CEM : ETUDE DES DIFFERENTS MODES DE COUPLAGE

Transcription

1 ECOE SUPEIEUE e PASTUGIE TP CEM CEM : ETUDE DES DIFFEENTS MODES DE COUPAGE I ) Introuction DES PETUBATIONS EECTOMAGNETIQUES e but e ce TP consiste à mettre en évience les ifférents moes e couplge es perturbtions pr l mesure. e signl utile est mtérilisé pr une source e tension continue (une pile 9V) qui limente une résistnce. es perturbtions sont mtérilisées pr une source e tension lterntive élivrée pr un GBF. Six crtes permettent l étue es ifférents couplges : crte CEM1 permet l étue u couplge pr impénce commune : impénce e l msse est élevée cr l liison e msse est rélisée vec une piste longue et très fine. crte CEM2 permet l étue u couplge conucteur/pln e msse : cpcité prsite u conucteur est élevée cr il est rélisé pr une piste lrge. 2 crtes CEM3 permettent l étue u couplge pr iphonie inuctive et pr iphonie cpcitive : mutuelle et l cpcité prsite entre eux pistes sont élevées cr ces pistes sont prllèles sur une grne longueur. Une crte vec une impénce terminle fible, l effet e l mutuelle est préponérnt, il y surtout e l iphonie inuctive. Une crte vec une impénce terminle élevée, l effet e l cpcité prsite est préponérnt, il y surtout e l iphonie cpcitive. 3 crtes CEM4 permettent l étue u couplge chmp électrique à conucteur : Chque crte comporte une ntenne fouet e longueur ifférente (monopole + pln e msse) 3 crtes CEM5 permettent l étue u couplge chmp mgnétique à conucteur : Chque crte comporte une ntenne boucle e imètre ifférent. 3 crtes CEM6 CEM7 et CEM8 présentent l trnsformtion u moe commun en moe ifférentiel pr issymétrie es impénces. crte CEM9 présente le principe e l mesure es perturbtions conuites pr un réseu stbilisé impénce e ligne : SI 19/06/01 TP CEM.oc 1

2 II ) Mnipultion 1. Couplge pr impénce commune 9 V 1 kω 2 V G 47 Ω Z msse Piste longue et fine Z msse = m + jω = m = ρ S l ρ : résistivité u cuivre = Ωm 6 [ ln ( l ) e ] l e l l : longueur e l piste S : section e l piste : lrgeur e l piste e : épisseur e l piste Pour les fils, l inuctnce vut à peu près 1 µh/m quel que soit le imètre. l e 1.1. Clculer l inuctnce e l piste, comprer vec l formule pprochée e l inuctnce un fil Montrer que l résistnce une piste e circuit imprimé épisseur e = 35 µm vut pproximtivement : = l elever les perturbtions à l oscilloscope, en moe AC, à 100 Hz et à 1 MHz Evluer l impénce e l piste e msse Clculer le cournt élivré pr le générteur Clculer l tension prsite ux bornes e l piste e msse Comprer à l vleur e l tension mesurée en

3 2. Couplge conucteur/pln e msse Piste longue et lrge G C P Cpcité prsite Cpcité prsite C = C p + C i C p = ε e S : cpcité plne e 2 plques séprées pr un iélectrique e permittivité ε. C i = D : cpcité intrinsèque qui pren en compte les effets e bor. Circuit imprimé ouble fce : verre époxy ε r = 4 épisseur 1.5 mm 2.1. elever les perturbtions à l oscilloscope Clculer l cpcité conucteur/pln e msse Clculer le cournt prsite ns cette cpcité Clculer l tension G, comprer vec Diphonie inuctive e Surfce S Dimètre D ε 0 = 1 9 F/m 36π. 10 Pistes prllèles : mutuelle prsite M 50 Ω G µ 0 M = ln( ) 2π (Henry) Z Formule e l iphonie : D = 3.1. elever les perturbtions à l oscilloscope Clculer l mutuelle prsite entre les eux circuits Clculer l tension inuite ns le circuit victime Comprer vec l question 3.1. V : rpport e l tension victime sur l tension coupble. C V 3

4 4. Diphonie cpcitive Pistes prllèles : mutuelle prsite M 50 Ω C c = πε0 ln( ( )² 1) + C c = πε 0 ln( 2 si >> ) G C 1 2 p C elever les perturbtions à l oscilloscope Clculer l cpcité prsite entre les eux pistes C c Clculer l tension inuite sur l piste victime Comprer vec l question Couplge chmp électrique à conucteur Chmp Ε Piste fisnt ntenne I p = E² en BF 100λ I p = Eλ en HF 240 G I p BF : bsses fréquences si F < F res /2 HF : hutes fréquences si F > F res /2 F res : fréquence e résonnce telle que l longueur l u ipôle est égle à l moitié e l longueur one : λ/2 (monopoles vec pln e msse : l = λ/4) λ = c/f c = m/s 5.1. elever les perturbtions à l oscilloscope pour ifférentes longueurs ntennes Clculer l fréquence e résonnce. 4

5 6. Couplge chmp mgnétique à boucle Chmp Η Boucle fisnt ntenne Tension inuite ns l boucle : e = 2π F S µ 0 H (si les imensions e l boucle sont inférieures à λ/4) 6.1. elever les perturbtions à l oscilloscope Vérifier que l tension inuite est proportionnelle à l surfce e l boucle. 7. Trnsformtion u moe commun en moe ifférentiel Z 1 Z 2 e MD e MC C 1 C elever les perturbtions en moe ifférentiel. Si Z 1 = Z 2 et C 1 = C 2 Si Z 1 Z 2 et C 1 = C 2 Si Z 1 = Z 2 et C 1 C 2 5

6 8. es perturbtions pr SI C SI V E C K SI SI V SI1 V SI2 Equipement sous test C SI = 50 µh C = 2.2 µf SI = 50 Ω C SI = 220 nf Interrupteur K ouvert : mesure es cournts e moe ifférentiel Interrupteur K fermé : mesure es cournts e moe commun Expliquer le rôle es composnts et C u SI 8.2. Expliquer l mesure es perturbtions en moe commun et en moe ifférentiel Trcer l impénce vue es bornes e sortie u SI en fonction e l fréquence, comprer ux vleurs limites éfinies pr les normes e CEM. 9. éuction es couplges 9.1. En les justifint, proposer es solutions qui permettent e réuire les perturbtions sur chque crte étuiée, Vlier pr l mesure. 6