Gürültü Kaynakları Nelerdir ? İslenmeyen sinyaller Nelerdir

Potansiyel tehlikelere karşı uyarmak ve yönlendirebilmek için, elektriksel gürültü ve girişim kaynaklarının başlıcalarını saymak yerinde olacaktır. "Gürültü" kelimesi; kaynağını belirleyebileceğimiz, islenmeyen sinyalleri tanımlar. Elektrik ve magnetik alanlarda zamana bağlı değişmeler oluşturulabilecek (bazı durumlarda statik alanlarda problem doğurur) herhangi bir sistem, elektriksel girişim doğurabilecek potansiyele sahiptir. Bu tür sistemler, doğal ve insan yapısı olmak üzere ikiye ayrılırlar.

1 – Doğal Kaynaklar:

a – Yıldırım

Yüklü bulutlarla yer arasında olan elektriksel boşalmalar, bası durumlarda ciddi elektriksel girişimlere yol açabilir. Bu yüzden tasarımcıların, cihazların kullanılacağı ülkenin, cihazların yapıldığı kendi ülkesinden daha sık ve şiddetli fırtınaların etkisi altında olabileceğini unutmamaları gerekir. Yıldırım düşmesi sonucu binalarda oluşan fizikî zararlar için geliştirilmiş olan paratoner hattı, elektromagnetik problemleri nadiren engellemektedir. Yıldırımların doğurduğu elektromagnetik bozulmalar genci olarak uç çeşittir:

1 – Havai bir besleme hattında olduğu gibi, iletkenlere düşen bir yıldırım, bütün sistemlerde ani bir yüklenmeye yol açar. Yıldırımın düştüğü noktaya yakın ulan sistemin parçaları, toprağa bağlı olduklarından ve toprağın efektif empedansına bağlı olarak 100-200 kV sınırını aşan gerilimlere maruz kaldıklarından, korunmaları zordur. Ayrıca yıldırımlar sonucu oluşan yer akımları, toprak altındaki nallarla kuplaj yapar.

2 – Yüklü fırtına bulutlarından ölürü, yer seviyesinde daima 1-10 kV\m mertebesinde bir elektrik alanı vardır, yıldırım düştüğünde, bulutların boşalan bölgelerine göre, bu alan çöker ve çevredeki iletkenlerde geçici durumlar indükler. Elektrik alanlarındaki bu derişiklikler, girişim oluşturmalarının ötesinde, oluşabilecek potansiyel tehlikeye sahip fırtınaların belirlenmesinde de kullanılır.

3 – Boşalma kanalları boyunca anı oluşan akım değişiklikleri; oldukça geniş bandı (50-100 MHz RF sinyalleri yayarlar. Bu ışıma atmosferik gürültülerin temel kaynağı olduğu gibi, fırtınaların belirlenmesinde de önemli rol oynar,

Yıldırımlar bu yüzden, potansiyel anlamda tehlikeli bir geniş bandlı kaynak olarak kabul edilmekte ve telefon, güç sistemlerinde, uçaklarda geniş yerleşim yerlerine dağılmış bilgisayar sistemlerinde problemler doğurmaktadırlar.

b – Kozmik ve Güneş Kaynakları

Güneşteki ışımadan dolayı İyonosferde oluşan değişiklikler, iyonosferik yansımanın değişmesine (2-30 MHz. bandları içinde) radyo iletişiminde kullanılan iyonosferik yansımanın değişmesine (150-500 MHz bandları içinde) göre, uydu haberleşmesinde problemler doğurmaktadır. Diğer kozmik kaynakların ışıması ise, geri planda kalır ve 100-1000 MHz aralığında oldukça önemli RF sinyalleri üretirler.

2 – Yapay Kaynaklar

a – Elektrostatik Boşalmalar (ESD)

Birbirleriyle temas ve biri diğerine gör^ hareket halinde olan cisimler; (örnek olarak; bir katı üzerinde akan gazlar, diğer bir katı cisme sürtünen katı cisim), diğerine yok yükleyecek şekilde elektron değiş tokuşu yapabilecek kapasitededirler (triboelektrik etkisi). Böyle yüklemeler, bir kaç mJ’luk gizli enerjileri olan önemli potansiyeller (10-25 kV) doğurabilir ve bu tür yüklerin boşalması, hızlı yükselen akım darbeleri oluşturur. Bu darbeler insanlara ve elektriksel cihanlara zarar verebilirler. Aşağıda, ESD’nin son yıllarda meydana, getirdiği başlıca problemler sıralanmıştır,

Süper tankerlerde, tankların temizlenmesi sırasında ulusan patlamalar.
Mikro chiplerin personel tarafından kullanımı sırasında doğan hasarlar.
Uçakların yakıt ikmalleri sırasında yer alan patlamalar.
Araba elektronik sistemlerindeki hasarlar.

