ZASTOSOWANIA ELEKTROMAGNETYZMU W NOWOCZESNYCH TECHNIKACH I INFORMATYCE

Transkrypt

1 POLSKIE TOWARZYSTWO ZASTOSOWAŃ ELEKTROMAGNETYZMU Współorganizatorzy: POLSKO-JAPOŃSKA WYŻSZA SZKOŁA TECHNIK KOMPUTEROWYCH POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA, WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY CENTRALNY INSTYTUT OCHRONY PRACY PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY ZASTOSOWANIA ELEKTROMAGNETYZMU W NOWOCZESNYCH TECHNIKACH I INFORMATYCE ZAMEK KSIĄŻ w WAŁBRZYCHU, 29 sierpnia 1 września 20 Patronat Honorowy Konferencji: Pani Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego Barbara Kudrycka Pani Prezes Urzędu Komunikacji Elektronicznej Anna Streżyńska Warszawa 2010

2 Sympozjum zorganizowano przy finansowej pomocy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego Sponsorem Sympozjum jest operator sieci komórkowej PLUS PTZE dziękuje za pomoc w organizacji Konferencji Polskiej Telefonii Cyfrowej ERA Copyright by Polskie Towarzystwo Zastosowań Elektromagnetyzmu Warszawa 2010 ISBN POLSKIE TOWARZYSTWO ZASTOSOWAŃ ELEKTROMAGNETYZMU

3 WYBRANE ZAGADNIENIA EMISJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ SAMOCHODÓW OSOBOWYCH Paweł Mazurek 1, Andrzej Wac-Włodarczyk 1, Łukasz Ziętek 2, Tobiasz Parys 2, Karol Buryło 2, Grzegorz Masłowski 2 1 Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii 2 Koło Naukowe ELMECOL przy Instytucie IPEiE Politechnika Lubelska W dzisiejszym świecie samochód niezależnie od wielkości i klasy jest bardzo zelektronizowany. Elektronika przejęła funkcję kontroli, sterowania, komunikacji z kierowcą od układów czysto mechanicznych do elektromechanicznych. Elektronizacja poszczególnych układów przebiega z dużą intensywnością. Postęp w niektórych układach wymuszany jest przez ochronę środowiska, w innych konkurencją na rynku samochodów. Większość układów elektronicznych służy poprawie komfortu użytkownika, bezpieczeństwa jazdy a część, to skutek panującej mody i trendów (transmitery FM, CB radia, oświetlenie podwozia). Istotnym zagadnieniem staje się więc wprowadzenie nowych metod badań współczesnego samochodu wyposażonego w urządzenia elektroniczne. Tematyka badań pojazdów i urządzeń samochodowych, zwłaszcza w zakresie wyposażenia elektronicznego i elektrycznego, jest bardzo obszerna. Zakres tych badań ulega ciągłemu rozszerzaniu ze względu na postępujący rozwój techniki oraz coraz ostrzejsze wymagania, szczególnie w zakresie bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Dążenie do zmniejszenia wrażliwości elementów elektronicznych występujących w urządzeniach samochodowych na zaburzenia elektromagnetyczne, nasycenie środowiska urządzeniami będącymi źródłami zaburzeń i jednocześnie podlegających zaburzeniom, spowodowały, że konieczne stało się podjęcie działań normatywno-prawnych koordynujących uregulowania w dziedzinie kompatybilności elektromagnetycznej. Konsekwencją tego są Regulaminy Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ oraz Dyrektywy Rady Europy w sprawie homologacji pojazdów i ich wyposażenia. Realizacja samych badań musi odbywać się w wyspecjalizowanych laboratoriach, dysponujących wyposażeniem pozwalającym na testowanie wyposażenia elektronicznego pojazdów w trzech kierunkach: Odporności na zewnętrzne zaburzenia elektromagnetyczne. Filtrowanie na wejściu do modułów elektronicznych, ekranowanie i odpowiednie rozmieszczenie przewodów w pojeździe, badanie urządzeń pokładowych. Działania pojazdów bez wywoływania zakłóceń w pracy innych urządzeń lub szkody dla środowiska (tylko ten aspekt został wstępnie rozwinięty przez autorów pracy w postaci badań). Częstotliwości fal radiowych w celu zapewnienia optymalnego odbioru i emisji danych za pomocą fal radiowych urządzeń radiowych, nawigacyjnych i odbiorników telewizji cyfrowej. 123

4 Prezentowane w artykule pomiary przeprowadzono w instytutowym laboratorium kompatybilności elektromagnetycznej w Politechnice Lubelskiej. Badaniom poddano kilka samochodów osobowych oraz wyposażenie elektryczne wykorzystywane w pojazdach. Testy podzielono na dwa etapy. W pierwszym badany był rozkład widma emitowanego przez testowany pojazd (silnik pracujący na biegu jałowym) w zakresie MHz, rys. 1. Uzyskane wyniki zaprezentowano na rysunku 2. Drugi etap, to pomiary emisji wokół samochodu i w jego wnętrzu. Opis punktów pomiarowych i uzyskane wartości zestawiono w tabeli pomiarowej. Rys. 1. Zdjęcie z realizacji pomiarów emisji elektromagnetycznej w Laboratorium EMC Rys. 2. Wartości pomiarowe emisji w zakresie 20MHz-3GHz 124

