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EMC対策部品

EMC対策部品とは、信号を扱う電気機器に対するノイズの対策に使う電子部品のことです。

EMCは「electro-magnetic compatibility (電磁環境両立性) 」の略で、「compatibility」は両立性と訳されます。EMCは大きく分けて、EMI (electro-magnetic interference:電磁干渉) と呼ばれる当該機器自身が放出する電磁波ノイズを規制するものと 、EMS (electro-magnetic susceptibility: 電磁的感受性) と呼ばれるもので当該機器自身が受けるノイズにより動作傷害などを起こさないようにするものに分類できます。

国内ではJIS C61000、国際的にはIEC61000などの規格により詳細を定義しているのが一般的です。他方で電気回路などを設計する段階においてノイズの発生度合いや外来ノイズへの耐性を予測することは難しく、製品を試作して動作させてみないとEMIやEMSの具合を伺い知ることができないのが実情です。

一般的な開発プロセスでは、設計→試作→評価→生産という流れの中で、評価の段階で実験的に測定して知り得ることになります。

EMC対策部品の使用用途

EMC対策部品は、当該機器自身が出して周辺機器に悪影響を及ば差ないように規制されたEMIと、外部から当該機器自身がノイズの影響を受けて誤動作を起こさないように規制されたEMSに効果を発揮する用途で使用されます。

EU圏向けではCEマークが付いたもの、国内向けでは概ね電気用品安全法で規制されている◇で囲われるPSEマークが付いた家電製品やOA機器、自動車部品、医療機器などです。我々が日常的に接する機会がある電気製品の大半が対象で、それらの開発途上においてEMC試験により基準を満たなかった場合の対策部品として使用されます。

EMC対策部品の原理

EMC対策部品は大別すると、電気回路上で電気的に対策するもの、電気回路外で電磁的に対策するもの、サージ系のノイズに対策するものの3つに分類できます。

1. 電気回路上での対策部品

電気回路上で短時間で大きな電位の変化が生じると、これが電波となって機器の外部に電波として放出され、この放射されたノイズはEMIとして扱われます。そのため、電気回路設計においては、なるべくこの様な放射ノイズが発生しないように工夫する必要があります。

例えば、スイッチング回路であればスナバ回路を付帯したり、電源回路ならば電源フィルターを付帯したり、信号回路ならばLPF (low pass filter) を付帯したりするのが有効的です。これらの対策部品は、抵抗やコンデンサ、コイル等により構成され、時定数やコンデンサやコイルの周波数特性を組み合わせ特定の周波数帯域に作用します。この周波数帯域をノイズの周波数帯域と併せることで、ノイズに作用させることが可能です。

2. 電気回路外での電磁的な対策部品

電気機器を設計する場面においては、例えばモーターに配線したり、ランプに配線したり、基板間を電線で接続したりするなど、電線を用いる場合が多々存在します。そのような状況で、電気回路では対策しきれず電線上にノイズが乗ってしまうと、電線がアンテナのような作用をしてしまい、ノイズが放射されやすくなる現象が起きやすいです。

このような線路上のノイズを対策するために、磁気的な対策部品としてフェライトコアなどがあります。磁気的な部品は、線路 (電線など) に装着することで、電線自身にインダクタンス特性を発生させ、電波として放射されやすい周波数帯域のノイズを減衰させる作用があります。

3. サージノイズ系の対策部品

EMS規格の中で静電気に対する耐性は、JIS C61000-4-2などで定義されています。人が触った際にその静電気で誤動作しないことなどを定めた物で、製品群により規格は電圧は異なります。しかし、気中放電の最大で言えば15KVもの電圧に耐えるようにしなければなりません。

一般の電子回路は数V～数十Vの電圧で設計されているため、このような大きな電圧が直接印可して回路を誤動作させたり破壊しないようバリスタ、ツェナーダイオード、サージフィルターなどにより電圧の制限を行う素子で静電気に対して対策する必要があります。

EMC対策部品のその他情報

1. EMC対策部品の目的

現在、国内販売向けならPSE認証、EU圏へ輸出する際にはCE認証を取得しなければ、その商品自体を販売できない法律があります。PSEやCEなどの認証を受ける際には、JISやIECの規格で定めるEMCの試験に合格することが必須の条件です。

EMC対策部品は、開発途上の製品をこれらの規格をクリアさせて合法的に製品を販売できるようにすることを目的としています。

2. EMC対策を予期した設計

設計段階において、事前にEMCを全て予見して対策することは非常に困難です。多くの場合では、設計→試作→評価→生産という一連の流れの中で、評価段階でEMCに対する評価を行い、その結果から対策方針を決めていくような流れとなっています。

そのため、設計上で事前に対策する場合は、過去の経験や回路の性質からノイズ源になりそうな箇所をピックアップして、そこにフィルターなどを後付けで追加できるように予め基板設計をしておくと、対策の選択肢を増やすことができます。

3. フェライトコアの活用

EMC (特にEMI) は予見が難しく、かつ評価の段階では開発が進捗した状態であり、試作にも費用を投じた後であるため、大きな設計変更ができない可能性が高いです。

そのような場合に、大きな効果を発揮してくれる可能性を秘めているのがフェライトコアです。フェライトコアに信号線や電源線を通すだけで大きな効果を発揮する場合もありますが、フェライトコアは後付けできるタイプも多く、開発途上の機器に大きな変更を加えず対策できるという利点があります。

