Als Produktdesigner, langjähriger EMV-Ingenieur bei HP und Agilent Technologies (jetzt Keysight) und derzeit Berater für Hunderte von Unternehmen in den letzten zehn Jahren, verstehe ich sehr gut, mit welchen Problemen Produktdesigner konfrontiert sind, wenn es um EMV- und EMI-Probleme geht.
Da Unternehmen weltweit konsolidiert, fusioniert und im Allgemeinen verkleinert wurden, sind die Zeiten vorbei, in denen Unternehmen einen dedizierten EMV-Ingenieur im Team hatten. Jetzt werden Produktdesigner aufgefordert, verschiedenste Aufgaben zu übernehmen – die EMV-Produktkonformität ist nur eine von vielen. Leider wird dieses Thema – mit einer Handvoll Ausnahmen weltweit – in den meisten Colleges oder Universitäten nur selten gelehrt.
Während meiner eigenen langjährigen Beratertätigkeit habe ich festgestellt, dass die meisten Hersteller die EMV-Konformität weiterhin bis zum Ende der Entwicklungszyklen aufschieben und dann in Panik geraten, wenn ihr „Baby“ verschiedene EMV-Konformitätstests nicht besteht. Wenn mein Telefon klingelt, ist allzu oft ein Projektleiter mit subtiler, unterschwelliger Panik in der Stimme dran, der eine schnelle Lösung braucht – bitte! Manchmal können wir eine schnelle Lösung anbieten, aber allzu oft ist die einzig sichere Lösung ein Redesign.
Trotz weltweit Dutzender Berater wie uns, die sich bemühen, die Designer „an vorderster Front“ zu schulen, damit sie früher im Designzyklus mit der Produktkonformität umgehen können, kriegen es viele einfach nicht mit. Die Probleme drehen sich immer um die gleiche alte Liste von Designproblemen: schlechtes Leiterplattenlayout, unzureichende Abschirmung, fehlende Filterung, Kabel, die geschirmte Gehäuse durchdringen, und andere einfache Designmerkmale, die man leicht und kostengünstiger zu einem früheren Zeitpunkt im Design hätte berücksichtigen können.
Nachdem mein Freund und Kollege Patrick André und ich uns gegenseitig dafür bemitleidet haben, dass wir uns für unsere Kunden immer und immer wieder mit den gleichen alten Problemen herumschlagen müssen, haben wir uns entschlossen, unser Buch „EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers“ zu schreiben – mittlerweile ein Bestseller! Dieses Buch behandelt praktische Fragen des Produktdesigns, die den Entwicklern helfen, EMV-Konformitätstests beim ersten Mal zu bestehen. Es enthält auch spezielle Fehlerbehebungstechniken für Produkte, die bestimmte Konformitätsprüfungen nicht bestehen und zeigt, wie man interne Vorprüfungen durchführt.
Während viele Professoren (insbesondere diejenigen, die in der Industrie gearbeitet haben) gerne praktische Themen der EMV-Grundlagen, der Prüfung und des konformen Produktdesigns einfließen lassen würden, gibt es innerhalb der akademischen Verwaltung eine gewisse Zurückhaltung, neue Themen aufzunehmen. Das Argument lautet typischerweise: „Wir müssen die Grundlagen und die Theorie der Elektrotechnik lehren, und es ist einfach keine Zeit, zusätzliche Fächer in einen vier- oder sogar fünfjährigen Lehrplan einzupassen.“ Es gibt auch das Phänomen des Widerstandes gegen Veränderungen oder das Not-invented-here-Syndrom.
Ich habe einige Ausnahmen erwähnt und die Missouri University of Technology (MST) in Rolla (Missouri) ist ein hervorragendes Beispiel für einen zukunftsorientierten Lehrplan. Sie hat ein eigenes EMV-Labor mit bis zu 50 Studenten und einem halben Dutzend Professoren eingerichtet. Einer der Gründe für ihren Erfolg ist ihre enge Verbindung zur Industrie, wo Unternehmen spezifische Projekte finanzieren und eng mit den Studenten und Mitarbeitern zusammenarbeiten. Jährlich werden Dutzende von praxisorientierten akademischen Arbeiten erstellt und an die Industrie zurückgegeben.
