Materi 2 Kesesuaian Elektromagnetik-Emc [PDF]

Citation preview

Materi Kuliah: Kesesuaian Medan Elektromagnetik - Jurusan Teknik Elektro FT UBB



|5



MATERI 2 KESESUAIAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK (ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY / EMC) Kesesuaian Medan Elektromagnetik adalah kemampuan suatu peralatan atau sistem untuk beroperasi secara normal dilingkungan elektromagnetik tanpa terpengaruh maupun menghasilkan interferensi terhadap lingkungan. Kesesuaian elektromagnetik dibagi menjadi dua bagian, yaitu interferensi elektromagnetik dan suseptibilitas elektromagnetik. Menurut



International



Electrotechnical



Commission



(IEC)



emisi



elektromagnetik adalah ‘suatu peristiwa pemancaran energi elektromagnetik yang berasal dari sumber gangguan’ (IEC, 1989). Emisi dapat dibagi menjadi sinyal yang diinginkan dan sinyal yang tidak diinginkan yang diambil dari alur gandengan yang diharapkan dan tidak diharapkan. Sebagai contoh, suatu sinyal yang diinginkan yang diambil dari alur yang diharapkan adalah pengiriman sinyal data melalui proses komputer dengan kabel panjang yang dihubungkan ke kontroler pada suatu proses aktual. Pada proses aktual sistem komputer yang terhubung pada sistem kontroler ketika terjadi crosstalk internal dikomputer kemudian sinyal digital diterima dibagian utama, bagian utama ini akan berfungsi sebagai antena pemancar sinyal digital. Disini kita bisa mendapatkan pengambilan sinyal yang diinginkan yang berasal dari bagian yang tidak diinginkan di lingkungan elektromagnetik. Antena pemancar mungkin sekarang terganggu, misalnya dengan stasiun pemancar radio, penerima akan mendapatkan gangguan sehingga pesan tidak terkirim.



IEC mendeskripsikan suseptibilitas adalah ‘ketidak mampuan suatu piranti,



peralatan atau sistem untuk bekerja tanpa penurunan kemampuannya saat muncul gangguan elektomagnetik’(IEC, 1989). Pada Gambar 2.1 dapat dilihat diagram blok kesesuaian elektromagnetik dan hubungannya dengan efek yang ditimbulkannya.



Gambar 2.1. Diagram Blok Kesesuaian Elektromagnetik



Materi Kuliah: Kesesuaian Medan Elektromagnetik - Jurusan Teknik Elektro FT UBB



|6



Kesesuaian elektromagnetik berhubungan dengan pembangkit, transmisi dan penerimaan energi elektromagnetik. Ada 3 aspek masalah kesesuaian elektromagnetik, yaitu sumber (emisi), gandengan (transfer), dan penerima. Aspek tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.



Gambar 2.2 Aspek Dasar Kesesuaian Elektromagnet Emisi sumber dapat menghasilkan noise atau interferensi. Interferensi terjadi apabila energi yang diterima penerima menyebabkan penerima bekerja dengan tidak semestinya. Transfer energi terjadi dengan cepat melalui gandengan elektromagnetik yang tidak diharapkan. Transfer energi elektromagnetik dapat dikategorikan dalam 4 subsistem, yaitu radiasi emisi, radiasi suseptibilitas, konduksi emisi dan konduksi suseptibilitas. Subsistem tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.3.



Gambar 2.3



Subsistem Dasar Kesesuaian Elektromagnetik a. Radiasi Emisi,



c. Konduksi Emisi,



b. Radiasi Suseptibilitas,



d. Konduksi Suseptibilitas.



