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翻訳: T.Sato
また、将来、単に使用するコンポーネントや部分組み立てを フロッピー・ディスクや CD-ROM から選んで 組み立て／修理要員が EMC インストラクションに確実に従うことによって、 EMC に関する充分な注意の達成を可能とし得る方法も示す。
ノイズ源に相関がある場合 (デジタル信号処理ボードのような、 全てがマスター・クロックによって動作する多数の要素など) には、 そのデジタル信号の高調波によって生成されるスペクトラムは 正確に同じ周波数に揃う可能性が高く、 従ってそれらのエミッションはリニアに加算される (例えば、同一のユニットの数が倍になる毎に 6dB 増える) ものと想定される。
PC ボードは、クロックで同期した １つ、あるいはそれ以上のデータ・バスを共有するであろうが、 通常は内部処理は自分自身のクロックに頼り、 従ってそれらのエミッションの一部は互いに相関を持ち、 他のものは相関を持たないであろう。
大半の産業用制御盤の組み立てにおいては、個々の電子ユニットやモータは、 RSS 法に適した相関のないエミッションを生じる。 多数の同一のノイズ源 (多数のモータのような) からのエミッションを RSS すると、 同一のユニットの数が倍になる度に 3dB の増加を与える。
これからの粗い結果の１つは、相関のないエミッションについては、 個々の要素の全てが最終製品のエミッション限度のラインの 9dB 下を超えないことを当てにできるのであれば、 ８個を超える要素が使われておらず、 それらの製造業者の詳細なインストラクションを入手して誠実に従っている場合には、 最終製品はおそらくはその限度に適合するであろうというものである。 (任意の数の EMC に関して受動的な要素 ――フィラメント・ランプのような―― も含められる。) 従って、もし使用されるそれぞれの要素が EN 50081-1 のエミッション限度に適合するならば、 それら８つを組み立てたものは EN 50081-2 に適合することが期待できる。
限度ラインの 20dB 下よりも悪くない要素については、 それらの相関のないエミッションが加算されて限度を超えることなく 64個までを使用できる。
要素が異なる場合には、そのような粗い計算は過剰設計をもたらし得る。 エミッション周波数が似ていない場合、要素を加えることは 単により繁茂したスペクトラムとするだけであり、測定されるレベルを増加させない。 これが RSS テクニックを有利に使える場合である。
理想的には、RSS 加算はエミッション測定に際してカバーされる 個々の単一の周波数に対して適用される ―― しかし、これは多量のデータということになるであろう。 そのような大きなデータの配列を処理することは 現代的なコンピュータ・スプレッドシートでは容易であるが、 問題は最初にコンピュータにデータを取り込む段階にある ―― テスト・ラボは彼らの結果を印刷されたグラフとして出すので、 そのデータを得る現時点で唯一の方法は そのグラフを読んでデータをスプレッドシートに打ち込むことであり、 その周波数を必要な精度で読むことは困難である。 テスト・ラボは大抵は測定データをディスクに記録するが、 それらのデータ・フォーマットは互いに互換性がなく、 おそらく標準的なスプレッドシートともそうである。
これを乗り切るために、それぞれの要素のエミッション・プロファイルを 任意の数の周波数範囲 (150〜200kHz、200〜300kHz、300〜500kHz、といった具合に) に分割し、 それぞれの範囲でのエミッションの最悪値を RSS スプレッドシートに入力する。 最終製品で用いられる全ての要素を入力したならば、 それぞれの帯域毎に個々の読みの平方の総計の平方根をそのスプレッドシートで計算して それを限度ラインと比較し、それぞれの帯域について合格／不合格の結果を得る。 それは総エミッションのグラフを描くこともできる。 使用する個々の周波数範囲を狭くすると、要する時間は大きくなるであろうが、 著しい過剰設計の可能性は低くなるであろう。
もし総エミッションが限度を超えるならば、 別のコンポーネントや部分組み立ての選択がより良い結果を与えるかも知れず、 あるいはフィルタやシールドの適用が適当かも知れない。 最低のコストの EMC テクニックは 電子回路設計者や組み込みソフトウェア作成者のみが使用可能であるので、 ノイズの低い適当なコンポーネントが入手できるならば、それを用いることが エミッションの低減のための最も費用のかからない方法となる傾向がある。
