Παρεμβολές EMI-RFI: Όταν οι συναγερμοί “τρελαίνονται”…

Πολλές φορές στα τεχνικά φυλλάδια των συστημάτων συναγερμού βλέπουμε να αναγράφεται στα χαρακτηριστικά τους ο όρος “EMI-RFI protection”. Τι κρύβεται πίσω από αυτό το χαρακτηριστικό των συστημάτων και γιατί είναι πολύ σημαντικό να υπάρχει αυτή η δυνατότητα;

Αν και η πρόοδος που έχει γίνει στην τεχνολογία των συστημάτων συναγερμού είναι σημαντική, δεν σημαίνει ότι έχουν αντιμετωπιστεί ολοκληρωτικά όλα τα προβλήματα. Μερικά από αυτά οφείλονται στη φύση της λειτουργίας των συστημάτων συναγερμού. Όπως όλοι γνωρίζουμε, τα προϊόντα αυτής της κατηγορίας είναι ηλεκτρονικά και ως εκ τούτου αντιμετωπίζουν άλλοτε σε μεγαλύτερο βαθμό και άλλοτε σε μικρότερο, τους κινδύνους που διέπουν τη λειτουργία μιας ηλεκτρονικής συσκευής. Οι σημαντικότεροι από αυτούς είναι οι διάφορες παρεμβολές λόγω της επίδρασης των ακτινοβολιών και των πεδίων που δημιουργούνται από τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτού του είδους τα φαινόμενα πολλές φορές δημιουργούν προβλήματα στη λειτουργία των συστημάτων συναγερμού και το χειρότερο, είναι δύσκολο να εντοπιστούν και άρα να αντιμετωπιστούν επιτυχώς.

Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες παρεμβολών:

• Οι ραδιοπαρεμβολές (Radio Frequency Interference ή για συντομία RFI)
• Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (ElectroMagnet Interference- EMI)
• Οι παρεμβολές που οφείλονται στο φαινόμενο της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, γνωστές και με τον όρο Electro Static Discharge (ESD).

Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές οφείλονται – όπως άλλωστε εύκολα υπονοεί και το όνομά τους – στην επίδραση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται από διάφορους λόγους, όπως είναι η παρουσία ηλεκτρικών ρευμάτων σε κοντινή απόσταση. Κάθε ηλεκτρική μηχανή ή ακόμα και ηλεκτρολογική εγκατάσταση όταν είναι σε λειτουργία διαπερνάται από ρεύμα συγκεκριμένων χαρακτηριστικών. Το ρεύμα αυτό δημιουργεί γύρω του ηλεκτρομαγνητικά πεδία, των οποίων η ένταση βέβαια εξαρτάται από την αντίστοιχη ένταση του ρεύματος και ως εκ τούτου επηρεάζει τη λειτουργία των ηλεκτρονικών συσκευών – και άρα των συστημάτων συναγερμού. Υπάρχουν πολλά είδη ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, που μπορούν να προκληθούν από διαφορετικές αιτίες. Οι τέσσερις βασικές κατηγορίες είναι μέσω μετάδοσης (που προκαλείται από τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος), μέσω ακτινοβολίας (που δημιουργείται από την παρουσία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου), μέσω χωρητικής σύζευξης (που οφείλεται σε ύπαρξη ηλεκτρικών πεδίων) και μέσω επαγωγικής σύζευξης (λόγω παρουσίας μαγνητικών πεδίων). Όπως διαπιστώνουμε οι έννοιες ηλεκτρισμός και μαγνητισμός συγχέονται. Κάτι το οποίο βέβαια είναι γνωστό σε όσους κατέχουν την ανάλογη τεχνική εξοικείωση, σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell.
Στην πράξη τώρα, ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές μπορούμε να έχουμε από την παρουσία ηλεκτρικών κινητήρων, γραμμών ρεύματος, ηλεκτρικών συσκευών και μετασχηματιστών, με χαρακτηριστικότερη την εγκατάσταση Υποσταθμών μέσης ή υψηλής τάσης κοντά στους χώρους που βρίσκονται ηλεκτρονικά συστήματα. Όλα αυτά προκαλούν τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, που μπορεί να αποσυντονίσουν το εγκατεστημένο σύστημα συναγερμού, δίνοντας παραπλανητικές ενδείξεις.
Σε αυτήν τη γενική κατηγορία των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών ανήκουν και οι ραδιοπαρεμβολές (RFI). Τα ραδιοκύματα άλλωστε είναι μία κατηγορία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και ως εκ τούτου και οι παρεμβολές που οφείλονται σε αυτή μπορούν να ενταχθούν σε αυτό το σύνολο. Απλώς χρησιμοποιείται ο όρος ραδιοπαρεμβολές προκειμένου να γίνει καλύτερη διάκριση μεταξύ των επιπτώσεων που οφείλονται στην ύπαρξη ηλεκτρικών ή μαγνητικών πεδίων και στη ροή ηλεκτρικού ρεύματος (EMI) και στις επιδράσεις που προκαλούνται από τα ραδιοκύματα (RFI). Δηλαδή, ως ραδιοπαρεμβολές ορίζεται εκείνη η κατηγορία παρεμβολών που οφείλονται σε εξωτερικές πηγές, όπως τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές κεραίες, συστήματα ασύρματης επικοινωνίας τύπου CB που χρησιμοποιούνται από τις δυνάμεις ασφαλείας, τα ασθενοφόρα ή ακόμα και τα ταξί. Η αλληλεπίδραση των ραδιοκυμάτων γίνεται είτε μέσω ακτινοβολίας είτε μέσω επαγωγής και μπορεί επίσης να προκαλέσει δυσλειτουργία στα συστήματα συναγερμού και κυρίως στους αισθητήρες.

