makalah emc_fasilitas dan pengujian
TRANSCRIPT
2012
EMC Elektromagnetic Compatibility
MAKALAH
Di susun oleh:
Oktaviani Zen
Mutia Valeria
Pajnu Syuhada Wikma
Wahyu Pratama
(ELEKTROMAGNETIC COMPATIBILITY)
Fasilitas dan Pengujian EMC
1. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada peralatan elektronik dan listrik yang berada dapat memancarkan atau menghasilkan
gelombang elektromagnetik yang bisa mengakibatkan gangguan kesehatan dan kinerja peralatan
listrik di sekitarnya sehingga pasar dunia meregulasi batasan maksimum gelombang
elektromagnetik yang dipancarkan dari produk listrik dan elektronik. Untuk memasuki pasar
global, produsen peralatan listrik dan elektronik Indonesia harus menghasilkan produk yang lulus
dalam uji EMC (Electromagnetic Compatibility). Agar konsumen yang menggunakan peralatan yang
dapat menimbulkan EMI tersebut tidak mengalami gangguan radiasi, menimbulkan sinyal loss dan
noise dikemudian harinya, dan pengujian ini sangat penting bagi kesehatan manusia yang
berdekatan langsung dengan alat-alat listrik dan juga supaya peralatannya tidak cepat rusak akibat
dari EMI tersebut. Dan juga bagi militer supaya informasi tidak bocor/mengalami interferensi
sehingga tidak menggangu proses komunikasi militer. Test EMC/EMI banyak dilakukan di
laboratorium, seperti di Northwest EMC, Inc, Radiometrics Midwest Corporation, Sucifindo, LIPI
dan perusahaan atau instansi yang bergerak dibidang pengujian EMC/EMI pada peralatan listrik
atau peralatan telekomunikasi lainnya.
Gangguan elektromagnetik dapat terjadi secara internal maupun eksternal. Gangguan-gangguan
tersebut dapat mengancam keselamatan operator, komponen-komponen elektronik, bahkan dapat
memicu ledakan pada peralatan atau device. Oleh karena itulah pengujian EMC pada peralatan
elektronik, sangat penting dilakukan dalam menjamin keselamatan dan keamanan penggunaan
peralatan yang kita gunakan sehari-hari.
B. Manfaat
a. Memperoleh kepastian bahwa produk yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan
standar keamanan.
b. Mengurangi risiko ditariknya produk dari pasar karena tidak memenuhi
persyaratan standar keamanan.
c. Melindungi reputasi perusahaan dan merek produk.
2. EMC (Electromagnetic Compatibility)
EMC (Electromagnetic Compatibility) merupakan kemampuan suatu perangkat atau sistem
untuk dapat berfungsi dengan baik di lingkungan elektromagnetik serta tidak menginterferensi
perangkat atau sistem lain yang berada disekitarnya. Untuk semua perangkat elektronik, EMC
harus benar-benar dipertimbangkan, mulai dari design tahap awal, berbagai prinsip pembuatan
perangkat dan juga aturan-aturan yang digunakan untuk proses pembuatan dan installasi suatu
perangkat elektronik. EMC sekarang juga menjadi disiplin ilmu yang bertujuan untuk meningkatkan
koeksistensi peralatan atau sistem elektronik yang dapat memancarkan gangguan elektromagnetik
atau yang sensitif terhadap gangguan elektromagnetik.
Electromagnetic compatibility dikelompokkan menjadi dua kategori, yaitu internal dan
eksternal. Kategori internal adalah hasil dari degradasi sinyal sepanjang jalur transmisi, termasuk
kopling antara sirkuit (crosstalk).
Kategori eksternal dibagi menjadi emisi dan immunity .
