NOISE 대책

개요

NOISE의 정의는 전기 전자 시스템을 방해하는 모든 전기 전자적인 요인을 뜻합니다. 산업용 PLC AC DRIVE 기기에서부터 PCB 회로를 가지고 있는 전자 부품에서부터 모든 전기 전자기기는 그 기기나 외부전력 계통에서 흐르는 전류로 인하여 주위에서는 전계와 자기가 발생하게 되며 그로 인하여 유도 현상이 발생합니다. 플레밍의 왼손법칙에서 보면 전기가 흐르면 동시에 자기도 발생합니다. 그로 인하여 어떠한 전력도 고급하지 않았음에도 자기 유도현상으로 인하여 이러한 가지로부터 전류가 흐르게 되는 것입니다. 이렇게 발생한 에너지는 전자파 노이즈의 발생 원인이 될 수 있습니다. 즉 전자파 장애 또는 EMI Electro Magnetic interference라고도 합니다.

내용

노이즈 발생 원인은 자연계에서 자연적으로 발생하는 자연계 노이즈 그리고 전기 계통의 다양한 현장에서 발생할 수 있는 인공 노이즈로 분류할 수 있습니다. 자연노이즈에서는 대기현상에서의 구름 간의 충동등으로 인한 번개에 의한 낙뢰 화산폭발. 지진등이 있으며 인공 노이즈에서는 방사 노이즈 그리고 전도 노이즈등이 있습니다. 방사 노이즈는 우리가 휴대하고 있는 전자기기인 핸드폰이나 무전기등의 통신 전파에 의하여 발생하기도 하며 전원케이블에 의하여서도 방사노이즈가 발생합니다. 또한 다양한 송전선의 코로나 방전이나 전열기 또는 램프의 안정적 점등을 위하여 내장된 안정기에서도 발생할 수 있는 노이즈입니다. 점화 계통에서는 연소기구의 점화 코일이나 다양한 점화코일을 사용하는 장소에서 점화 시에 발생하는 노이즈로 방사 노이즈는 공간으로 방출되는 노이즈를 뜻합니다. 그리고 전도 노이즈의 경우에는 전자제품 안에 전선이나 통신선, 전원선 등을 통해 유도되는 전자파를 뜻합니다. 전도 노이즈는 노멀 노드와 코먼모드 노이즈가 있습니다. 노멀 모드 노이즈는 특히 전송 중에 있는 데이터에 치명적일 수 있습니다. 대부분의 통신선이 노멀모드 노이즈의 공격대상이 됩니다. Modbus 통신이나 RET 통신 422 통신라인이나 RS485 라인 등등에서 커먼 모드 노이즈는 Ground를 기준전위로 채택하는 MCU, Memory, Logic 회로등이 내장된 전자기기에 에러를 유발할 수 있습니다. 즉, 거의 모든 전자기기들이 커먼 모드 노이즈의 공격대상이 됩니다. IMPULSE의 경우 에는 갑자기 큰 전압이 원래 파형에 섞여서 오는 경우입니다. 모터용 인버터가 기동 하는 순간에 발생할 수 있으며 또한 다양한 스위치를 동작하는 순간에도 발생할 수 있습니다. 전기 계통에서 코일이 있는 전자부품이 ON/OFF 하는 순간에 많이 발생하는 것이 임펄스입니다. 이러한 IMPULSE는 MCU와 같은 섬세한 동작을 요구하는 부품에 치명적인 영향을 주어, RESET 이 된다던가, 순간적으로 멀 펑션상태에 빠지는 등의 이상 동작을 유발합니다.

기타

노이즈는 모터 및 드라이브를 사용하는 시스템에서 모터 기동시, 센서 신호를 제어하는 PLC제품이나 제어기 HMI 등에 동작에 영향을 주는 경우가 많습니다. HMI 그리고 PLC 함께 사용하는 경우가 많으며 두 기기사이에서 가까이 설치된 동력 모터 및 다양한 드라이브에서 전기 노이즈 간섭으로 인하여 기기에 영향을 주기도 합니다. 따라서 이러한 PLC통신 또는 HMI통신 계통에서는 적절한 노이즈 대책을 세워야 합니다. 각 제조사의 매뉴얼에서는 노이즈 필터의 용량을 선정하기도 합니다. 기본적으로는 배선 간에 CORE 링이 내장되어 있는 전선이나 별도의 링을 부착하여 사용하기도 합니다. 신호연결선에서의 통신 케이블들은 실드처리가 된 전선을 사용합니다. 실드처리가 안되어 있으면 주변의 노이드의 영향을 많이 받습니다. 실드 차폐실드와. 전선 간에서는 페라이트 코일을 전선에 부착하여 사용하면 노이즈를 많이 절감할 수 있습니다. 다양한 센서케이블 등과 같이 네트워크 케이블의 길이는 필요이상으로 길게 하지 않습니다. PLC와 같은 산업용 PC 계동으로 연결되는 IN OUT 선의 길이는 최대한 짧게 배선하는 것이 노이드 영향으로부터 덜 받을 수 있습니다. 이러한 선들이 길게 늘어져 있을 경우 선 자체는 안 노이즈 안테나와 같은 역할을 할 수 있습니다. 또한 근접센서는 노이즈로 인하여 출력 계통의 채터링 현상이 발생할 수 있으며 감지 여부와 상관없이 동작할 수도 있습니다. 따라서 노이즈 필터등을 부착하며 다양한 노이즈가 발생한다면 적절한 노이즈 대책을 세워야 합니다.

전원 라인 EMI 필터

노이즈 대책에 대한 야스카와 자료를 참조합니다.

노이즈 대책.pdf

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