Die Clemson University ist eine weitere hochkarätige Einrichtung mit einem EMV-Labor mit dem Schwerpunkt Automobilelektronik. Dieses wurde von Dr. Todd Hubing (MST-Absolvent, jetzt im Ruhestand und privat lehrend) entwickelt. Auch hier liegt das Erfolgsrezept in der engen Zusammenarbeit mit der Industrie. Ein weiteres Beispiel ist das Oklahoma State College (Tulsa), das ein EMV-Programm entwickelt hat und viel mit Modenverwirbelungskammern arbeitet.
In anderen Teilen der Welt hat Dr. Arturo Mediano ein EMV-Programm für die Universität von Saragossa (Spanien) entwickelt und unterrichtet regelmäßig in öffentlichen und internen Seminaren. Die Universität Oxford ist regelmäßig Gastgeber für die EMV-Experten Doug Smith und Lee Hill (ebenfalls Alumnus von MST). Wahrscheinlich gibt es noch viele andere Beispiele.
Einige Unternehmen haben die Zügel in Sachen EMV/EMI-Ausbildung in die Hand genommen und bieten öffentliche Seminare und Webinare an. Würth Elektronik ist ein gutes Beispiel dafür und hat zahlreiche EMV-spezifische Anwendungshinweise veröffentlicht, ihr beliebtes Buch „ Trilogy of Magnetics“ mit Grundlagen der Ferritphysik und Anwendungen (jetzt in der 5. Auflage) herausgegeben sowie zahlreiche Webinare und Onlinevideos.
Die größeren Prüf- und Messtechnikunternehmen wie Keysight, Rhode & Schwarz, Rigol, Siglent, Tektronix und Teledyne-LeCroy haben EMV-spezifische Anwendungshinweise veröffentlicht und einige haben Webinare und andere öffentliche Seminare zu diesem Thema gesponsert.
Ich sehe eine Reihe von Technologietrends, die uns EMV-Ingenieure und Produktdesigner meiner Meinung nach auch in den kommenden Jahren beschäftigen werden. Einige der neuen Technologien umfassen drahtlose Fahrzeug- und Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Systeme, kontinuierliche Fortschritte bei stationären und mobilen medizinischen Geräten, Smart Home und Internet der Dinge (IoT), mobile und drahtlose Systeme (einschließlich 5G) sowie die Integration neuer Instrumente und Techniken für schnellere EMI-Messungen.
Leider sind die meisten Produktdesigner gezwungen, das EMV-Design auf die harte Tour zu lernen – durch Versuch und Irrtum und durch einen endlosen Zyklus von 3rd-Party „Test - Redesign - Test - Redesign“ etc. Da EMV-Konformität oft als letztes „Gateway“ zu einer erfolgreichen Produkteinführung endet, kostet es die Unternehmen Zeit und Geld, wenn sie nicht gleich zu Beginn auf die EMV achten. Die nicht fristgerechte Einführung von Produkten verschafft auch der Konkurrenz, die die Bedeutung der EMV-Konformität versteht, einen erheblichen Wettbewerbsvorteil.
Ich glaube, es wäre für uns alle von Vorteil, wenn die Industrie enger mit Hochschulen und Universitäten in ihren Regionen zusammenarbeiten würde, um Möglichkeiten zu bieten wie z. B. Zusatzkurse, in denen einige der Themen der Produktkonformität, also etwa Produktdesign für EMV, gelehrt werden.
Wir könnten auch Studenten ermutigen, Organisationen wie der EMC Society des IEEE beizutreten und an ihrem lokalen EMC Society Chapter teilzunehmen. Ein gutes Beispiel für diese symbiotische Beziehung zwischen der Industrie und den lokalen IEEE EMC Society Chapter sind die jährlichen „Mini-Symposien“, die von den Chapter in Chicago, Detroit, Milwaukee, Minnesota, Santa Clara und Seattle organisiert werden. Ich bin sicher, dass es weltweit ähnliche Symposien in kleinem Rahmen gibt.
Es bleibt zu hoffen, dass das EMV-Design für die Einhaltung von Vorschriften mit der Zeit mehr in den Vordergrund rückt und ein integraler Bestandteil des Produktdesignzyklus wird. In der Zwischenzeit gibt es viel Arbeit für uns Trainer und Berater!
Referenzen:
1. Missouri University of Science & Technology EMC Lab, https://emclab.mst.edu
2. Clemson University Vehicular Electronics Laboratory, https://cecas.clemson.edu/cvel/emc/
3. IEEE EMC Society, http://www.emcs.org
4. André and Wyatt, EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers, SciTech Publishing (an IET imprint), 2014, ISBN 9781613530191
