  Anslutande kablage till ett kretskort med mer eller mindre tydliga zongränser eller till en apparat skall dras vinkelrätt bort från kretskortet eller apparaten.
• Kablarna skall även fixeras i ett läge med minimal risk att de oavsiktligen hamnar i oönskad position, t. ex. över kretskortet.
• Kablarna skall ligga så nära plåt, eller annan lågimpediv struktur, som möjligt som tjänar som referens och skärm. Närheten till plåt minskar fältkoppling till och från kabeln.
• Beakta risken för överhörning och fältkoppling internt mellan olika moduler i apparatskåpet.
• Håll störande apparater borta från gränssnittskomponenter och kablage. Det är ingen bra installationspraxis att montera t. ex. motorstyrenheter eller frekvensomriktare på dörren av ett apparatskåp. En skåpdörr har i regel en del serieinduktanser till maskinstrukturen, på grund av bristfälligt utformad anslutning.

 

Filtrering och skärmning påverkar också EMC-egenskaperna

Filtrering och skärmning går hand i hand. Filter förhindrar att oönskade signaler tar sig fram via ledningar genom en zongräns. Anslutning av filterhus till apparatskärmen skall ske med låg impedans! Ett filter skall alltid vara monterat i eller i omedelbar närhet av en zongräns.

 

Ett apparatskåp kan utformas att vara skärmande, men ofta är det inte mödan värt att försöka göra det till en tät skärm. Se till att skåpet fungerar som en effektiv jordplan för alla moduler monterade i skåpet. Använd en galvaniserad omålad bottenplatta som lokalt jordplan. Anslut alla delar och plåtar med god metall-till-metall-kontakt i alla fästpunkter. Anslut vidare alla enheter med låg impedans till bottenplattan. Använd zonindelning med klassade kablar och ledningar.

 

Konstruktören bör, genom t. ex. klassning, styra intern- och extern ledningsdragning på ett bättre sätt för EMC.

 

Miklos Steiner