Elektromagnetická kompatibilita a inteligentní domy

Moderní řídicí elektronika, na kterou jsme byli dříve zvyklí pouze u automatizační techniky, audio-vizuální techniky nebo u lékařských přístrojů, dnes pomáhá vylepšit výrobky s mnohdy jednoduchým využitím o mnoho pro uživatele příjemných funkcí. Za všechny můžeme jmenovat možnost dálkového ovládání procesů, interaktivní a intuitivní přístup k ovládání díky grafickému rozhraní, snadnější rozhodování na základě přesných informací z měření fyzikálních veličin a do jisté míry i schopnost autonomního rozhodování. Inteligentní domy, stejně jako ty běžné, využívají té nejjednodušší techniky, jako jsou kompresory klimatizace, elektropohony, plynové či jiné kotle apod. Ale jsou to právě složité řídicí a monitorovací systémy v inteligentních domech, které zvyšují životní komfort obyvatele domu a také díky optimálnímu využití elektrické energie s ohledem na jeho životní potřeby šetří i jeho peněženku.

Aby tento složitý systém, jehož jednotlivé součásti pochází od různých výrobců a mnohdy jsou montovány s časovým odstupem pokaždé jinou firmou, bezproblémově fungoval, musí být jednotlivé komponenty standardizovány, např. napájecím napětím nebo komunikačním protokolem. Je také kladen důraz na dlouhodobou provozní spolehlivost, čímž se zajistí komfort uživatelů domu. Jedním ze zásadních faktorů a v tomto případě i předností výrobku ovlivňujících provozní spolehlivost, je elektromagnetická kompatibilita (EMC – Electromagnetic compatibility).

Elektromagnetická kompatibilita se jako vědní obor i jako kvalitativní ukazatel výrobku dostala v posledních letech v důležitosti na úroveň elektrické bezpečnosti nebo zdravotní nezávadnosti výrobku. S nasazením elektronických obvodů prakticky do všech výrobků došlo ke značnému zvýšení úrovně elektromagnetického záření vzniklého jejich provozem. Výrobcům i tvůrcům legislativy bylo jasné, že je potřeba nastavit pravidla jak pro maximální úroveň vyzařovaného rušení, tak minimální odolnost zařízení, které v takovém prostředí musí trvale pracovat. Na úrovni států vznikly a jsou neustále přehodnocovány normy a zákony, které tuto oblast regulují, a vedou tak výrobce k trvalému snižování elektromagnetických emisí. V EU je to zejména směrnice 2004/108/EC pro EMC, která je v revizi a nové znění prochází v současné době schvalovacím procesem. Tato směrnice je do českého právního řádu zavedena nařízením vlády 616/2006 Sb., o technických požadavcích na výrobky z hlediska jejich elektromagnetické kompatibility. Posuzování shody výrobků z hlediska EMC, stejně jako i z jiných hledisek, je u nás regulováno zákonem č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů. Pro výrobce vede efektivní cesta ke splnění těchto předpisů návrhem zařízení podle EMC norem, které jsou již několik let systematicky vytvářeny panelem expertů, pracovníků EMC laboratoří i zástupců firem v rámci standardizačních organizací IEC, CENELEC a CISPR. Ty pokrývají většinu skupin výrobků a jsou neustále aktualizovány z důvodu rychlého vývoje technologií.

Vrátíme-li se k EMC a zařízení v inteligentních domech, pak zařízení instalované v domě včetně svých propojovacích vedení je elektromagneticky kompatibilní, jestliže svým provozem generuje elektromagnetické rušení na úrovni, která nebrání správné funkci ostatních zařízení v systému, nesnižuje jejich provozní spolehlivost, stejně tak negativně neovlivňuje zařízení, která nejsou trvalou součástí domu (např. domácí spotřebiče nebo spotřební elektronika a služby vně budovy, jako rádiové a komunikační sítě). Opačně musí zařízení prokázat dostatečně vysokou mez odolnosti vůči elektromagnetickému vyzařování emitovanému z blízkých zařízení, ale zejména nepředvídatelnému rušení z širšího okolí, včetně poruch provázejících atmosférické jevy. Nejsou to ovšem jenom samotné výrobky, které ovlivňují EMC, ale i způsob organizace kabeláže v domě, umístění citlivých elektronických obvodů a snímačů vzdáleně od rušivých vedení a jiná další vylepšení.

Uvedu zde několik případů selhání funkce zařízení z důvodu nekompatibility.

• Prvním je selhání RFID čtečky karet u vchodových dveří, kde byl jako zdroj problémů odhalen silně rušící měnič frekvence pro pohon garážových vrat, který nebyl připojen doporučeným stíněným kabelem, jak předepisuje instalační návod výrobce.
  
• Podobným případem je náhodné zvonění dveřního videotelefonu obtěžující obyvatele hlavně v nočních hodinách, kde byl problém odstraněn instalací stíněných propojovacích kabelů.
  
• Překvapen byl majitel nové a velmi drahé velkoplošné televize, která se mu náhodně sama vypínala. Prodejce nechtěl uznat reklamaci, protože televize se zdála být v pořádku a v prodejně fungovala bezvadně. Při analýze problému bylo zjištěno, že poruchy jsou méně časté v pracovních dnech než o víkendech. Zdrojem intenzivního krátkodobého rušení byla nakonec detekována zapalovací jednotka plynového kotle. Automatický regulátor teploty přešel o víkendu na komfortní mód s vyšší teplotou a častější spínání kotle zvyšovalo frekvenci výpadků TV.
  
• Jako poslední uvádím případ samovolného spínání interiérových svítidel. Ty byly ovládány pomocí dotykového spínače se třemi úrovněmi jasu. Náhodné spínání a změny intenzity světla byly způsobeny poklesem napětí vlivem vysoké impedance sítě při spínání indukční plotýnky 3,8kW vařiče.

Neméně důležitý je i aspekt ochrany zdraví člověka před vlivy elektromagnetického záření. V ČR se problematikou biologické EMC zabývá nařízení vlády č. 1/2008 Sb., o ochraně zdraví před neionizujícím zářením, které stanovuje požadavky pro práci a pobyt osob v elektromagnetickém poli v kmitočtovém rozsahu 0 Hz až 300 GHz, příp. pro optické a laserové záření i do vyšších kmitočtů.

Závěrem si dovoluji výrobcům elektrotechnických výrobků doporučit, aby pojímali aspekty EMC jako nezbytnou součást vývoje zařízení, a tím plnili požadavky předpisů, které jsou jim v tomto směru ukládány. Budou tak v konkurenční výhodě proti méně kvalitním výrobkům a v konečném důsledku se náklady na vývoj vrátí ve spokojenosti zákazníků i odběratelů.