Réalisation d’un appareil de mesure de la compatibilité électromagnétique autour de STEMlab RED PITAYA

Abstract

Ces dernières décennies, le rayonnement des ondes électromagnétiques perturbatrices devient de plus en plus gênant pour les systèmes électriques. Ces derniers peuvent être aussi une source de perturbations pour les systèmes voisins ou les autres équipements du même système. Ceci donne naissance à une discipline nommée : la compatibilité électromagnétique CEM c'est-à-dire l'art de faire fonctionner des systèmes électriques sensibles dans un environnement électromagnétique perturbé mais aussi de réduire les perturbations engendrées par les systèmes électriques dès leur conception. De multiples normes sont donc apparues et apparaissent encore afin de réglementer les niveaux de rayonnement électromagnétique que les systèmes doivent supporter sans modification de leur fonctionnement normal ainsi que les niveaux de perturbations électromagnétiques maximales qu'ils produisent au cours de leur fonctionnement. Avant de passer à la pratique, nous avons transité une simulation pour avoir une idée sur le fonctionnement de notre appareil qui consiste à mesurer le champ magnétique des différentes sources perturbatrices rayonnantes et d’examiner sa conformité aux normes. La réalisation pratique de cet appareil nécessite un matériel qui est omniprésent dans un laboratoire de physique ou d’électronique. A l’aide d’une carte assez récente pouvant remplacer plusieurs instruments de mesures encombrantes ; STEMlab RED PITAYA, il est possible d’acquérir le signal analogique induit amplifié et le convertir en un signal numérique affichable sur une application graphique nommée « Teaslameter » développée sous la même carte RED PITAYA. Cette combinaison de l’électronique analogique et circuits numériques programmables nous a permis de réaliser notre appareil de mesure de la compatibilité électromagnétique.

Mots clés : la compatibilité électromagnétique CEM, teslamètre, STEMlab REDPITAYA.

Abstract

In recent decades, radiation of interfering electromagnetic waves has become more and more troublesome for electrical systems. These can also be a source of disturbance for neighboring systems or other equipment in the same system. This gives birth to a discipline called: electromagnetic compatibility EMC, that is to say the art of making sensitive electrical systems operate in a disturbed electromagnetic environment but also of reducing the disturbances generated by electrical systems from their design step. Many standards have therefore appeared and are still appearing in order to regulate the levels of electromagnetic radiation that systems must support without modifying their normal operation, as well as the levels of maximum electromagnetic disturbances that they produce during their operation. Before going into practice, we went through a simulation to get an idea of how our device works. The later consists of measuring the magnetic field of different radiating interference sources and examining its compliance with standards. The practical realization of this instrument requires hardware which is widely available in a physics or electronics laboratory. By using a recently commercialized card that can replace several bulky measuring instruments; the STEMlab RED PITAYA, it is possible to acquire the amplified induced analog signal and convert it into a digital signal that can be displayed on a graphical application called “Teaslameter” developed under the same RED PITAYA card. This combination of analog electronics and programmable digital circuits enabled us to build our electromagnetic compatibility meter. .

Keywords : Electromagnetic compatibility EMC, teaslameter, STEMlab REDPITAYA.

ملخص

في العقود الأخيرة، أصبح إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية المتداخلة أكثر إزعاجًا للأنظمة الكهربائية. يمكن أن تكون أيضًا مصدر إزعاج للأنظمة المجاورة أو غيرها من المعدات في نفس النظام. هذا الأمر أخرج إلى الوجود تخصصا مستقلا بذاته ألا و هو التوافق الكهرومغناطيسي، أي فن جعل الأنظمة الكهربائية الحساسة تعمل في بيئة كهرومغناطيسية مضطربة، كما يعمل على التقليل من الاضطرابات الناتجة عن الأنظمة الكهربائية منذ الوهلة الأولى لتصميمها. لأجل ذلك، ظهرت العديد من المعايير ولا تزال تظهر من أجل تنظيم مستويات الإشعاع الكهرومغناطيسي التي يجب أن تتحملها الأنظمة دون تعديل أنماطها الوظيفية العادية وكذلك مستويات الاضطرابات الكهرومغناطيسية القصوى التي تنتجها أثناء تشغيلها. قبل الشروع في العمل المخبري، مررنا بمحاكاة للحصول على فكرة مسبقة عن عمل الجهاز و المتعلق أساسا بقياس المجال المغناطيسي لمصادر الاشعاع المختلفة والتأكد من توافقها مع المعايير الدولية المحددة لذلك. باستخدام بطاقة حديثة نسبيا و التي بإمكانها أن تحل محل العديد من أدوات القياس المخبرية المعتادة، STEMlab RED PITAYA ، استطعنا الحصول على الإشارة التناظرية المستحثة المضخمة وتحويلها إلى إشارة رقمية يمكن عرضها على تطبيق خاص يسمى "Teaslameter" مطور ضمنيا في نفس البطاقة الرقمية RED PITAYA. . من خلال هذا المزيج من الإلكترونيات التناظرية والدوائر الرقمية المبرمجة تم إنجاز مقياس التوافق الكهرومغناطيسي الخاص بنا.

كلمات مفتاحية : التوافق الكهرومغناطيسي، مقياس التسامي، STEMlab RED PITAYA.