Sebuah sistem atau perangkat termasuk sebagai EMC yang baik bagi lingkungannya bila
memenuhi tiga kriteria, antara lain :
1. Tidak menyebabkan gangguan pada sistem lain.
2. Tidak rentan terhadap emisi dari sistem lain.
3. Tidak menyebabkan gangguan terhadap dirinya sendiri.
Ada 3 cara yang dapat digunakan untuk mengurangi efek emisi, yaitu :
1. Mengurangi emisi pada sumbernya.
2. Meminimalisir keberadaan coupling untuk mencegah terjadinya interferensi.
3. Membuat victim tidak rentan terhadap interferensi dengan pemakaian shielding.
2.1 Komponen EMC
Suatu pekerjaan yang berkaitan dengan EMC meliputi 3 buah analisa sistem yang disebut
dengan parameter EMC. Adapun 3 macam parameter EMC tersebut adalah sebagai berikut :
1. Source (Sumber)
Source atau sumber adalah suatu perangkat atau sistem yang memancarkan gelombang
elektromagnetik yang dapat mengganggu atau menginterferensi perangkat atau sistem lain yang
berada disekitarnya. Identifikasi dan pengukuran source sangat penting oleh karena itu gangguan
yang disebabkan oleh source dapat dikurangi dengan cara :
a. Membatasi gangguan yang dihasilkan oleh generator (dengan cara menghubungkan unit RC
secara parallel dengan coil AC, diode, atau DC).
b. Menghindari cross-coupling (memisahkan elemen yang tidak kompatibel).
c. Mengurangi calon victim/korban (misalnya dengan menggunakan shielding).
Semua perangkat atau sistem yang menghasilkan gangguan elektromagnetik baik itu
mengkonduksi atau meradiasikannya keperangkat atau sistem lainnya dikategorikan sebagai
source. Penyebab utama gangguan elektromagnetik adalah distribusi tenaga listrik, gelombang
radio, electrostatic discharge (biasanya dihasilkan oleh tubuh manusia) dan petir.
2. Coupling
Coupling adalah penghubung atau sebagai transmisi dari gangguan elektromagnetik dari
source ke victim, coupling dapat berbentuk fisik (kabel) maupun non-fisik (udara). Ada 3 jenis
coupling, yaitu:
a. Common dan mode diferensial dari lingkungan ke kabel coupling.
b. Common impedance coupling (coupling yang berasal dari impedansi).
c. Mode diferensial dari kabel ke kabel (cross talk).
Untuk menggambarkan mekanisme interferensi elektromagnetik itu paling mudah untuk
memulai dengan model yang sangat sederhana. Ini terdiri dari sumber yang menyebabkan
gangguan (source), media kopling(coupling), dan perangkat yang terganggu (victim).
Gambar 2. 1 Model kopling dasar dari EMI
Jenis metode kopling diasumsikan dalam tabel 2.1 di bawah ini :
Tabel 2. 1 Jenis kopling EMI
3. Victim (Korban)
Victim (korban) dalam hal ini dianggap sebagai setiap peralatan yang dapat dipengaruhi
oleh gangguan yang berasal dari perangkat lain. Jadi victim atau korban adalah suatu perangkat
atau sistem yang terkena dampak dari gangguan elektromagnetik yang berasal dari perangkat yang
berada disekitarnya. Biasanya peralatan elektronik mengalami kerusakan karena gangguan
elektromagnetik yang terjadi pada band frekuensi yang tidak diharapkan. Victim atau korban dapat
dibedakan atas 4 kategori, yaitu :
1) Kerusakan yang permanen dan dapat diukur.
2) Kerusakan yang acak dan tidak berulang, terjadi hanya ketika gangguan muncul.
3) Kerusakan yang acak dan tidak berulang, yang tetap terjadi setelah gangguan hilang.
4) Kerusakan peralatan (komponen fisik hancur).
Kategori-kategori diatas merupakan kerusakan yang disebabkan oleh gangguan
elektromagnetik dan bukan karena kerusakan akibat benturan benda keras (fisik). Untuk
mengatasi dan memperkecil kerusakan-kerusakan tersebut dibutuhkan solusi EMC. Solusi yang
diharapkan adalah peralatan atau sistem harus dibuat dengan biaya rendah yang efektif dan
memiliki kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik. Tindakan pencegahan terjadinya EMI,
yaitu:
1) Desain PCB (fungsional, layout, interkoneksi antar komponen)
Perancang PCB (Printed Circuit Board) harus mengikuti aturan-aturan tertentu yang
menyangkut tata letak fungsional. Dengan penempatan komponen yang baik untuk mengurangi
efek coupling yang disebabkan dekatnya penempatan antar komponen. Misalnya, pengelompokan
bersama untuk unsur-unsur yang termasuk kategori rangkaian yang sama (digital, analog, atau
sirkuit power) sesuai dengan kerakteristiknya.