Bir çok EMC belirlemelerinde ESD testleri mevcuttur. Doğada ESD darbelerinin büyüklükleri istatistiksel olduğundan, tipik darbeler ve test akımları simüle edilebilmektedir.

b – EMD (Bazen NEMD olarak da adlandırılır)

Nükleer patlamalara bağlı olan elektromagnetik darbelerdir. Gürültü kaynaklan esas olarak askeri sistem tasarımcılarını ilgilendirse de; nükleer programı olmayan ülkelerde bile, birazdan kısaca değinileceği gibi, ciddi sivil uygulamaları vardır.

Nükleer malzemelerin her patlatılışında çok büyük elektromagnetik darbeler üretilir. Darbenin büyüklüğü ve etkilenen alan dış atmosferik patlamaların ilgi alanına girer. Örneğin 1962 Haziran’ ında Pasifik’teki Johnson Adasının 250 mil ötesinde patlatılan 1.4 Megatonluk bîr bomba, Starfish adındaki bir deneyin sadece bir parçasıydı ve patlama 3500 mil uzaklıktan dahi algılanabildi. Atmosferin üleşinde bir patlama gerçekleştirildiği zaman, gamma ve X ışınları düz hatlar halinde, atmosferin yoğun hava akımların bulunduğu üst tabakalarına kadar yayılır. Bu ışınlar, iyonizasyon sebebiyle iki farklı yüksekliğe dizilirler, ikincil elektronlar ise, çok büyük radyo kaynaktan oluşturan ve ışık hızında akan akımları doğururlar.

Verilen bir noktadaki gözlenen elektromagnetik darbenin büyüklüğü, patlamada yayılan gamma ve X ısınlarının miktarına, patlamanın ısısına ve ışımanın atmosfere geliş acısına karşı oldukça duyarlıdır.

EMD kaynağının çapı, bir kaç yüz kilometre ve dünya yüzeyindeki elektrik alanlarının değeri ise, 50000 V\m olabilir. Bu denli yoğun alanlar, etkileşimde oldukları iletkenlerde oldukça yüksek akım indükleyebilecekleri gibi, çok ciddi girişimler de doğurabilir. Güç ve iletim ağlan gibi sistemler, bu tür olaylar tarafından ciddi şekilde tehdit edilebilirler. Yükselme zamanı yaklaşık olarak 10 ns olan EMD darbesi kullanılarak yapılan testlerde, sistemlerin bu tür olaylara cevapları tayin edilebilir; dikkat edilmesi gereken bir nokta da, gerekli enerjinin çok büyük olmasından ötürü, bu büyüklükte bir elektromagnetik alanın, bütün araziye uygulanamayacağıdır, EMD kaynağının genişletilmesi patlamadan bir kaç yüz km ötedeki alanların, ısı veya patlama gibi hiç bir nükleer silah etkisiyle direkt olarak temas etmemiş olsalar dahi, ciddi EMD etkisine maruz kalmaları sonucunu doğurur. Bu yüzden hem askeri, hem de sivil otoriteler, planlarına EMD’leri dahil etmek zorunda kalırlar.

3 – Elektrik ve Elektronik Alt Sistemler:

Bunlar, doğal çevredeki en yakın girişim kaynaklandır ve genel olarak kirlilikteki önemlerine göre sıralanabilirler. Ayrıca özel durumlarda; herhangi bir devrede çok önemli olabilirl
er, örnek liste aşağıdaki sırada verilebilir.

Otomobil gürültü kaynakları: Ateşleme sistemi, alternatörler, elektrik motorları.

Güç dağıtım sistemleri: Güç hatları, AC ve DC alt istasyonlar, üretim santralleri,

Endüstriyel teçhizat: Kaynak makineleri, endüksiyon ısıtıcıları, devre kesicileri, mikrodalga ısıtıcılar, vinçler, darbe genişlik modülasyon invertörleri kullanan değişik hız sürücüleri, lokal osilatörler, bilgisayarlar da dahil olmak üzere sayısal donanımlar

Bir teçhizatın herhangi bir parçası ele alındığında, geçici gerilim ve akımın gerçek kaynağı 3 maddeye ayrılabilir.

Sayısal si Yenilerdeki yüksek frekans darbe katarları
Yüksek frekans osilatör devreleri
Basil anahtarlama işlemleri sonucu oluşan geçici devre durumları.

