Emc-kennis ondervangt problemen in motionsystemen

Ingewijden in electromagnetic compatibility (emc) kennen hem ongetwijfeld: Mart Coenen. Zijn ervaring in het vakgebied is te herleiden tot begin jaren tachtig, toen hij de eerste emc-training opzette bij Philips. Inmiddels heeft hij zijn sporen verdiend bij opdrachtgevers zoals de Rotterdamse haven en ASML en vertelt hij nog steeds met onverminderd enthousiasme over zijn specialisme. In april is Coenen een van de docenten bij de training ‘EMC for motion systems’ bij High Tech Institute.

Antoinette Brugman
27 maart 2020

Opgeleid als elektrotechnisch ingenieur startte Mart Coenen zijn werkzame leven bij het Natlab van Philips. ‘Er was destijds nog geen wet- en regelgeving op het gebied van emc, maar binnen Philips voelden ze wel aan dat het belangrijk was voor de medewerkers om hier gedegen kennis over te hebben. Samen met Jap Goedbloed mocht ik in 1981 de eerste emc-training opzetten. Het was in eerste instantie een interne training, maar al gauw werd het breder getrokken tot een landelijke cursus georganiseerd door Pato. Inmiddels is dit misschien wel de langstlopende cursus die zij aanbieden’, vertelt Coenen met gepaste trots. In 1988 raakte hij betrokken bij de internationale standaardisatie van emc. Tot op de dag van vandaag is hij nog steeds actief binnen allerlei commissies die zich buigen over de wet- en regelgeving omtrent emc, esd en elektrische veiligheid.

Mart Coenen: ‘Het is belangrijk om je ervan bewust te zijn dat emc-systeemgoedkeuring geen garantie is voor een betrouwbaar operationeel systeem.’

Gedreven door het vele werk dat er lag bij kleinere opdrachtgevers, waar hij onder de vlag van Philips niet voor kon (mocht) werken, startte Coenen in 1994 zijn eigen onderneming EMCMCC. Zo werkte hij onder meer voor het Rotterdamse havenbedrijf, dat zich vanwege de vele stakingen genoodzaakt zag om zijn containeroverslagprocessen te automatiseren. Ook werkte hij vanuit zijn eigen bedrijf als consultant voor ASML, waar hij onder meer betrokken was bij het 450-mm-waferproject. ‘Bij verplaatsingen in het proces moest steeds vastgesteld worden wat de exacte plaats was van de wafer. Dit was moeilijk, omdat de verstoringen in het systeem zorgden voor meetfouten. In negen maanden tijd hebben we daarom een nieuw concept ontwikkeld, dat ook geïmplementeerd is. Mede hierdoor waren er minder verstoringen en was er dus minder rekenwerk nodig voor de precieze plaatsbepaling. Het fabricageproces van wafers kon daardoor opgeschaald worden van 200 naar 400 wafers per uur.’

Speuren

‘Ik heb tijdens mijn werk wel gemerkt dat bij mensen vaak de opvatting heerst dat wanneer een systeem CE/emc is goedgekeurd, het wel naar behoren zal werken. Toch zie je regelmatig operationele problemen ontstaan, die vaak liggen op het vlak van emc’, benadrukt Coenen. ‘Emc-systeemgoedkeuring is namelijk geen garantie voor een betrouwbaar operationeel systeem. Het is belangrijk om alert te zijn op wat er gebeurt als een systeem tijdelijk verstoord wordt en je te realiseren welke gevolgen deze verstoring kan hebben op het systeem. Is het een verstoring die totaal geen invloed heeft? Of eentje waarbij tijdelijke uitval optreedt, maar waarbij na de opstart alles weer goed verdergaat? Of is een reboot van het systeem noodzakelijk, of moeten er zelfs onderdelen vervangen worden? Het is belangrijk om je te realiseren dat het proces niet altijd goed verdergaat. Het kan namelijk zo zijn dat zelfs de kleinste tijdelijke verstoring ontoelaatbaar is. Produceer je bijvoorbeeld wafers waarbij een nauwkeurigheid van 2 nm vereist is, dan is een tijdelijke afwijking van 20 nm absoluut ontoelaatbaar. Je kunt de belichte wafers dan weggooien. Dat wil je natuurlijk niet als klant. Voor dit soort problemen zal er dus een passende oplossing moeten komen.’

