<![CDATA[
<BODY>
<H1>www.duv24.net : Deutschmann, B. + Lamedschwandner, K.: EMV-gerechte Entwicklung von ITE-Geräten</H1>
<P> <BR>
[<A href="/">www.duv24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>]
</P>
<TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=top>
<TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich >
Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>20.04.2001</TD>
</TR>
</TABLE>
</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>ARC SEIBERSDORF RESEARCH GMBH:</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>Deutschmann, B. + Lamedschwandner, K.: EMV-gerechte Entwicklung von ITE-Geräten</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Berücksichtigung der EMV-Anforderungen für informationstechnische Einrichtungen (ITE) von der Designphase bis zur normkonformen Abnahmemessung</TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
<TD VALIGN=top> </TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top>
<TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0>
<TR>
<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Erschienen in DESIGN & VERIFICATION 03/2001, S. 22-25<BR>(pdf-Version in toolbox unter "details")<BR><BR>Vorwort<BR><BR>In diesem Fachaufsatz wird aufgrund der Erfahrungen, die bei der Neuentwicklung eines Lichtrufsystems für die Krankenhauskommunikation gemacht wurden, erläutert, welche Vorschriften und Grundsätze bei EMV-gerechtem Design eines ITE-Gerätes zu beachten sind.<BR><BR>Hauptteil<BR>CE-Kennzeichnungspflicht<BR>Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von integrierten Schaltkreisen (ICs) und Systemen hat in den letzten Jahren steigende Bedeutung erlangt. Von der Formulierung der Produktidee bis hin zur Serienfertigung ist die Integration von EMV-Maßnahmen heutzutage nicht mehr wegzudenken. Der Entwickler hat nicht nur die Aufgabe, Geräte, die in einem EWR-Land in Verkehr gebracht werden, nach wirtschaftlichen und funktionalen Gesichtspunkten zu entwickeln, sondern diese Geräte müssen auch die seit 1.1.1996 geltende EMV-Richtlinie 89/336/EWG [1] erfüllen und die CE-Kennzeichnung tragen. Die CE-Kennzeichnung eines Produktes gewährleistet den freien Warenverkehr innerhalb der Gemeinschaft. Sie ist vom Hersteller in alleiniger Verantwortung anzubringen, nachdem das Produkt einer Konformitätsbewertung unterzogen und die Konformitätserklärung ausgestellt wurde.<BR><BR>EMV-Planung am Fallbeispiel Lichtrufsystem<BR>Neue Entwicklungen, wie z.B. Lichtrufanlagen von Schrack Seconet, sind aus dem Krankenhausalltag nicht mehr wegzudenken. Sie beinhalten sämtliche Funktionen, die im Notfall den Patienten rasch ärztliche Hilfe gewährleisten. Zusätzlich stehen den Patienten noch Komfortfunktionen wie Radio, Fernsehen und Telefon zur Verfügung. Solche Lichtrufeinrichtungen steigern die Komplexität von Systemen und Anlagen ständig. Nun kommt eine Weiterentwicklung des bewährten VisoCall MP2 Systems auf den Markt. Das neue System wurde vom Österreichischen Forschungszentrum Seibersdorf in Zusammenarbeit mit der burgenländischen Elektronik- und Kommunikationssystem GesmbH (BECOM) in sehr kurzer Zeit entwickelt. Eine so kurze Entwicklungszeit erfordert schon in der Planungs- und Definitionsphase eine genaue Auseinandersetzung mit Fragen der EMV. Hier empfiehlt sich die enge Zusammenarbeit der Entwicklungsingenieure mit den EMV-Spezialisten eines EMV-Prüfzentrums, aber auch die direkte Zusammenarbeit mit den Halbleiterherstellern hat sich in diesem Projekt sehr bewährt.<BR>So wurde z.B. für die Telefonfunktion des VisoCall Plus Systems der Single-Chip-IC AS2534B der Austria Mikro Systeme Int. AG verwendet. Dieser Chip bietet alle Vorzüge eines modernen Telefons, wie Nummernspeicherung, Wiederwahl, elektronischer Tonrufgenerator mit wählbarer Melodie, sowie Tastenwahl mit Puls- und Tonwahl, alles integriert in einem einzigen IC. Dies kam natürlich der Hardwareentwicklung sehr zugute, da auch in diesem Projekt sehr wenig Platz für zusätzliche externe Bauteile zur Verfügung stand. Aber auch in Bezug auf die EMV erweisen sich diese Single Chip Lösungen als sehr positiv, da z.B. störungsintensive Leitungen wie Adressen-, Daten- und auch Taktleitungen zwischen den einzelnen Bauteilen nun intern in einem einzigen Chip verlaufen können und somit weniger zur Gesammtabstrahlung des Systems beitragen. Der hier verwendete AS2534B ist in reiner CMOS-Technologie gefertigt. Im Gegensatz zur TTL-Technologie gibt es in CMOS keine leitenden Diodenstrecken, die aufgrund ihrer Fähigkeit HF-Signale zu demodulieren, die Hauptursache für eine Verminderung der Störfestigkeit darstellen. Außerdem wurde hier schon beim IC-Design entsprechend auf die EMV Rücksicht genommen, da dieses Produkt weltweit verkauft wird und die verschiedenen normativen Anforderungen erfüllen soll.