Rezistanslı ısıtıcıların kontrol devrelerinde elektromanyetik uyumluluk analizi
Electromagnetic compatibility analysis in control circuit of resistance heater
Yazar: CANAN KAHRAMAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMİLE BARDAK
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde diğer elektrik sistemlerinin yakınında çalıştırılan küçük, yüksek hızlı
elektronik cihazların yaygın kullanımı ve ayrıca mevcut kablosuz iletişim cihazlarının sayısı ve
çeşitliliğindeki artış, parazit etkileri konusunda endişelere yol açmıştır. Daha hızlı ve daha
karmaşık devreler, giderek daha küçük alanlara sığdırılmakta ve bu tür sistemleri içeren
cihazların birbirini olumsuz etkileme olasılığını artırmaktadır. Bu nedenle, giderek daha
karmaşık hale gelen modern elektronik cihazlar, elektromanyetik ortamda düzgün bir şekilde
çalışabilmelidir. Böylece, elektromanyetik girişimin ve duyarlılığın en aza indirilmesi, ana
tasarım hedefi haline gelmiştir. Ek olarak, elektromanyetik emisyonlarla ilgili hükümet
düzenlemelerine uymayan ürünleri satmak yasa dışıdır. Bu nedenle, ürün tasarımının ilk
aşamalarında elektromanyetik girişim sorunlarının emisyonlar ve duyarlılıkla ilgili yasal
düzenlemelere uyumun ele alınması arzu edilir.
Temel elektromanyetik ilkeler tarafından tanımlanan etkilerin her zaman mevcut olduğu
ve belirli koşullar altında daha belirgin olduğu unutulmamalıdır. "İdeal olmayan davranış"
aslında bir yanlış adlandırmadır, çünkü cihazların gerçekten tamamen doğal bir şekilde
davrandıklarında anormal bir şekilde çalıştığını ima eder. Cihazların tüm çalışma koşulları
altındaki davranışının öngörülebilir olması, yalnızca temel ilkelerin uygulanması yoluyla olur.
Elektromanyetik olarak uyumlu sistemler üretme görevini özellikle zorlaştıran şey, cihaz
davranışını yöneten daha geniş ilkeleri anlamanın yanı sıra, tasarımcının genellikle ne tür
girişim cihazlarıyla karşılaşacağını tahmin edememesi ve tüm beklenmedik durumlara hazırlıklı
olmamasıdır. Örneğin, dizüstü bilgisayarlar gibi her yerde bulunan belirli elektronik cihazların
nerede çalıştırılacağını bilmek imkansızdır. Dizüstü bilgisayarlar evde, otomobillerde,
şantiyelerde, uçaklarda ve hatta Dünya yörüngesindeki insanlı uzay gemilerinde
kullanılmaktadır. Bu ortamların her biri benzersiz tehlikeler sunar ve ayrıca çeşitli emisyon
limitleri gerektirir. Bir saç kurutma makinesinin varlığında çalışacak şekilde tasarlanması
gereken aynı dizüstü bilgisayar, ticari bir uçağın aletli iniş sistemine de müdahale edebilir
olmalıdır.
Bu tezde, kontrol devresi tasarlanırken dikkat edilmesi gereken tasarım kriterleri
incelenmektedir. Bunun için öncelikle rezistanslı ısıtıcılar için tasarladığımız kontrol
devresinde elektromanyetik uyumluluk konusunun önemine vurgu yapılmaktadır. Devre
elemanlarının ideal olmayan davranışlarına karşılık alınabilecek önlemlerden
bahsedilmektedir. Kontrol devrelerinin tasarımı için "Eagle", "Altium", "Cadence Sigrity
Aurora", "OrCAD X Presto" devre tasarım programlarından faydalanılmış ve analizinin
bilgisayar simülasyon programları aracılığıyla özellikle de "Cadence Sigrity Aurora" ve "CST
Studio" yazılımı ile nasıl gerçekleştirilebileceği uygulamalara yönelik örnekler verilerek
sunulmuştur. Elektromanyetik etkilerin "Cadence Sigrity Aurora" ve "CST Studio" simülasyon
programında gözlenebilmesi ve açıklanabilmesi için yayılan emisyon ve devrede oluşabilecek
empedans öncelikle incelenmiştir. Ayrıca devre tasarımı sürecinde yararlanılan simülasyon ve
tasarım programları sayesinde alacağımız önlemler literatürde araştırılmış ve tüm teorik
yöntemlerin analize etkisi adım adım incelenmiş ve analiz programı sayesinde tasarım sonrası
oluşabilecek manyetik uyumsuzlukların önüne önceden geçilmek amaçlanmıştır. 

Anahtar Kelimeler: EMU, EMG, PCB

Abstract:
Today's widespread use of small, high-speed electronic devices operated near other
electrical systems, as well as the increase in the number and variety of wireless communications
devices available, has led to concerns about interference effects. Faster and more complex
circuits are being packed into increasingly smaller spaces, increasing the likelihood that devices
containing such systems will negatively affect each other. Therefore, increasingly complex
modern electronic devices must be able to operate properly in the electromagnetic environment.
Thus, minimizing electromagnetic interference and susceptibility has become the main design
goal. Additionally, it is illegal to sell products that do not comply with government regulations
regarding electromagnetic emissions. Therefore, it is desirable to address electromagnetic
interference issues and compliance with regulatory regulations regarding emissions and
sensitivity in the early stages of product design.
It should be noted that the effects described by basic electromagnetic principles are
always present and are more pronounced under certain conditions. "Non-ideal behavior" is
actually a misnomer, as it implies that devices operate abnormally when they actually behave
in a completely natural way. It is only through the application of basic principles that the
behavior of devices under all operating conditions can be predicted. What makes the task of
producing electromagnetically compatible systems particularly difficult is that, in addition to
predict what types of interfering devices he will encounter and is not prepared for all the
contingencies. For example, it is impossible to know where to operate certain ubiquitous
electronic devices, such as laptops. Laptops are used at home, in automobiles, on construction
sites, in airplanes, and even on manned spacecraft in Earth orbit. Each of these environments
presents unique hazards and also requires various emission limits. The same laptop that must
be designed to operate in the presence of a hair dryer must also be capable of interfering with a
commercial aircraft's instrument landing system.
In this thesis, the design criteria that should be taken into consideration when designing
a control circuit are examined. For this reason, first of all, the importance of electromagnetic
compatibility is emphasized in the control circuit we designed for resistance heaters.
Precautions that can be taken against non-ideal behavior of circuit elements are mentioned.
"Eagle", "Altium", "Cadence Sigrity Aurora ", "OrCAD X Presto" circuit design programs were
used for the design of control circuits, and how the analysis can be carried out through computer
simulation programs, especially "Cadence Sigrity Aurora " and "CST Studio" software, is
presented by giving examples of applications. In order to observe and explain the
electromagnetic effects in the "Cadence Sigrity Aurora" and "CST Studio" simulation
programs, the radiated emission and the impedance that may occur in the circuit were first
examined. In addition, thanks to the simulation and design programs used during the circuit
design process, the precautions we will take have been researched in the literature and the
effects of all theoretical methods on the analysis have been examined step by step, and it is
aimed to prevent magnetic incompatibilities that may occur after the design, thanks to the
analysis program.

Key Words: EMU, EMG, PCB