イオナイザとは

イオナイザとは、機械の誤作動の原因となる製造現場などで発生した静電気を除去する装置です。イオナイザは静電気除去装置、徐電気などとも呼ばれます。

静電気を帯びた物体は、プラスとマイナスの電気バランスが崩れた状態です。イオナイザは、静電気を帯びた粒子（イオン）を帯電した物体にぶつけています。

このように、帯電した物体を電気的にバランスが取れた状態、すなわち静電気がない状態に変化させてているのが、イオナイザの原理です。具体的にイオナイザは、食品トレーやカップ内の静電気除去による異物付着防止やカメラモジュールの静電気破壊防止などで使用されています。

イオナイザの種類と特徴

ここではイオナイザの種類と特徴について説明します。イオナイザは、一般的に除電速度やイオンバランスといった評価項目がありますが、イオナイザからのイオン発生方法の原理にはいくつか種類があります。

電圧印可方式

コロナ放電を起こすことにより生成されたイオンを照射させる「コロナ放電式」、微弱なX線を照射する「軟X線式」、α線やβ線を照射する「放射線式」などの方式がありますが、安全面と経済面からコロナ放電式が多く採用されています。

被静電気除去体(装置など)はプラスもしくはマイナスに帯電していますが、イオンの照射方法についてもAC方式とDC方式があります。

コロナ放電

コロナ放電とは、先端が細い局所に高電圧を印加した際に起こる放電現象で、その際イオンが生成されます。コロナ放電式のイオナイザはこの原理を生かし、意図的にイオンを生成させ、そのイオンを照射させることにより静電気除去を行う方法です。

AC方式

一本の放電針からプラス/マイナスのイオンを交互に発生させます。コンセントのAC電圧をそのまま使用しており、イオンバランスが良いですが、除電速度が遅いという特徴があります。

DC方式

二本の放電針からプラス/マイナスのイオンをそれぞれ発生させる方法です。直流電圧を印可しつづけているため、イオン極性がプラスまたはマイナスのどちらかのみという特徴があります。

用途別のタイプ

イオナイザは用途別に4つのタイプがあります。そのため、設置環境や条件を検討し、効果的なタイプを選択する必要があります。

バータイプ

棒状のイオナイザです。広範囲の高速除電に適しており、最も基本性能が高いという特徴があります。

スポット・ノズルタイプ

ノズルから狭い範囲を除電するイオナイザです。サイズが小さいため、狭い個所をピンポイントで除電することができます。

ファンタイプ

ファンで生み出した風を利用してイオンを噴き出しているイオナイザです。バータイプよりも除電範囲が狭くなりますが、小型で卓上利用することができます。

ガンタイプ

圧縮放出された空気と組み合わせてイオンを放出するイオナイザです。除電だけではなく、表面に付着した異物除去も同時に行うことができます。

イオナイザの選び方

イオナイザを選ぶ主な要素は、「除電距離」「除電範囲」「除電速度」の3つです。タイプによって特性が異なるため、除電対象物とイオナイザとの関係性をよく検討する必要があります。

除電距離

除電距離とは、イオナイザが対象物との除電可能な距離のことです。例えば、スポット・ノズルタイプはイオナイザのサイズが小さいため除電距離が小さく、バータイプは除電距離が1m以上でも除電が可能という特徴があります。

除電範囲

除電距離とは、イオナイザが除電可能な幅方向の長さのことです。バータイプは1m以上の除電が可能ですが、ブロアタイプは1m未満の除電範囲となるため、どれくらいの広さを除電するのか検討しておく必要があります。

除電速度

除電速度とは、イオナイザがどのくらいの時間で除電できるかを示した性能です。この除電速度が短いほど高性能なイオナイザであるといえます。

データロガーのおすすめを厳選。必要なシーン毎にデータロガーを整理しました。

データロガーとは

データロガーとは一定間隔で測定したデータを記録する機器です。記録計、データレコーダとも呼ばれます。

データロガーの使用用途

データロガーの記録対象としては、温度、湿度、加速度、傾き、位置情報などがあります。

データロガーの使用例をご紹介します。

• トンネル内部の温湿度測定
• 工場内部の温度測定
• サーバールームの温湿度測定

データロガーの一覧

製造・販売されているデータロガーを調べて一覧にしました。

• 日置電機
  • データロガー　多チャンネルタイプ
  • データロガー　コンパクトタイプ
• GRAPHTEC
  • データロガー
• キーエンス
  • データロガー/記録計
• OMEGA
  • データロガー
• エーアンドデイ
  • 温度・環境データロガー
• チノー
  • データロガー
• テストー
  • 温度データロガー
• 横河電機
  • データロガー

おすすめデータロガー

先ほどのデータロガー一覧の中から下記のデータロガーを詳しく紹介します。

1. デジタル静電電位測定器（KSD-1000/KSD-2000） | HIROKI

メモリハイロガーLR8450

製造メーカ:HIROKI

画像引用元:ヒロキ

主な特徴

• ひずみゲージを直接接続し、最速1msで測定可能
• 直接ユニットを1台から4大まで増設し、代々入力120チャネルまで可能
• 圧力センサーなど各種出力を1msのサンプリングで測定可能

仕様

• 最大ユニット接続台数
  • 直結ユニット4台
• 測定ch数
  • 直結ユニットで最大120ch
• 記録間隔
  • 1ms, 2ms, 5ms, 10ms~1h

 商品ページ

• https://www.hioki.co.jp/jp/products/detail/?product_key=1794

まとめ

データロガーについて紹介しました。用途に合わせて是非吟味して購入してください！

データロガーに関するニュース

• シーネット／食品流通業界向けにクラウド版データロガー発売 2020年4月16日