Στατικός ηλεκτρισμός
Μία ιδιαίτερη κατηγορία παρεμβολών είναι εκείνες που οφείλονται στο φαινόμενο της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης (Electrostatic Discharge-ESD). Ως ηλεκτροστατική εκφόρτιση ορίζουμε την απότομη μεταφορά ηλεκτρικού φορτίου από ένα σώμα σε ένα άλλο. Γενικά, ο στατικός ηλεκτρισμός δημιουργείται όταν δύο διαφορετικά υλικά – εκ των οποίων ένα δεν είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, έρχονται σε επαφή και δημιουργείται τριβή μεταξύ τους. Η αύξηση της έντασης και της συχνότητας της τριβής αυξάνει ανάλογα και την ποσότητα του στατικού ηλεκτρισμού που αποθηκεύεται. Επίσης, μερικές φορές η ηλεκτροστατική εκφόρτιση δεν προκαλείται από το παραπάνω φαινόμενο που χαρακτηρίζεται ως «τριβοηλεκτρικό» αλλά με επαγωγή. Δηλαδή όταν ένα αντικείμενο βρεθεί μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τότε θα αποκτήσει μια περίσσεια ηλεκτρικού φορτίου αντίθετης πολικότητας από το σώμα που δημιουργεί το ηλεκτρικό πεδίο.
Όταν λοιπόν στη συνέχεια προκληθεί η εκφόρτιση του στατικού ηλεκτρισμού από ένα σώμα και η μεταφορά του σε ένα άλλο, προκαλούνται βλάβες και δυσλειτουργίες στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Η ηλεκτροστατική εκφόρτιση προκαλείται και από ξαφνικές διακυμάνσεις του καιρού, καθώς και έντονα καιρικά φαινόμενα όπως οι κεραυνοί. Τότε μπορεί σε ένα σύστημα συναγερμού να μπλοκαριστεί το πληκτρολόγιο ή να υποστεί βλάβη ο πίνακας ελέγχου κατά τη διαδικασία εισαγωγής ενός κωδικού.
Μέτρα αντιμετώπισης
Οι παθητικοί υπέρυθροι ανιχνευτές (Passive Infrared- PIR) είναι όπως γνωρίζουμε τα μάτια του συστήματος συναγερμού και λειτουργούν ανιχνεύοντας τη θερμοκρασία του σώματος ενός κινούμενου προσώπου σε εμβέλεια 10 μέτρων ή και περισσότερο. Για την επίτευξη αυτής της λειτουργίας ενσωματώνουν ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα, τα οποία πρέπει να σχεδιάζονται και να κατασκευάζονται προσεκτικά ώστε να είναι θωρακισμένα απέναντι σε τέτοιου είδους παρεμβολές. Πλέον οι περισσότεροι από τους κατασκευαστές γνωρίζουν το πρόβλημα και ενσωματώνουν τις απαραίτητες δικλείδες ασφαλείας, αν και υπάρχουν στην αγορά ορισμένα μοντέλα που δείχνουν μια μεγαλύτερη ευαισθησία σε παρεμβολές.
Το θέμα που προκύπτει είναι πώς αντιμετωπίζονται αυτά τα προβλήματα από τους χρήστες και τους εγκαταστάτες των συστημάτων συναγερμού. Ο τρόπος αντιμετώπισης ποικίλει ανάλογα με το πρόβλημα και την αιτία δημιουργίας του. Στην περίπτωση των ραδιοπαρεμβολών που δημιουργούνται εξαιτίας της λειτουργίας ενός ραδιοφωνικού μεταδότη πλησίον του χώρου εγκατάστασης του συστήματος συναγερμού, θα πρέπει καταρχήν να διερευνηθεί αν ο μεταδότης λειτουργεί εντός των νομίμων ορίων και των διεθνών προτύπων (Ofcom). Εάν όχι, τότε μπορεί να γίνει κάποια καταγγελία στον ιδιοκτήτη του μεταδότη στην αρμόδια αρχή. Εάν όμως ο μεταδότης λειτουργεί όπως προβλέπεται, τότε το θέμα γίνεται πολυπλοκότερο καθώς πλέον επαφίεται στην καλή θέληση των δύο εμπλεκόμενων μερών να βρουν μια κοινή αποδεκτά λύση. Βεβαίως, λύσεις όπως η προσωρινή απενεργοποίηση του μεταδότη ή το κλείσιμο του συστήματος συναγερμού για όσο διάστημα υπάρχουν οι παρεμβολές, μόνο ως προσωρινές μπορούν να ληφθούν καθώς δεν δίνουν μία μόνιμη και τεχνικά ορθή λύση στο πρόβλημα.
Η αντικατάσταση των καλωδίων με άλλου τύπου με μεγαλύτερη θωράκιση ή ακόμα και των ανιχνευτών με μοντέλα μικρότερης ευαισθησίας στις ραδιοπαρεμβολές μπορούν να δώσουν ουσιαστική λύση στο πρόβλημα. Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ειδικά φίλτρα ενάντια στις ραδιοπαρεμβολές, ώστε το σύστημα να λειτουργεί με όσο το δυνατό μεγαλύτερη θωράκιση. Η χρήση σωστών καλωδίων είναι πολύ σημαντική, διότι αρκετές φορές μέσω των καλωδίων οι ραδιοπαρεμβολές μπορούν να καταλήξουν και στον κεντρικό πίνακα, προκαλώντας την άσκοπη ενεργοποίησή του όταν αυτός δεν είναι εξοπλισμένος με τα ανάλογα συστήματα προστασίας ή μπορεί να συμβεί και το αντίθετο. Δηλαδή να πληγεί ο πίνακας από ραδιοκύματα και μέσω των καλωδίων οι παρεμβολές να διαχυθούν στους ανιχνευτές. Οπότε γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι σε αυτήν την περίπτωση θα είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί και το σημείο από το οποίο ξεκινά το πρόβλημα, ώστε να αντιμετωπιστεί γρήγορα και αποτελεσματικά.

Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
Η ικανότητα των ηλεκτρονικών συσκευών να μπορούν να λειτουργούν σε ένα επιβαρημένο ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλον, χαρακτηρίζεται ως ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (ElectroMagnetic Compatibility- EMC). Οπότε, οι εγκαταστάτες αλλά και οι χρήστες όταν γνωρίζουν ότι το σύστημα συναγερμού που θα επιλέξουν θα εγκατασταθεί σε ένα χώρο με δυσμενείς συνθήκες όσον αφορά στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, οφείλουν να προσέξουν ώστε τα προϊόντα που θα επιλέξουν να διαθέτουν ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα.
Όσον αφορά στο φαινόμενο της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης και την προστασία του, μπορεί να γίνει σε δύο φάσεις – τόσο προληπτικά όσο και κατασταλτικά (δηλαδή μετά την εκδήλωση του φαινομένου). Σε πρώτη φάση θα πρέπει να αποτραπεί η εμφάνιση στατικού φορτίου όταν αυτό δεν οφείλεται σε καιρικά φαινόμενα, με τη θωράκιση όλων των επιφανειών που είναι πιθανό να έρθουν σε επαφή με ένα αγώγιμο υλικό. Επίσης και το δάπεδο στο οποίο θα τοποθετηθεί ο κεντρικός πίνακας συναγερμού μπορεί να έχει αντιστατικές ιδιότητες ώστε να οδηγηθεί το ηλεκτρικό φορτίο που αναπτύσσεται, κατευθείαν στο έδαφος.
Σε δεύτερη φάση και όταν πλέον βρισκόμαστε στη διαδικασία εξέλιξης της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, η λύση είναι καταρχήν η πλήρης μόνωση όλων των εμπλεκόμενων συσκευών και η σωστή γείωσή τους, ενώ και οι κατασκευαστές οφείλουν να έχουν θωρακίσει όλες τις ευαίσθητες ηλεκτρονικές διατάξεις του πίνακα συναγερμού, έναντι των πεδίων που δημιουργούνται από επαγωγή.
Η επιλογή συσκευών με τις σωστές προδιαγραφές προστασίας και η λήψη όλων των υπόλοιπων μέτρων με τη δημιουργία της κατάλληλης υποδομής μπορεί να ανεβάζει το κόστος, όμως τα οφέλη που θα προκύψουν από τη σωστή λειτουργία του συστήματος και την εξοικονόμηση των εργατοωρών για την αντιμετώπιση των μελλοντικών προβλημάτων είναι πολύ μεγαλύτερα.

Του ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΛΥΜΠΕΡΟΠΟΥΛΟΥ