Het lastige bij bewegende systemen is dat de signalen zich in een gebied bevinden waarvoor regelgeving ontbreekt. Voor het lichtnet en bijvoorbeeld bij inschakelstromen is alles vastgelegd, maar voor signalen bij verplaatsingssystemen is dat niet zo. Dit type signalen zit typisch in het frequentiegebied tussen DC en 150 kHz. Aan de ene kant heb je het elektronische signaal dat de aansturing regelt om een verplaatsing te realiseren, aan de andere kant het signaal van een sensor, die informatie ophaalt om deze plaats te bepalen. Deze twee signalen kunnen elkaar beïnvloeden. In de motiontechniek ben je gebonden aan signaalfrequenties die je nu eenmaal nodig hebt voor de verplaatsingen. Deze frequenties kunnen verstoringen veroorzaken bij de sensoren. Het is de kunst om daarmee om te leren gaan.

‘Ook na al die jaren is het vakgebied van emc voor mij nog steeds aantrekkelijk. Altijd weer is er die uitdaging om iets werkend te krijgen. Lukt het niet, dan is het speuren naar de juiste oplossing. Soms ligt de oplossing voor de hand, in andere situaties is het lastiger. Dat speuren naar een oplossing en die uiteindelijk ook vinden, geeft mij elke keer weer een aangename adrenalinekick. Ook is het vakgebied nog steeds volop in beweging. Er gebeurt steeds meer via het Internet of Things, waarbij een toenemend aantal sensoren data genereert. Toch moeten we ons blijven afvragen wat de betrouwbaarheid is van deze data en wat het nut hiervan nu eigenlijk is. Ook deze ontwikkelingen volg ik met interesse.’

Hands-on

De cursisten krijgen tijdens de training inzicht in de problemen die zich in het motionsysteem (kunnen) voordoen en leren wat ze hieraan moeten doen. Coenen: ‘Wij richten ons in deze training juist op het gebied dat buiten de normen valt en leren onze cursisten om een betrouwbaar systeem te creëren dat 24/7 operationeel is. Hoewel deze training voor HTI nieuw is, heb ik zelf als docent voor het CTT, Mikrocentrum, Avans Hogeschool en Fontys al veel ervaring opgedaan met emc-trainingen. Mijn ervaring is dat cursisten de materie in eerste instantie erg moeilijk vinden, maar als je hun tijdens de cursus de juiste theorie aanbiedt en zelf laat oefenen, dan kunnen ze het geleerde na afloop heel goed in de praktijk brengen.’

De training ‘EMC for motion systems’ is bedoeld voor mechatronici, elektrotechnici en systeemarchitecten die tijdens hun werk te maken hebben met laagfrequente verstoringen (van DC tot ongeveer 150 kHz) veroorzaakt door bewegings- en energieconversiesystemen. Cursisten leren systeemdenken en anticiperen op problemen die zij in de praktijk tegenkomen. Coenen: ‘Naast de signaaltheorie op basis van fysische wetten, netwerktheorie en kennis over het gedrag van kabels is er ook een hands-on gedeelte. Er zijn demo’s en cursisten doen zelf simulaties aan opstellingen. Belangrijk is dat ze in de training leren wat ze kunnen meten en hoe ze dat zouden moeten doen. Ik kijk ernaar uit om samen met mijn collega-vakdocenten Ramiro Serra van de TUE, Mark van Helvoort van Philips Healthcare en Ernest Bron van Analog Devices de cursisten in te wijden in de emc voor motionsystemen.’