<BR>Ein weiterer großer Vorteil, der vor allem dem engen Zeitplan zugute kam, stellte die Verwendung sogenannter ‚Starterkits‘ dar. Heutzutage bieten viele Halbleiterhersteller für ihre ICs auch schon diverse Demo-Boards (Starterkits) an, mit deren Hilfe Schaltungen sofort in der Praxis getestet werden können. Für die Telefonfunktion wurde das in Abb. 1 gezeigte Demo-Board DB2201 verwendet. Es beinhaltet sämtliche Funktionen, wie einzelne länderspezifische Einstellungen (Wahlverfahren, Rückhördämpfung, AC-Impedanz, Flash-Zeiten, etc.), sowie einen Tastaturblock für die Bedienung.<BR>Damit wird die Möglichkeit geboten, sehr leicht und vor allem, ohne einen entsprechenden Testaufbau anfertigen zu müssen, die für die Applikation geeignete Schaltung zu bestimmen. Darüber hinaus hat diese Dienstleistung den Vorteil, durch die schon fertige Applikation einen beträchtlichen Zeitaufwand an Entwicklung einzusparen und somit die Time-to-Market so kurz wie möglich zu halten.<BR>Gleichzeitig besteht durch diese Standardapplikation eine gute Referenz, wenn es z.B. darum geht, in der Praxis aufgetretene Fehler im Labor sowohl beim IC-Hersteller als auch beim Kunden am Demo-Board nachzuvollziehen und eventuelle Korrekturmaßnahmen einzuleiten.<BR>Grundsätzlich sollte ein Projekt in Hinblick auf die EMV folgendermaßen ablaufen: Der Auftraggeber und der Auftragnehmer formulieren gemeinsam in einem Pflichtenheft die Anforderungen des zu entwerfenden Gerätes. Der EMV-Spezialist sollte bereits in dieser Phase eine beratende Funktion übernehmen und auf mögliche Schwierigkeiten hinweisen. Häufige Diskussionsthemen in dieser Phase sind:<BR><BR>· Anstelle eines Kunststoffgehäuses, aufgrund der besseren Schirmwirkung ein Metallgehäuse zu verwenden<BR>· Bei der Bauteilbeschaffung auf Halbleiterhersteller zurückgreifen, die schon EMV-Maßnahmen in ihr IC-design eingebaut haben.<BR>· Oder, ob nicht doch ein teureres mehrlagiges Leiterplattenkonzept, anstelle eines zweilagigen besser geeignet ist.<BR><BR>Speziell bei diesen Diskussionen sollte auch ein Softwaretechniker eingebunden werden, da hinsichtlich der EMV die kleinstmögliche Taktrate mit geringster Flankensteilheit, vom Softwaretechniker jedoch wegen der höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit, genau das Gegenteil gefordert wird.<BR><BR>Abb. 2 zeigt, dass die Möglichkeiten, kostengünstig EMV-Maßnahmen einzubauen mit steigender Entwicklungsreife des Produktes abnehmen. Je später auf einzelne Maßnahmen, wie Gehäuseschirmung, Printplattenlayout, Verkabelung, Filter usw. Rücksicht genommen wird, um so höher werden die Kosten. Änderungen nach abgeschlossener Entwicklungsphase ziehen immer Projektverzögerungen und erhebliche Schwierigkeiten nach sich. Es gilt: Je später desto teurer! Daher sollten möglichst viele EMV-Maßnahmen beim Entwurf am Print vorgesehen werden. Stellt sich bei den ‚Precompliance‘-Messungen heraus, dass diverse Bauteile, wie z.B. Filter nicht benötigt werden, so brauchen sie in der Produktion einfach nicht bestückt werden.<BR>Ist die Planungs- und Definitionsphase abgeschlossen, kann mit der Entwicklung eines Prototypen begonnen werden. Zu diesem Zeitpunkt sollte auch ein Layouter in die EMV-Planung mit einbezogen werden. Das Wissen um die richtige Plazierung der einzelnen Bauteile auf der Leiterplatte, und die Verlegung der Leiterbahnen ist hier von entscheidender Bedeutung! Schon die Berücksichtigung grundlegendster Designrichtlinien [2], wie zum Beispiel ein richtiges Massekonzept, oder auch nur die Wahl der richtigen Bauteile kann wesentlich zur Verringerung der Störabstrahlung und Verbesserung der Störfestigkeit des Gerätes beitragen. Ist der Prototyp fertig, soll durch Precompliance- Messungen festgestellt werden, ob die Designmaßnahmen auch ihre Wirkung erzielt haben. Dadurch werden etwaige Schwachstellen im EMV-gerechten Gerätedesign möglichst früh erkannt.