放射性エミッションを低減するためには、 シールド・エンクロージャを追加できるかも知れない。 この場合には、使用する減衰率データは、 磁界、電界、及び平面波試験から得られた最悪条件のデータであるべきである。 エンクロージャのための本当に標準化された試験方法はなく、用いられた試験方法は 使用される特定のコンポーネントを正確にシミュレートしないであろうことから、 最終的な安全余裕として 10dB 以上を目処とするのは良い考えである。 主電源フィルタと同様、その減衰率特性は RSS されない。
シールド・エンクロージャを使用する際には、 そのエンクロージャに出入りする全てのケーブルは遮蔽され、 かつ／もしくはフィルタされる ――それぞれがエンクロージャ全体に要求されるものと 少なくとも同じ減衰性能 (最悪条件の終端で) を持つ 遮蔽、コネクタ、グランド (gland)、及びフィルタを用い、 その遮蔽、及び／もしくはフィルタのグランド端子の それが導入される箇所での金属と金属での終端を行なう―― べきであることに注意されたい。 また、ケーブル・コネクタやグランド (gland)、 そして隔壁取り付け型フィルタの取り付けのためのものを除き、 エンクロージャにはいかなる改造も行なうべきではない。 VDU を見るために遮蔽ウィンドウが必要であれば、そのエンクロージャは あらかじめ遮蔽ウィンドウが取り付けられた種類のものであるべきである。 扉取り付け型の操作用部品や、隔壁取り付け型でないフィルタのために 開口を切り抜くことが必要であれば、 エンクロージャのシールドを損なわないように注意が必要である (クリーン・ボックス／ダーティー・ボックス手法の使用など)。
普通の金属エンクロージャは 通常はほとんどの周波数である程度のシールドを提供するものの、 一部の周波数において一部の方向で実際に放射フィールド強度を増加させ、 エンクロージャが全くない場合よりも強いエミッション測定値をそのビーム上で与える 「ビーム放射」を起こす傾向もあることを知ることが重要である。 従って、使用するエンクロージャは、そのシールド効果を 我々が信頼できるテスト・ラボで適切に試験されたものであるべきである。
従って、コンポーネントや部分組み立ての全ての要素が 我々が設置／使用を意図している方法で試験されており、 また我々がそれらをそれが試験された方法で設置／使用する限り、 我々は最終製品のイミュニティに対する確信を持つことができ、 また RSS テクニックを用いて加算されたエミッションに対する確信も持つことができる。
それを自分で行なうのであれば、 測定からの dBμV の値を RSS の前に通常の μV に変換し、 その結果を限度値との比較のために dBμV に戻さなければならないことに注意されたい。 フィルタやエンクロージャの減衰率は dB で差し引ける。
TCF ルートに従った場合には試験規格を満たすという問題はないので、 もし Competent Body が指令の保護要求を満たすであろうと判断したならば、 RSS された結果と実際の EMC 試験の不可避な相違は重要ではない。
これについてのより詳しいことは、 EMC Journal の 1997年 6月号の私の記事 「The Electromagnetic Environment and its impact on EMC and Safety」、 及び／もしくは IEE's 10th International Conference on EMC (1997年 9月 1日〜3日) における 私の論文 「The Electromagnetic Environment」 (コピーは IEE's Publication Sales から入手可能) を参照されたい。
そのような TCF はその作成と認証の時点では全く未知の製品に適用でき、 これは自己確認の非常に費用効果の良い代替手段である。
他のテスト・ラボがこれに傚わない理由はないと思われるが、 全ての関係者の最大の利益を達成するためには 様々な種類のコンポーネントのための試験のセットアップの方法の コンセンサスが取られる必要がある。 UKTLA や ACB はこの達成の手助けをするかも知れない。
そう遠くない将来に、 PC 組み立て業者、産業用制御盤設計者、あるいは機械製造業者が、 単に好みの供給者からのディスクを差し込んでモデルと個数を選び、 彼の意図した使用環境に適当な限度を選び、 計算ボタンを押して総エミッションが OK であるかどうかを見るだけで、 EMC に関する「充分な注意」を達成できるようになるのではないかと思われる。 勿論、そのスプレッドシートは それぞれのコンポーネントのイミュニティが適切であるかどうかも確認できるが、 これはどのようなシミュレーションも必要としない。