2) Pilihan komponen elektronik
Sejumlah komponen yang tersedia tidak selamanya layak untuk digunakan dalam rangkaian
listrik. Komponen yang digunakan seharusnya diuji kelayakannya sebelum penggunaan, karena
tidak baik jika menggunakan komponen untuk frekuensi rendah pada rangkaian yang akan berada
pada frekuensi tinggi. Maka untuk menyediakan perlindungan yang efektif terhadap gangguan pada
common mode dalam rangkaian listrik, digunakan transformator untuk frekuensi rendah (<1 kHz)
dan filter untuk frekuensi tinggi.
3) Pilihan dan desain shielding
Shielding adalah bagian penting dari desain EMC, terutama dalam peralatan atau sistem
yang rentan terhadap akibat langsung maupun tidak langsung dari efek petir (lightning effects).
Agar efektif, ketebalan dari shielding konduktif harus cukup agar terhindar dari gangguan frekuensi
tinggi atau medan listrik dan hanya bahan dengan permeabilitas tinggi yang dapat menghentikan
medan magnetik frekuensi rendah.
4) Interkoneksi ground
Setiap perangkat atau sistem haruslah memiliki sistem grounding yang baik untuk
mencegah terjadinya kerusakan alat bila terjadi short circuit maupun yang disebabkan oleh emisi
elektromagnetik. Pada saat merangkai juga harus dirangkai secara hati-hati dan benar-benar saling
terhubung dan untuk yang berbeda tegangan sebaiknya memiliki sistem grounding yang terpisah.
5) Pengkabelan
Melindungi kabel merupakan hal yang sangat penting karena kabel merupakan envelope
konduktifitas yang dapat mengganggu perangkat atau sistem yang sensitif. Karena itu sebaiknya
dilakukan penggunaan sambungan yang seminimal mungkin agar terlindung dari gangguan
frekuensi tinggi.
2.2 Karakteristik atau Pengukur Gangguan
a. Spectrum
Spectrum adalah frekuensi band yang dapat mencakup band yang lebar maupun
band yang sempit. Untuk mengukur spectrum dapat digunakan Spectrum analyzer.
Spectrum analyzer adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk melihat spektrum
dari gelombang listrik, akustik, dan optik. Selain itu juga dapat digunakan untuk mengukur
spektrum power.
Gambar Spectrum analyzer
b. Waveform
Waveform adalah sinyal gelombang yang dapat menggambarkan karakteristik
gangguan dalam domain waktu.
c. Amplitude
Amplitudo adalah nilai maksimum suatu sinyal dalam satuan tegangan (Volt), dan
medan listrik (Volt/meter).
d. Energi
Energi adalah besaran suatu energy sesaat selama pada waktu gangguan
berlangsung.
3. Parameter Pengujian EMC
Biasanya, menjalankan tes tertentu untuk bagian tertentu peralatan akan membutuhkan
rencana uji EMC dan tindak lanjut laporan Test. Program pengujian mungkin memerlukan beberapa
standar produksi yang terdiri atas:
1) EMC Emission Testing(Pengujian Emisi)
Yaitu pengujian untuk mengukur interferensi elektromagnetik (EMI) yang
dipancarkan oleh peralatan, produk listrik dan elektronika, baik secara mandiri atau
sistem (Emmission Conducted Testing dan Emission Radiation Testing ).
Emisi biasanya diukur dari kekuatan pancaran medan elektromagnetik,
emisi dapat dihasilkan sepanjang kabel yang berdekatan, emisi tersebut terdapat
Induktif (magnetik) dan kapasitif (listrik) ini di sebut efek short-field, pengujian ini
sangat penting jika perangkat yang diuji dirancang untuk lokasi yang berdekatan
dengan peralatan listrik lainnya.
Sebuah spektrum analyzer digunakan untuk mengukur tingkat emisi di
sebuah band frekuensi yang lebar (domain frekuensi). spektrum analyzer khusus
untuk pengujian EMC yang tersedia, disebut EMI test receiver or analyzer. Ini
menggabungkan bandwidth dan detektor seperti yang ditetapkan oleh standar
internasional EMC.