Materi Kuliah: Kesesuaian Medan Elektromagnetik - Jurusan Teknik Elektro FT UBB



|7



Setiap sistem elektronik biasanya terdiri dari satu atau lebih subsistem yang berhubungan satu dengan yang lain melalui kabel. Untuk penyediaan daya subsistem biasanya digunakan sumber tegangan AC atau DC. Kabel juga digunakan untuk interkoneksi subsistem sehingga fungsi sinyal dapat melewati perantara subsistem tersebut. Semua kabel - kabel tersebut memiliki potensi untuk menaikkan emisi energi elektromagnetik. Sinyal interferensi dapat juga dengan cepat melewati subsistem melalui konduksi langsung pada kabel. Jika subsistem ditutup dengan suatu penutup (enclosure) metal, arus akan menginduksi penutup melalui sinyal internal atau sinyal eksternal. Sinyal induksi dapat meradiasi lingku ngan luar atau dalam penutup metal. Untuk sistem penutup dengan harga yang lebih murah biasanya menggunakan penutup nonmetal. Umumnya yang digunakan adalah plastik. Rangkaian elektronik yang ditutup dengan penutup nonmetal, ada sebagian besar yang tidak terlindungi dari emisi elektromagnetik, karena hal itu maka terjadi radiasi langsung yang mengakibatkan peralatan lebih peka terhadap emisi. Emisi elektromagnetik dapat terjadi dari sumber tegangan, penutup metal yang mengandung sebuah subsistem, kabel penghubung subsistem atau dari komponen elektronik didalam penutup nonmetal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3a. Panjang kabel juga efisien untuk menaikkan radiasi emisi dari satu sistem kesistem lain yang berdekatan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3b. Sinyal eksternal menginduksi kabel sehingga seperti banyak kabel yang terhubung ke subsistem, sinyal induksi tersebut ditransfer ke komponen internal subsistem, hal tersebut menimbulkan interferensi pada rangkaian. Sinyal yang tidak diinginkan mungkin teradiasi oleh sumber tegangan, interkoneksi kabel, peralatan metal, atau rangkaian internal subsistem. Kejadian ini merupakan struktur atau pengkabelan sinyal yang tidak diinginkan. Emisi dan suseptibilitas energi elektromagnetik terjadi tidak hanya berupa gelombang elektromagnetik melalui udara, tetapi juga secara konduksi langsung pada konduktor metal, seperti Gambar 2.3c dan Gambar 2.3d. Pada umumnya gandengan ini lebih efisien daripada gandengan melalui udara. Transfer energi elektromagnetik selain dengan 4 subsistem diatas, juga ada cara lain yang juga sering terjadi, yaitu: 



Pelepasan muatan elektromagnetik (Electromagnetic discharge/ESD)







Pulsa elektromagnetik (Electromagnetic pulse/EMP)







Kilat / petir







Pengaman komunikasi dan proses data



Materi Kuliah: Kesesuaian Medan Elektromagnetik - Jurusan Teknik Elektro FT UBB



|8



Keempat transfer energi elektromagnetik diatas dapat diilustrasikan pada Gambar 2.4.



Gambar 2.4



Transfer Energi Elektromagnet a. Pelepasan Muatan Elektromagnetik,



c. Kilat / Petir,



b. Pulsa Elektromagnetik,



d. Pengaman Komunikasi dan Proses Data.



Pada Gambar 2.4a, seseorang berjalan diatas karpet nilon dengan alas sepatu karet, peristiwa tersebut akan menimbulkan pengisian muatan statis pada tubuh. Jika sebuah piranti elektronik disentuh, muatan statis tersebut akan pindah ke piranti elektronik tersebut, dan terbentuk busur lingkaran antara jari – jari tangan dengan piranti tersebut. Transfer muatan langsung dapat menyebabkan kerusakan permanen pada komponen elektronik seperti IC (integrated circuit). Dari gambaran diatas, pelepasan muatan elektromagnetik dapat diartikan sebagai akumulasi muatan listrik statis menjadi pelepasan muatan. Listrik statis dihasilkan oleh dua



Materi Kuliah: Kesesuaian Medan Elektromagnetik - Jurusan Teknik Elektro FT UBB



|9



material dielektrik. Misalnya antara karpet nilon dengan alas sepatu karet. Beberapa muatan yang dapat menghasilkan muatan statis dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Material yang Dapat Menghasilkan Muatan Elektrostatis



Penemuan piranti semikonduktor yang digunakan didalam sistem elektronik, terutama pada monitor dapat menimbulkan efek peledakan yang merusak. Peledakan ini tidak merusak fisik secara langsung tapi ledakan ini menyebabkan intensitas gelombang elektromagnetik yang mengisi muatan dan memindahkannya pada lingkungan, seperti ilustrasi pada Gambar 2.4b. Karena peristiwa ini terjadi kerusakan yang signifikan pada komunikasi dan proses data yang merupakan efek dari pulsa elektromagnetik. Sambaran petir seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.4c, merupakan masalah yang dapat memberi efek buruk. Sambaran petir dapat membawa arus hingga 50.000 A. Medan elektromagnetik dari intensitas arus dapat membuat gandengan pada sistem elektronik melalui radiasi langsung atau dengan gandengan sistem daya. Untuk menentukan apa yang diketik pada keyboard dan tampilan pada monitor adalah dengan emisi elektromagnetik seperti pada Gambar 2.4d. Radiasi emisi juga dapat digunakan untuk menentukan data atau komunikasi secara instan dan langsung dari satu konten komunikasi atau data.