EMC-kennis overwint problemen in bewegingssystemen

Ingewijden in elektromagnetische compatibiliteit (EMC) zullen Mart Coenen ongetwijfeld kennen. Zijn ervaring in het veld gaat terug tot begin jaren tachtig toen hij de eerste EMC-training bij Philips opzette. Inmiddels heeft hij zijn sporen verdiend bij klanten als het Havenbedrijf Rotterdam en ASML. Hij praat nog steeds met onverminderd enthousiasme over zijn specialisme – vraag maar aan een van de deelnemers aan de training “EMC in Power Electronic Systems” bij High Tech Institute.

Opgeleid als elektrotechnisch ingenieur begon Mart Coenen zijn werkzame leven bij het Philips Natlab. In die tijd was er nog geen wet- en regelgeving op het gebied van EMC, maar binnen Philips vonden ze het belangrijk dat de medewerkers gedegen kennis hadden van het onderwerp. “Samen met Jap Goedbloed heb ik in 1981 de eerste EMC-training opgezet. Eerst was het een interne training bij CTT, maar al snel werd het uitgebreid tot een landelijke cursus georganiseerd door Pato, later PAO. Inmiddels is dit misschien wel de langstlopende cursus die ze aanbieden,” vertelt Coenen trots. In 1988 raakte hij betrokken bij de internationale standaardisatie van EMC. Tot op de dag van vandaag is hij actief in allerlei commissies die zich bezighouden met wet- en regelgeving op het gebied van EMC, ESD en elektrische veiligheid.

Mart Coenen maakt deel uit van het trainersteam, samen met Ramiro Serra van de TUE, Mark van Helvoort van Philips Healthcare en Ernest Bron van Analog Devices.

In 1994 startte Coenen zijn eigen bedrijf, EMCMCC, gedreven door veel werk met kleinere klanten, die hij niet onder de vlag van Philips kon (of mocht) bedienen. Hij werkte voor het Havenbedrijf Rotterdam, dat door de vele stakingen gedwongen werd zijn containeroverslagprocessen te automatiseren. Vanuit zijn eigen bedrijf werkte hij ook als consultant voor ASML, waar hij betrokken was bij het 450-mm wafer project. Voor elke beweging in het proces moest de exacte locatie van de wafer worden bepaald. Dit was lastig omdat de verstoringen in het systeem meetfouten veroorzaakten. “Binnen negen maanden ontwikkelden we een geheel nieuw concept, dat werd geïmplementeerd. Mede hierdoor waren er minder verstoringen en was er dus minder rekenwerk nodig om de exacte locatie te bepalen. Hierdoor kon het productieproces van wafers worden opgeschaald van 200 naar 400 wafers per uur.”

Volgen

“Tijdens mijn werk heb ik gemerkt dat mensen vaak denken dat als een systeem CE/EMC goedgekeurd is, het wel goed zal werken. Toch zie je regelmatig operationele problemen ontstaan, die vaak op het gebied van EMC liggen”, benadrukt Coenen. “Een EMC-systeemgoedkeuring is immers geen garantie voor een betrouwbaar operationeel systeem. Het is belangrijk om alert te zijn op wat er gebeurt als een systeem tijdelijk wordt verstoord en je te realiseren welke gevolgen deze verstoring kan hebben op het systeem. Is het een verstoring die geen enkele invloed heeft? Of één waarbij er een tijdelijke storing is, maar alles na een herstart weer goed verder gaat? Of is een harde reboot van het systeem nodig, of moeten er zelfs onderdelen vervangen worden? Het is belangrijk om te beseffen dat het proces niet altijd goed doorgaat. Het kan zijn dat zelfs de kleinste tijdelijke storing ontoelaatbaar is. Als je bijvoorbeeld wafers produceert die een nauwkeurigheid van 2 nm vereisen, dan is een tijdelijke afwijking van 20 nm onaanvaardbaar omdat dat zou betekenen dat je de blootgestelde wafers moet weggooien. Als klant wil je dat natuurlijk niet. Voor dit soort problemen moet een passende oplossing gevonden worden.”

Het lastige is dat de seinen zich vaak in een gebied bevinden waar regeling ontbreekt. Voor zowel het lichtnet als de inschakelstromen ligt alles vast, maar dat geldt niet voor signalen in bewegende systemen. Dit type signaal bevindt zich meestal in het frequentiebereik tussen DC en 150 kHz. Aan de ene kant heb je het elektronische signaal dat een verplaatsing regelt. Aan de andere kant heb je het signaal van een sensor, die informatie ophaalt om de locatie te bepalen. Deze twee signalen kunnen elkaar beïnvloeden. In bewegingstechnologie ben je gebonden aan de signaalfrequenties die je nodig hebt voor de verplaatsingen. Deze frequenties kunnen verstoringen veroorzaken die door de sensoren worden opgepikt. De kunst is om daarmee om te leren gaan.

“Zelfs na al die jaren is het EMC-vakgebied nog steeds aantrekkelijk voor mij. Er is altijd die uitdaging om iets werkend te krijgen. En als het niet werkt, is er de uitdaging om naar de juiste oplossing te zoeken. Soms ligt de oplossing voor de hand, soms is het moeilijker. Het zoeken naar een oplossing en het uiteindelijk vinden ervan geeft me elke keer weer een prettige adrenalinestoot. Daarnaast is het vakgebied nog steeds erg in beweging. Er gebeurt steeds meer via het Internet of Things, waarbij steeds meer sensoren gegevens genereren. Toch moeten we ons blijven afvragen wat de betrouwbaarheid van deze gegevens is en hoe nuttig ze eigenlijk zijn. Ook deze ontwikkelingen volg ik met interesse.”

Hands-on

Tijdens de training “EMC in Power Electronic Systems“, onderdeel van het portfolio van High Tech Intitute partner T2Prof, krijgen deelnemers inzicht in de problemen die kunnen optreden in bewegingssystemen en leren ze wat ze eraan kunnen doen. Coenen: “In deze training richten we ons op het gebied dat buiten de normen valt en leren we onze studenten om een betrouwbaar systeem te creëren dat 24/7 operationeel is. Hoewel deze training relatief nieuw is voor High Tech Institute, heb ik als docent voor CTT, Pato, Mikrocentrum, Avans en Fontys Hogescholen al veel ervaring opgedaan. Mijn ervaring is dat studenten de stof in het begin erg moeilijk vinden, maar als je ze tijdens de cursus de juiste theorie aanbiedt en ze zelf laat oefenen, kunnen ze het geleerde daarna heel goed in de praktijk brengen.”

De training is bedoeld voor mechatronica-ingenieurs, elektrotechnici en systeemarchitecten die in hun werk te maken hebben met laagfrequente storingen (van DC tot ongeveer 150 kHz) veroorzaakt door bewegings- en energieconversiesystemen. Studenten leren over systeemdenken en hoe ze kunnen anticiperen op problemen die ze in de praktijk tegenkomen. Coenen: “Naast de signaaltheorie, die gebaseerd is op natuurkundige wetten, netwerktheorie en kennis over het gedrag van kabels, is er ook een hands-on gedeelte. Er zijn demo’s en studenten kunnen hun eigen opstellingen simuleren. Het is belangrijk dat ze tijdens de training leren wat ze kunnen meten en hoe ze dat moeten doen. Ik kijk ernaar uit om samen met mijn collega-docenten Ramiro Serra van de TUE, Mark van Helvoort van Philips Healthcare en Ernest Bron van Analog Devices de studenten kennis te laten maken met EMC in Power Electronic Systems.”

In november 2020 gaf het team van experts de allereerste driedaagse training aan een groep van 10 deelnemers. Op de vraag of ze de cursus aan anderen zouden aanbevelen, antwoordden de deelnemers met een nadrukkelijke 8,3 punten op een mogelijke 10 en gaven ze de docenten een score van 8,4. Respondenten gaven ook verschillende lovende opmerkingen. “Goed om de theoretische achtergrond te ontvangen en de opstellingen waren erg nuttig,” merkte een van de cursisten op. Een ander merkte op dat de training zijn verwachtingen overtrof. Andere positieve commentaren: “Ik hou van het aantal demonstraties” en “De achtergrondtheorie was erg nuttig. Leuke demo’s! Goede interactie.”

Dit artikel is geschreven door Antoinette Brugman, tech-redacteur van Bits&Chips.