2) EMC Immunity Testing(Pengujian Kerentanan)
Yaitu pengujian untuk mengukur kemampuan suatu peralatan atau produk
listrik menahan gangguan elektromagnetik (Electric Fast Transient/Burst Test,
Electro Static Discharge, Surge Immunity Test).
Pengujian kerentanan biasanya melibatkan sumber bertenaga tinggi dari RF
dan antena yang memancarkan yang mengarahkan radiasi pada korban potensial
atau perangkat yang diuji. Uji kerentanan dilakukan untuk mengukur tegangan dan
arus biasanya menghasilkan frekuensi tinggi atau generator pulsa.
3) EMC Electrostatic discharge (pengujian pembuangan elektrostatik)
Tes ini dirancang untuk memeriksa kekebalan papan sirkuit, peralatan, dan
system dari pembuangan energy elektrostatik. Sebagai contoh pembuangan energi
elektrostatik dapat terjadi jika seseorang menyentuh sebuah material konduktor
yang terkoneksi listrik kemudian orang tersebut terhubung ke ground (lantai), itu
akan menyebabkan pelepasan energy elektrostatis. Pelepasan energy tersebut
dilakukan melalui tubuh seseorang atau benda konduktor lain kemudian dialirkan
ke material yang bersifat ground.
Untuk menjalankan pengujian pada suatu produk membutuhkan standar uji EMC
(Electromagnetic Compatibility) dengan melakukan beberapa cara yang tepat dan layak seperti:
a. Type tests (Jenis Tes)
Jenis tes disini adalah tes yang dilakukan produsen terhadap barang yang
dihasilkannya untuk mendapatkan persetujuan kualifikasi dari produk tersebut
sebelum dijual atau dipasarkan.
b. On-site tests
Merupakan tes yang dilakukan pada peralatan yang mendukung produk tersebut,
Contohnya adalah dengan dilakukannya di bawah tanggng jawab pelanggan dan
dimaksudkan untuk memvalidasi instalasi, peralatan ataupun mesin.
c. Uji fasilitas
Fasilitas dan pengaturan untuk penerapan tes ini sudah dijelaskan dengan tepat
didalam standar.
4. Peralatan dan Fasilitas
Dalam suatu media transmisi pengukuran suatu gelombang, VSWR, panjang gelombang,
tegangan, dan parameter antenna sangatlah diperlukan. Karena ini menyangkut kualitas dan
kuantitas suatu media transmisi, Anechoic Chamber merupakan alat untuk pengukuran gelombang
mikro pada antenna. Dalam bahasa Indonesia artinya ruang tanpa gema, yaitu ruangan yang
digunakan untuk pengukuran, terutama untuk antenna gelombang mikro. Anechoic chamber
memberikan ketepatan pengukuran dan lingkungan elektromagnetika yang terkontrol, serta
mencegah interferensi EM dari dalam dan/ke luar ruangan.
4.1. Pengertian Anechoic Chamber
Anechoic berarti "tidak memiliki atau menghasilkan gema." Dalam pembahasan kali
ini, gema biasanya merujuk ke RF dan / atau refleksi microwave. Sehingga anechoic
chamber ini pada dasarnya adalah "stealth ruang" yang tak terlihat dengan suatu produk
atau tes yang sedang dilakukan di dalamnya. Tergantung pada tujuan ruangan, bahan
anechoic dapat ditempatkan di dinding dan langit-langit (biasanya disebut sebagai "semi-
anechoic") atau dapat ditempatkan pada semua enam sisi ruangan ("fully anechoic").
Sebuah ruang tanpa gema adalah sebuah ruangan yang dirancang untuk meredam
gelombang refleksi baik suara atau elektromagnetik. Ruangan tersebut juga terisolasi dari
noise yang berasal dari luar. Kombinasi dari kedua aspek adalah mensimulasikan ruang
terbuka di dalam dimensi tak terbatas, yang berguna ketika hasil yang ada tidak
berpengaruh sama sekali dari pengaruh luar. Ruang tanpa gema awalnya digunakan dalam
konteks akustik (gelombang suara) untuk meminimalkan refleksi dari ruangan tersebut.
