バナナの皮 ― Issue 72

Mark Simpson からの、宇宙機干渉の経験
- 手を抜いた計画は大抵は手を抜き過ぎ、干渉に際して深刻なトラブルを起こす
- チェックリストは、１つ以上の良い EMC 設計規則に従わないことを防ぐために非常に助けとなる
- 発生したほとんどの干渉問題は、より高いスキルと経験を持つ技術者を使っていれば見つけられた
- 多くの技術者は少数の計画に限定された経験を持ち、ほとんどの問題は技術者が彼らが習熟しているよりも厳しく複雑な要求を持つ計画で働く時に生じる
- ほとんどの計画は最後の計画からの要求と部隊を用いる：基準に従って組み立て、動くことを期待し、試験し、結局動かないことがわかったならば継ぎを当てる
- 「問題がない」という遺産的な主張は、ほとんど常に誤っている ―― 僅かな割合の問題のみが現在の計画の要員に戻される (このアプローチは「使用での証明」と呼ばれることがある ―― 編集者)
- 故障の一部は深刻なものであった：例えば、センサを妨害する送信器；妨害された受令機；早過ぎた展開；展開の失敗
- 過去 12年間で、7件の計画が干渉問題の修正のためにそれぞれ１年以上を要した
- ほとんどの計画は、干渉によって引き起こされる運用上の問題を持つ
- 宇宙船の帯電からの ESD は計画を悩ませ続けている ―― 時には、何機もの離陸の後でのみ発見される
- ある計画は、EMI のために中止しなければならなかった
- あるペイロードは、ひどい干渉を生じたために電源を切らなければならなかった
- 私は、個人的に、干渉問題による完全な任務失敗からいくつかの計画を救った
- 独立した EMC 監視は計画を救う
- 私が学んだことを使用することは、あなたが計画を救うことを助けるであろう
(From "Speaking the Unspeakable: The Role of Independent Oversight", Mark Simpson, presented at the Workshop session on "Aerospace EMC at the Centennial of Flight", IEEE 2004 International EMC Symposium, Santa Clara, CA, August 2004, ISBN (CD-ROM) 0-7803-8444-X, IEEE reference: 04CH37559C.)
ECG の、ゲームボーイ^TM、iPod nano^TM、携帯電話などに対する感受性
この実験は、ゲームボーイ^TM や iPod nano^TM のような非意図放射器、そして携帯電話やウォーキートーキーなどの意図放射器からのエミッションに対する ECG 装置の感受性を調査する。調査は、「ラボ」、及び病院環境の双方で実施された。著者らは、上記のポピュラーな電子デバイス全てが心電図 (ECG) に干渉し、その読みを駄目にし得ることを実証した。
これらのデバイスからの EMI によって、14～28回/分までの心拍の変動が記録された。医師や医療技術者は意図放射器からの干渉の可能性を警告されていたものの、彼らは通常はポピュラーな非意図放射器が機器を駄目にし得ることに気付かない。これらの結果は、病院、診療所、そしてホーム・ケア環境での EMI 管理に意図放射器と非意図放射器の双方を含める必要性を明らかに示す。
ホーム・ケアはますます普通になっており、人々はモニタ、治療、あるいは症状の緩和のために医療機器に頼っている。一般に、人々はポピュラーな電子デバイスが医療機器に干渉し得る可能性を心配していない。患者は、通常はどの家庭用機器を医療デバイスの近くで使い、あるいは使うべきでないかを、警告されていない。家庭においては、多くの意図放射器や非意図放射器からの EMI は医療デバイスの誤った動作をもたらし、おそらくはホーム・ケア患者への深刻な影響を引き起こし得る。
我々が訪問した病院の掲示によれば、iPods^TM、ゲームボーイ^TM、そしてゲームボーイアドバンス^TM (ワイヤレス内蔵) でさえも禁止されていない。特に小児病院においては、長い検査や処置を受けながら、子供達は時間を潰すためにゲームで遊び、あるいは iPod^TM を聴くことだろう。航空会社は、重要な作業のあいだ、これらのデバイスを使うべきでないことを知っている。今、我々は病院、ホーム・ケア、及び診療所に、同じことを行なおうとしている。
(Extracted from "Electrocardiogram (ECG) Susceptibility to Interference from Popular Electronic Devices", Matthew Pinchuk Meland and Anthony Dedes, IEEE EMC Society Newsletter, Winter 2007 (they mean Winter 2006!), Issue 212, pages 64-66, www.emcs.org. Also see: http://uk.reuters.com/article/technologyNews/idUKN1048845320070510 and Conformity, July 26 2007, www.conformity.com.)
干渉が患者の中毒を引き起こす
欧州の医療デバイス規則は 10m の距離での必須の限度を規定しており、その測定は遠方界条件で行なわれる。だが、多くの医療シナリオにおいては、敏感な機器に近過ぎる EMI 発生源の存在を避けることは困難であり、この状況はそれらの規格ではカバーされていない。
医療デバイスからではない EMI に関しては、典型的な状況の１つは医療設備内での携帯電話の使用である。医療デバイスの近くでの携帯電話の使用によるものであるとされた医療問題に関するいくつかの報告がある： [4] で Hann は家族の携帯電話の着信による輸液ポンプの誤動作に起因するエピネフリンの過剰投与による患者の中毒を報告している。
[4] In-Hei Hahn, David Schnadower, Richard J Dakin and Lewis S. Nelson "Cellular phone interference as a cause of acute epinephrine poisoning" Annals of Emergency Medicine, Volume 46, no. 3: September 2005. pp 298-299.