5 Tab. 1. Wartości pomiarowe emisji mierzonej w zakresie 5 Hz 400kHz przy pracującym silniku (bieg jałowy) LP Punkt pomiarowy Ford Mondeo Citroen XSara Opel Vectra E [V/m] H [A/m] E [V/m] H [A/m] E [V/m] H [A/m] 1 Przód samochodu 0,23 59,33 0,22 28,78 0,22 22,76 2 Bok samochodu od strony kierowcy 0,21 23,06 0,22 21,31 0,22 24,27 3 Bok samochodu od strony pasażera 0,22 21,95 0,22 24,08 0,23 22,34 4 Tył samochodu 0,22 20,27 0,24 20,61 0, Maska podniesiona 0,33 438,61 2,34 245,35 9,01 125,72 6 Siedzenie kierowcy 0,23 16,11 0,22 17,53 0,22 21,04 7 Siedzenie pasażera 0,22 17,88 0,23 67,75 0,22 17,4 8 Siedzenie kierowcy wł. podgrzew. 0,4 19, Siedzenie pasażera wł. podgrzew. 0,38 23, Szyba przód - wł. podgrzew. 0,24 65,91 0,22 35,22 0,22 30,71 11 Szyba tył - wł. podgrzew. 0,24 17,68 0,27 29,81 0,24 17,21 12 Lusterka elektr./podgrzew 0,23 33,22 0,26 23,86 0,23 23,79 13 Wyposażenie dodatkowe - Radio 0,27* 50,71* 0,47 74,08 0,49 101,4 * Radio + Transmiter FM Dzisiejszy samochód stał się elektronicznym poligonem, w którym z roku na rok przybywa urządzeń. Dlatego też, nieuchronne, wzajemne oddziaływanie modułów elektronicznych oraz stale rosnące zanieczyszczenie elektromagnetyczne przestrzeni, wymusza uwzględnianie problemów kompatybilności elektromagnetycznej w projektowaniu i budowaniu pojazdów. I to nie tylko po to by określić emisję elektromagnetyczną, ale przede wszystkim umożliwić bezpieczną eksploatację, a zatem aby zapewnić odpowiedni poziom odporności na zaburzenia. Procedury testów są podobne, jednakże przebiegi i generowane wartości probiercze określone w normach samochodowych są inne niż dla klasycznej elektroniki. Wynika to ze specyfiki środowiska w jakim pracują układy samochodowe. Sieć zasilająca poszczególne układy jest siecią jednoprzewodową (obwód: przewód-karoseria), gdzie wszelkie urządzenia włączone są do jednego punktu co pozwala na swobodne rozprzestrzeniania się sygnałów. Projekt sieci samochodowej pochodzi z poprzedniej epoki, gdzie nikt nie uwzględniał sygnałów w.cz. Aktualnie nie da się tego aspektu pominąć tym bardziej, że droga propagacji zaburzeń to nie tylko kable i przewody ale także oddziaływania polowe. Na podstawie analizy pracy urządzeń wyposażenia elektrycznego i elektronicznego, oraz wstępnych badań można przyjąć, że źródłami zaburzeń są przede wszystkim: układ zapłonowo-wtryskowy, alternator wraz z regulatorem napięcia, oraz urządzenia dodatkowe, często montowane w samochodach ręcznie. Bibliografia [1] Dyrektywa nr /WE z dn. 14 października 2004 dostosowująca do postępu technicznego dyrektywę Rady 72/245/EWG odnoszącą się do zakłóceń radioelektrycznych (kompatybilności elektromagnetycznej) w pojazdach oraz zmieniająca dyrektywę 70/1 56/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do zatwierdzenia typu pojazdów silnikowych i ich przyczep. Official Journal nr/str. 33 7/13 z 13 listopada 2004 r. [2] PN-87/S Przemysłowe zakłócenia radioelektryczne. Pojazdy samochodowe z silnikami spalinowymi i urządzenia zawierające takie silniki. Dopuszczalne poziomy. Wymagania i badania Polski Komitet Normalizacyjny 1987 r. [3] Łukjanow S., Kopczyński K., Wybrane zagadnienia dotyczące badań i oceny wyposażenia elektryczno elektronicznego pojazdów samochodowych, Autoprogres Konmot, Rynia k. Warszawy

6 [4] Koszmider A., Wydawnictwo ALFA-WEKA Sp. z o.o. Certyfikat CE w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej. [5] Nowe podejście do testów EMC w obszarze układów samochodowych zmiany i filozofia badań wg normy ISO (2004), materiały informacyjne opracowane przez ASTAT sp. zoo, 126