EMC en warmteontwikkeling bij een kiosk applicatie

Achtergrond

Onze EMC en thermische experts werden benaderd door een bedrijf dat een kiosk applicatie had ontwikkeld. Ondanks dat de toepassing correct leek te functioneren, werden tijdens EMI-tests aanzienlijke overschrijdingen van de CE-normen gemeten. Deze overschrijdingen vormden een risico voor de omliggende systemen.

Probleemidentificatie

Bij nader onderzoek bleek dat de kiosk verschillende adapters bevatte voor de printer, geldautomaat, computer, monitor en netwerkswitch. Deze adapters waren dicht bij elkaar geplaatst in een connectorblok aan de onderkant van de kiosk. Hierdoor werd er aanzienlijke warmte gegenereerd. Deze warmteophoping zorgde ervoor dat de interne temperatuur van de kiosk snel steeg.

Om het oververhittingsprobleem aan te pakken, hadden de ontwerpers overwogen een ventilator te installeren. Door de matige kwaliteit van de ventilatorvoeding had men hier uiteindelijk van afgezien.

Ontwerp uitdagingen

Hoewel het touchscreen van de kiosk goed functioneerde waren er wel kleine aardingsproblemen. Daarnaast was de interne computer boven de adapters geplaatst, waardoor deze voorverwarmde lucht aanzoog. Dit ontwerp had een negatieve invloed op de levensduur van de elektrolytische condensatoren in de embedded computer. Ook het display -boven de computer geplaatst- had last van de effecten van de verwarmde lucht. Aangezien dit display aan de buitenkant van de kiosk was geplaatst, was de extra warmte bijzonder ongewenst.

ESD- en EMI-problemen

ESD-tests wezen verder uit dat verschillende connectors onvoldoende geaard waren, wat af en toe beeldstoringen veroorzaakte. Een kosten gedreven keuze voor een netfilter droeg bij aan lekstroom, waardoor de toepassing de EMI-meetnormen overschreed.

Oplossingen

Door een reeks eenvoudige ingrepen en de vervanging van twee componenten werd de kiosktoepassing aangepast om aan alle CE-normen te voldoen. Deze aanpassingen omvatten:

1. Herpositioneren van voedingsadapters: de adapters werden herschikt om de warmteophoping te verminderen.
2. Verbeteren van aarding: de aarding van connectors werd verbeterd om de beeldstoringen te voorkomen.
3. Hoge kwaliteit voeding: voeding en netfilter werden vervangen door hoogwaardigere alternatieven.

Resultaten en toekomstige verbeteringen

De aanpassingen resulteerden in een kiosktoepassing die aan alle CE-normen voldeed. Bovendien werd de kans op storingen aanzienlijk verminderd, wat leidde tot minder reparaties op locatie en een substantiële verlaging van de servicekosten. Bij toekomstige ontwikkelen zal het belang van grondig EMC- en thermisch beheer vroeger en nadrukkelijker in het ontwerp proces meegenomen worden.