(Extracts from "Medical Equipment Immunity Assessment by Time Domain Analysis", Mireya Fernandez-Chimeno, Miguel Angel Garcia-Gonzalez and Ferran Silva, 2007 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 8-13 July 2007, Honolulu, Hawaii, ISBN: 1-4244-1350-8, IEEE EMC Society: http://www.ewh.ieee.org/soc/emcs.)
現代的な宇宙機 ―― 骨董的な仕様
現在や将来の宇宙機は、過去の EMC 要求によって管理されている。現在の打ち上げ機の船上で用いられる電子機器のほとんどは MIL-STD-461C とその祖先に対して類似性と生得権によって認可されているため、 1986年に発行された MIL-STD-461C を無視するように打ち上げ機／宇宙機製造業者によって為されたことは多くない。 20年後でも、これらの電子機器のアイテムは、アイテムがその要求に不合格となり、従って機器の再設計が必要となればコストが増加するであろうリスクがあるため、今日の MIL-STD-461E 要求に対して試験されないままである。そのコストは、任務全体の失敗のコストと比較すれば些細なものである！
MIL-STD-461C が発行されてから過ぎた 20年のあいだ、 EMC 環境は大きな変更を生じている。 UHF 帯飛行停止システムから S 帯テレメトリや C 帯追跡用トランポンダに至る全 LV/SC 周波数範囲に拡がる基本クロック／バス周波数を持つ高速デジタル・デバイスが作られてきた。地上運用に関係する要員は、敏感な電子機器の近くで携帯型トランシーバや携帯電話を携帯し、使用し得る。今はさらに多くの受信器や放射器が軌道上にあり、資産は 2001年から劇的に増大している。要求を最新のものとする時は過ぎている！
KSC (ケネディー宇宙センター) の日常的な監視が、理論上は水平線の向こうからの、時には理論的に自由空間の最大を超えるレベルの、施設外の放射器からのレベルを検出していることに注意することが重要である。これは、おそらくはマルチパスと大気のダクト効果によるものである。
ビークルは発射中に放射器の近くを飛行し、従って発射台上で予期されるよりも高いフィールド・レベルに曝されるかも知れない。ビークルの位置で強いフィールドを引き起こし得るダウンレンジ送信器もある。この場合、ビークルの軌道を考慮しなければならない。 Joint Spectrum Center によって開発されたデータ・ベースは、そのレベルを同定するために使用されている。最近、Launch Services Program は、飛行軌道に基づくそれぞれのミッションにおけるフィールド・レベルの予測のために、 Aerospace に出資した。
さらに、宇宙機がビークルから分離した後では、地球低軌道にあるのであれば軌道上のフィールドを考慮しなければならない。追跡用レーダーが宇宙機を臨機目標として使用することは普通であり、 US とその他の放射器の双方からのフィールド・レベルは数百 V/m に達し得る。さらに、宇宙機の軌道が偶然に横切るかも知れない、数千 V/m のレベルを発生する、その他の極度に高レベルの放射器 (後方散乱型超水平線レーダーなど) がある。 Table 3 は、提案中の MIL-STD-1541B で規定されている、上昇中、及び軌道上の最悪条件のフィールド・レベルを示す。 C帯追跡用レーダーのような、この表に反映されている放射器の一部は緩和されるものの、一部、特に外部の放射器はそうすることはできない。
(Extracts from: "Modern Spacecraft - Antique Specifications", Ron Brewer, Launch Service Program, Analex Corporation, IEEE International Symposium on EMC, Portland, OR, USA, August 14-18 2006, ISBN: 1-4244-0294- 8/06.)
システムの等電位設計
そのシステムは、オリジナルのコンセプトを用いた時には、 EFT 試験に容量性クランプで 1kV で不合格となった。その理由は、その分散制御ユニットと中央スクリーンが遮蔽ケーブルで接続されていたが、その遮蔽が両端でピッグテール接続を用いて終端されていたためであった。遮蔽の終端をモジュールのシャーシ入口に直接取り付けられた低インピーダンス接続に変更することで、5kV までの EFT 試験に通った。
常に似た故障の理由 ――システム全体に良い等電位基準がない―― による温度センサの故障が、実際に何度も見付かっている。センサとトランスジューサのセットで典型的な点は、それらが大きなシステムにわたって広く分散していることである。遮蔽ケーブルの両端での終端が問題を起こす場合があることから、その遮蔽は全く終端されないか、あるいは片側でのみ終端される。これは実際にはコモン・モードの干渉に対する良い保護を与えず、高い周波数の環境雑音に対してそれ以上のものとならないのは確実である。
問題の大半は、大きなシステムの構成要素が良く接続されていないために生じている。この場合、その問題はセンサ自身を「絶縁」し (例えば、光結合システム、あるいは差動モード信号伝送を用いて)、ケーブルの遮蔽を中央制御ユニットへの導入点でそのシャーシに良い方法で接続することによって解決できる。安全上の理由のため、PE の要求に特別な注意を払わなければならず、時には余分な (ケーブル遮蔽と並列の) PE ワイヤ接続という結果となる。
(Extracts from: "Equipotential Design of Systems: Examples from Practicing", J Catrysse, W Debaets, N Dediene, EMC Europe 2000, 4th European Symposium on EMC, Technologisch Instituut vzw, Brugge, 11- 15 Sept 2000, ISBN: 90-76019-14-2.)

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を T. Sato が翻訳したものです。この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2008-01-12

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