<BR>Erfüllt das Gerät alle Anforderungen, beginnt die Phase der Serienfertigung. Hier ist zu beachten, daß nur Bauteile bestückt werden dürfen, die auch firmenintern hinsichtlich ihrer EMV-Eigenschaften freigegeben wurden. Da nicht nur die Stromaufnahme und die Betriebsspannung, sondern auch die Störfestigkeit und das Ausmaß der Störabstrahlung von ICs mittlerweile zu den wichtigsten Kriterien bei der Bauteilauswahl zählen, sind auch Halbleiterhersteller gezwungen, ihre Produkte bezüglich der Störfestigkeit und Störabstrahlung zu optimieren.<BR>In der Vergangenheit war die Berücksichtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit in erster Linie Sache der Gerätehersteller. Durch die fortschreitende Miniaturisierung ergeben sich nun zunehmend auch für die Halbleiterhersteller neue Anforderungen. Der zunehmende Trend, aus Kostengründen jeglichen Platz auf der Leiterplatte bestmöglich zu nutzen bzw. diskrete Bauteile zu reduzieren, oder auch anstelle mehrerer Standardbauteile nur mehr einen anwenderspezifischen IC (ASIC), wie den hier beschriebene AS2534B zu verwenden, setzt die Halbleiterhersteller zusätzlich unter Druck, geeignete EMV-Maßnahmen direkt am Chip zu integrieren.<BR>Gerade in der heutigen Zeit ist die termingerechte Bauteilbeschaffung ein großes Problem geworden. Viele Fertigungsfirmen sind gezwungen, auf alternative Bauteile auszuweichen, die kürzere Lieferzeiten aufweisen oder kostengünstiger zu beschaffen sind. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass z.B. schnellere Bauteile eine erhöhte Störabstrahlung verursachen bzw. Abblockkondensatoren mit weniger hochwertigem Dielektrikum ein breitbandig niederimpedantes Versorgungssystem am Print nicht mehr gewährleisten können. Findet all dies Beachtung, so sind bei der normgerechten Abnahmeprüfung keine Probleme mehr zu erwarten.<BR><BR>Normative EMV-Anforderungen an ITE-Geräte<BR>Für ITE-Geräte, wie das Lichtrufsystem, ist für die Bewertung der Emissionseigenschaften die Produktfamiliennorm EN 55022 anzuwenden. Sie unterscheidet zwei Umgebungsklassen: Klasse B für Geräte, die für den Betrieb im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinindustrie vorgesehen sind und Klasse A für Geräte, die in Industrieumgebung betrieben werden. Dabei legt Klasse B die strengeren Emissionsgrenzwerte fest. Weiterhin müssen ITE-Geräte ab dem 01.01.2001 auch die Normen für die Netzrückwirkungen einhalten. Diese legen Grenzwerte für Oberschwingungsanteile des Eingangsstromes (EN 61000-3-2) und für Spannungsschwankungen und Flicker (EN 61000-3-3) fest. Für die Konformitätsbewertung hinsichtlich Störfestigkeit sind die Fachgrundnormen EN 50082-1 (Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe) und EN 50082-2 (Industriebereich) bzw. ab 1.7.2001 die Produktfamiliennorm EN 55024 anzuwenden. Die Fachgrundnorm für den Industriebereich stellt höhere Anforderungen an die Geräte als jene für den Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie die Kleinindustrie. Die Produktfamiliennorm EN 55024 regelt die Störfestigkeitseigenschaften aller ITE-Geräte, die Unterscheidung in Umgebungsklassen entfällt. Kommt für die Emissionsbeurteilung und für die Störfestigkeitsprüfung jeweils jene Fachgrundnorm zur Anwendung, die die höheren Anforderungen an den Prüfling stellt, so ist der allgemeine Einsatz des Gerätes ohne Einschränkung auf eine Umgebungsklasse möglich.<BR>Da das Lichtrufsystem VisoCall Plus auch nach dem Ablauf der oben genannten Übergangsfristen in Verkehr gebracht werden soll, wurde dieses Produkt im akkreditierten EMV-Prüfzentrum Seibersdorf bereits nach den neuen Standards geprüft.<BR><BR>Durch die Berücksichtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit von der Designphase bis zur normkonformen Abnahmemessung ist es gelungen, in sehr kurzer Zeit ein Lichtrufsystem für die Krankenhauskommunikation zu entwickeln, das sämtlichen derzeit geltenden und in naher Zukunft zu erwartenden EMV-Anforderungen entspricht.<BR><BR></TD>
</TR>
<TR>
<TD CLASS=detailQuelle> </TD>
</TR>
</TABLE>
</TD>
<TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD>
</TR>
<TR>
<TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
<TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD>
</TR>
</TABLE>
<P><I>Diese Seite wurde am 25.09.2004, 13:11 Uhr aktualisiert</I></P>
</BODY>
]]>