もしエミッションが高すぎるならば、 彼はノイズの大きいコンポーネントをノイズの低いものに置き換えるか、 あるいは好みのフィルタやエンクロージャの製造業者からのディスクを差し込んで 適当な安全余裕を与えるモデルを選択できる。
このスプレッドシートのプリントアウトは最終製品の最上位の部品リストとでき、 全体のエミッションのグラフやイミュニティの確認を合わせたものは EMC に関する充分な注意を示すために必要な全てとなり得る ―― これは、低電圧指令や機械指令のためのテクニカル・ファイルとともに、 プロジェクト・ファイルに保存される。
これらの点は末梢的なことではない ―― EMC に関係する範囲で、 配線工や組み立て／設置／サービス要員がいかにうまく振る舞うかが RSS 手法全体を有効とし、あるいは台無しにする、多くの道がある。 彼らは通常は EMC トレーニングと慎重な管理を必要とする ―― これは、彼らを EMC 専門家にするためではなく、 常に設計図と製造業者のインストラクション、 それに加えて彼らの企業自身の内部文書に示されたグッド EMC プラクティス (これは IEC 1000-5-n シリーズ、特に -2、及び -5 で示された知識を用いるべきである) に従うことを確実とするためのものである。
粗い親指の法則として、PCB の材料費に £1 を加えるであろう EMC 問題の解決は、 最終組み立てのレベルでは £100〜1000 の負担となり、 それを現場で修正しなければならないならば £10,000 以上となるであろう。 明らかに、これは様々なものを一緒にしてから その組み立て全体をどうやって EMC 適合とするかに悩むよりも、 既知の良い EMC のコンポーネント (そしてその証拠) により多く支払うという、 優れた経済感覚を生じさせる。
残念ながら、多くの企業の購入部門や設計部門は、 可能な範囲で最低の材料費が自ずと最低の製造原価を、 従って最大の利益と最高の競争力をもたらすという考えに洗脳されているようである。 最低の材料費は良いことではあるものの、 それは製品に対する利益が減少する、 あるいは結果としての EMC 適合の困難に伴って 企業が違法な商売を行なう点まで達するべきではない。 彼らは単に最低の材料費という市場要求に応じているだけであろうことから、 コンポーネント供給者を全面的に責めることはできないかも知れない。
コンピュータ・ボード、モータ、そして電源の製造業者の一部が 彼らの製品を EMC について試験して CE マークを付けている現在でさえも、 それらが持つべき完全な設置インストラクションと使用上の EMC の制限を 実際に持っているコンポーネントを見付けることは稀であり、 公表された試験データを持つものを見付けることはさらに稀である。
CE マーキングを行なっている少数のコンポーネント製造業者の大半は、 全ての人が CE + CE = CE を用い、 その顧客が購入の決定の基準として EMC 性能を使わないことを期待しているが、 どのような EMC 専門家でも予知できたように、 最近の Cardiff 訴訟以降はその希望は水中に没している。
それを正しく機能させるために必要なその他の全てのこととともに、 RSS 手法は EMC を大半の一品限りの、 あるいは小量生産の製造業者にとって容易な問題とする。 このスキームを用いた、まだ設計されていない将来の製品をカバーする最初の TCF は、 今書かれつつある。
稼働開始時間という重要な点には言及しなかったが、 コンポーネントが上で示したような RSS スキームを用いて設計され、試験された時には、 稼働開始段階での望まれない電気的相互作用の問題の可能性は少なく、 より早い供給、より高い信頼性、そしてより低い総費用をもたらす。
たとえ EMC 適合性が法的に要求されていなかったとしても、 適切な RSS スキームの適用が、 追加のコンポーネントの費用と設計努力にもかかわらず全体の費用を節約し、 それ自身で引き合うものとなる可能性もある。
これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て 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: 2001-11-26