Gambar salah satu contoh ruang anechoic Chamber
Gambar skema rangkaian pengujian di dalam anechoic chamber
4.2. Macam-macam Anechoic chamber
Di dalam ruangan tanpa gema, dinding yang menyelimutinya tidaklah seperti
kebanyakan ruangan pada umumnya yang berbentuk datar. Dinding penyerap yang dimiliki
ruangan tanpa gema bersifat khusus dan mempunyai bentuk-bentuk tertentu. Diantara
beberapa jenis penyerap yang sering digunakan di dalam ruangan tanpa gema diantaranya :
1. Penyerap bentuk piramida
2. Penyerap bentuk prisma segitiga
Anechoic chamber ada dua jenis yaitu :
1. Ruangan persegi panjang
2. Ruangan trapesium
4.3. Kegunaan Anechoic Chamber
Fungsi dari ruang tanpa gema secara penuh ialah mirip seperti free space, ruangan
harus menunjukkan koefisien pantulnya bernilai nol dari pengukuran dinding-dinding
chamber tersebut. Pada kenyataannya tidaklah mungkin untuk mendapatkan koefisien
pantul = 0, akan tetapi tujuan dari ruang tanpa gema ini sebenarnya ialah mendekati nilai
dari nol tersebut.
Anechoic chamber juga telah digunakan untuk berbagai macam kegunaan lain
misalnya untuk menguji antena (pengukuran), radar atau gangguan elektromagnetik, untuk
telepon bergerak, satelit dan Tes Near Field Sites (dengan sistem positioner).
4.4. Prinsip kerja
Pada dasarnya sifat dinding pada ruang tanpa gama dapat meredam gelombang
pancar yang dibutuhkan oleh antena penerima dalam jarak tertentu yang diletakkan dalam
ruangan. Peran yang dihasilkan sebagai penyerap gelombang elektromagnetik yang
terdapat dalam ruangan adalah lapisan pelapis yang terdapat di setiap dinding ruang tanpa
gema yang terbuat dari bahan penyusun yang dirancang sedemikian sehingga menyerap
dan mendesipasikan setiap gelombang elektromagnetik yang masuk.
Ada 2 fitur utama dari sebuah ruangan anechoic:
1) Dinding non-reflektif, sehingga bisa mendapatkan pendekatan yang baik untuk
membebaskan ruang ketika mengukur antena. Untuk itu, diperlukan bahan penyerap di
dinding, langit-langit, dan kadang-kadang lantai. Dinding non-reflektif banyak
membantu jika beroperasi selama band frekuensi yang sempit, sebagai penyerap desain
jauh lebih mudah.
2) Seluruh ruangan yang terlindung (shield). Artinya, bila Anda menutup pintu, setiap
energi RF di luar ruangan sangat dilemahkan.
4.5. Prinsip Penyerap Elektromagnetik
Beberapa sifat gelombang elektromagnetik diantaranya :
1. Dapat merambat dalam ruang hampa,
2. Merupakan gelombang transversal,
3. Dapat mengalami polarisasi,
4. Dapat mengalami pemantulan,
5. Dapat mengalami pembiasan,
6. Dapat mengalami interferensi,
7. Dapat mengalami hamburan,
8. Merambat dalam arah lurus.
5. Kesimpulan :
Fasilitas dan Pengujian EMC diperlukan untuk menjamin keselamatan dan keamanan
penggunaan peralatan yang digunakan.
Parameter pengujian EMC terdiri atas dua macam yaitu EMC Emission Testing dan
EMC Immunity Testing.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan tes ataupun pengujian terhadap
produk adalah tipe tes, on-site test, dan uji fasilitas.
Referensi
http://www.scribd.com/doc/46905498/Electromagnetic-Compatibility
www.google.com
Gerlin,Merlin dkk. EMC: electromagnetic compatibility: Schneider Electric.
Montrose, Mark I. dan Edward M. Nakauchi. 2004 Testing for EMC Compliance. John Wiley &
Sons, Inc.
Paul, Clayton R. 2006. Introduction to electromagnetic compatibility 2nd
Edition. John Wiley & Sons, Inc.