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.