4 – Ana Besleme Gerilimindeki Değişiklikler

Böyle değişiklikler, beslemenin kendisinden veya cihazın bağlı olduğu dağıtım sisteminden kaynaklanabilir ve iki alt gruba ayrılabilirler.

a – Düşük frekanslı değişiklikler

Güç kaynağının gerilimi, yük arttıkça genel beslemenin bunu minimuma indirecek şekilde dizayn edilmiş olmasına rağmen, sıfir olmayan kaynak empedansından ötürü düşer. Bu noktada baz; oynamalar engellenemez (İngiliz sisteminde ± %6 tolerans vardır). Herhangi bir fabrika içinde başka nedenler gerilim düşmeleri meydana getirebilir. Bu yüzden, tasarımcının bir kaç saatlik sürede ± %10’luk dalgalanmalar olabileceğini göz önünde bulundurması gerekir. Eğer yük dalgalanmaları daha hızlı gerçekleşirse, gerilim dalgalanmalarının Frekansı da artacaktır. Önemli bir arıza meydana geldiğinde, düzeltici anahtarlama yapılmadan önce, ani bir gerilim artışı olur.

Saf bir sinüs dalgasında, lineer olmayan yüklere bağlı olarak dalga formu distorsiyonları oluşabilir. Ev içi kullanımlarda %6 harmonik distorsiyona İzin veren edebilir. 3 fazlı sistemlerde yükün değişmesi, dengesizliğe bu da, 3 fazlı motorların yol vermesinde problemlere yol açar.

b – Yüksek frekans değişimleri

Herhangi bir anahtarlama işlemi., güç dağıtım sistemlerinde, hızlı geçici durumlara yol açar. Genliğin tepe değeri ve gözleme frekansı arasında kesin bir ilişki verilemez.

5 – Radyo Vericileri

Elektromagnetik spektrum iletişim için geniş olarak kullanıldığından, temel ısıma çevresi, bütün legal ve illegal kullanıcıları içerir Burada önemli olan, spektrumun tamamı kullanıcılar taralından çok yoğun bir şekilde doldurulmuş olduğundan, tahsis edilen frekansların dışına çıkmanın çok ciddi problemler doğurabileceğidir. Cihaz tasarımcıları yukarıdaki kaynaklardan doğan girişimlerin, vericilere çok yakın bulunduğunda daha da artacağını unutmamalıdırlar.

Girişim Problemlerinin Çözülmesinde Genel Yöntemler

EMC teknikleri, iki genel şekilde kullanılabilir. Birincisi, elektriksel bozunumlardan kaynaklanan problemlerin kullanım veya tasarım aşamasında, yaygın görülen gürültü kaynaklarının genel karakteristiklerinin bilinmesi faydalı olur. Gürültü kaynaklarıyla ilgilenirken, aşağıdaki soruların cevaplarını bilmek, girişim problemlerinin sadece belirli koşullar altında ortaya çıkıp çıkmadığını anlamada ve oluşturduğu etkileri tespitte kolaylık sağlar.

1 – Gürültü ne sıklıkla oluşuyor; sürekli mi, tekil mi, düzenli mi? Gözlenen girişim, gürültü kaynağının ortaya çıkışıyla uyuşuyor mu?
2 – Fourîer analizi ile dönüşüm yapıldığında, ortaya çıkan bağıl frekanslar nelerdir? Girişimin frekansını, diğer harmoniklerden ayırt edebiliyor muyuz?
3 – Sistem alıcı olarak çalışırken, gürültü, darband veya genişband bağıntılarıyla tanımlanabiliyor mu?
4 – Bozucu sinyal seviyeleri, tehdit altındaki sistemi, İlk veya daha sonraki temaslarda bozabilecek güçte midir?

Sadece gürültü kaynağının belirlenebildiği ve kuplaj yollarının edilebildiği hallerde, düzeltici yöntemler kullanılabilir.

EMC tekniklerinin ikinci önemli kullanımı ise, EMC belirlemelerine uygun bazı sistemlerin dizayn edile bilme sidir. En basit seviyede, bir sistemin diğer sistem üzerindeki elektriksel girişimini etkisiz bırakabilmek için. beş ana yöntem vardır:

a – Duyarlı devreyi veya alıcıyı kaynaktan olabildiğince uzağa yerleştirmek. Bu yöntem, kuplaj, eğer elektromagnetİk dalgalarla yapılıyorsa yararlı olur. Ama, kuplaj yolu İletkense, bir yarar sağlamam,
b – Bazı kuplaj alanlara polarize olmuşlardır. Bu yünden" alıcının kaynağa göre uygun uyarlamaları ile" bu etki minimuma indirilir. Bu tür teknikler, sadece sabit alıcı ve vericiler için kullanılabilir.
c – Alıcı ve/veya verici çevresine ekran veya kalkan koymak. Bu teknik kullanıldığı zaman" kalkanı delip gecen herhangi bir Helkenin düzeltilmesi, birinci dereceden önem kazanır (Filtre kullanımı veya uygun topolojik yer bağlantıları).
d – Uygun bir dizaynla kaynağın daha az gürültülü bir hale getirilmesi
e – Uygun bir dizaynla alıcının elektriksel girişimlere karşı daha az duyarlı hale getirilmesi.

Posted in Uncategorized.

Bir cevap yazın