Совместимость между системами

Термин ЭМС имеет два взаимодополняющих друг друга аспекта:

  • - характеризует способность электрических и электронных систем функционировать совместно с другими системами без помех;
  • - характеризует способность таких систем функционировать в соответствии с назначением в определенной электромагнитной обстановке (ЭМО).

Таким образом, существует тесная связь между ЭМС и окружающей средой, в которой система функционирует. Эффективная ЭМС требует, чтобы система была разработана, изготовлена и испытана с учетом той ЭМО, которая заранее определена для работы системы, т.е. с учетом совокупности ЭМ явлений, существующих в месте ее размещения. Хотя термин «электромагнитный» наводит на мысль о том, что особое значение придается явлениям, связанным с высокочастотными ЭМП, на практике определение термина ЭМС охватывает все частоты и способы воздействия помех, от постоянного тока и низких частот переменного тока в электрических сетях до высоких частот и микроволн.

Системы, применяемые в составе установки. Существует два подхода к обеспечению ЭМС. В первом случае применяемый подход диктуется самой природой установки. Обеспечение ЭМС является особенно проблематичным в том случае, когда несколько электрических или электронных систем смонтированы вместе в виде достаточно компактной установки, например, такой, какие существуют на железнодорожном транспортном средстве, на борту самолета, корабля, спутника или других движущихся средств. В этом случае восприимчивые системы могут быть размещены весьма близко к мощным эмиттерам ЭМ энергии и для поддержания совместимости необходимы специальные предупредительные меры. Чтобы в этом случае обеспечить ЭМС в соответствии с критерием «стоимость-эффективность», необходимо иметь детальные сведения, с одной стороны, о местах расположения элементов установки, а с другой стороны, о характеристиках эмиттеров и потенциальных рецепторов помех. Для решения указанных задач разработаны военные, аэрокосмические стандарты ЭМС и стандарты для других подвижных средств, которые широко применяются в соответствующих отраслях промышленности.

Оборудование, применяемое отдельно. Второй подход к обеспечению ЭМС основан на предположении, что системы будут функционировать в окружающей среде, которая в ЭМ отношении является «мягкой» и характеризуется определенными нормами, и что близость одного оборудования к другому оборудованию также будет ограничена определенными пределами. Так, например, персональный компьютер не будет функционировать большую часть времени вблизи передатчика радиолокационной станции большой мощности и не будет после этого размещен рядом с антенной подвижного радиотелефона. Это позволяет выработать достаточно большой комплект норм, относящихся как к допустимой эмиссии помех от устройств, так и к уровням помех, применительно к которым было бы разумно ожидать, что устройства должны продолжать функционировать при их воздействии. Эти нормы непосредственно связаны с характеристиками окружающей среды, которая может относиться к классу бытовой, коммерческой, промышленной и т.д., для использования в условиях которой устройства разработаны, изготовлены и размещены на рынке. Указанные нормы и методы, с использованием которых доказывается соответствие нормам, образуют основу комплекса стандартов (часть из которых распространяется на эмиссию помех, часть на устойчивость к помехам), применяемых для обеспечения ЭМС любого конкретного изделия, применяемого отдельно.

Заметим, что соответствие требованиям таких стандартов не гарантирует ЭМС при всех условиях, при этом скорее обеспечивается определенная вероятность (можно надеяться, достаточно высокая), что оборудование не будет создавать помех и не будет восприимчивым к ним, когда функционирует при типичных условиях. Неизбежно будут возможны некоторые особые обстоятельства, при которых надлежащая ЭМС не будет достигнута, например, при функционировании компьютера в поле ближней зоны мощного радиопередатчика, и в этих случаях должны быть приняты дополнительные меры защиты.

Границы ЭМС. Всплеск интереса к ЭМС особенно стимулировало использование микропроцессоров. Эти устройства в значительной степени ответственны за создание радиочастотных помех и сами одновременно являются восприимчивыми к помехам многих видов. В то же время широко распространенная замена металлических шасси и корпусов конструкциями, отлитыми из пластмасс, сильно уменьшила степень защищённости электрических схем, обеспечиваемой их корпусами.

Нарушения функционирования систем. Системы управления с использованием твердотельных элементов, и особенно основанные на применении процессоров, стали выполнять многие функции, которые ранее возлагались на электромеханические или аналоговые устройства, такие как элементы релейной логики или пропорциональные контроллеры. В отличие от устройств с жесткими программами, применявшихся ранее для выполнения конкретных задач, программируемые электронные системы основаны на использовании цифровых систем, соединенных с общей шиной, в которой в соответствии с программным обеспечением одновременно обрабатывается множество сигналов. Такая структура не только более восприимчива к ЭМ помехам, потому что для изменения состояния элемента необходим низкий уровень энергии, но и результат воздействия помехи невозможно предсказать, так как случайный импульс может нарушить функционирование системы в зависимости от его временного положения по отношению к состоянию внешнего тактового генератора, передаваемых данных и состояния исполняемой программы. Длительная помеха может не оказывать влияния на работу схемы до тех пор, пока ее уровень ниже, чем пороговый уровень логических устройств, но когда помеха увеличивается, дальнейшее функционирование процессора будет полностью нарушено. Возрастание функциональной сложности приводит к тому, что становятся возможными отказы системы в целом и неожиданные аварийные режимы работы.

Очевидно, что последствия воздействия помехи на систему управления будут зависеть от характеристик контролируемого процесса. В некоторых случаях нарушение процесса управления может вызвать не более чем досаду, в других же случаях может привести к экономическому ущербу или даже к опасности для жизни.

Объем усилий, прикладываемых для обеспечения совместимости, будет зависеть от ожидаемых последствий нарушения функционирования системы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >