ETTC'2003 - SEE

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Méthode d’Analyse de Sûreté d’un Système Exposé à des
Risques Electromagnétiques
B. Démoulin, R. Kassi, D. Dégardin, J. Baudet
Université des Sciences et Technologies de Lille (France)
Laboratoire de Télécommunications, Interférences et Compatibilité Electromagnétique
TELICE
Bâtiment P3
59 655 VILLENEUVE D’ASCQ Cedex
Bernard.demoulin@univ-lille1.fr
Abstract: This paper deals with electromagnetic coupling
trough a transmission line traveling analog and
digital data. An estimation of the sensitivity of this
cable assembly will be proposed in order to determine
the electromagnetic hazard involved by the
equipments connected at both ends of this line
Résumé: La communication traite des interférences
électromagnétiques avec une ligne transportant des
signaux analogiques et numériques. Une estimation
de la sensibilité de ce dispositif est réalisée afin
d’établir les risques électromagnétiques pouvant
engendrer des dysfonctionnements des équipements
d’extrémités.
I Introduction
Les analyses de sûreté en ambiance électromagnétique
sont généralement difficiles à réaliser à cause de
l’impossibilité de pratiquer des essais sur site. Le
recours aux simulations théoriques semble le remède
approprié pour évaluer ce type de risque. Toutefois
cette démarche demande au préalable la recherche de
la sensibilité des équipements les plus vulnérables,
puis une évaluation des environnements électromagnétiques
capables de franchir ce seuil de sensibilité.
La communication comporte cinq parties dans lesquelles
nous examinerons les points suivants :
- La présentation du contexte industriel de
l’étude
- Une description du dispositif expérimenté
- L’insertion de données numériques erronées
- La recherche de la sensibilité par des couplages
électromagnétiques ciblés
- L’estimation des conditions physiques pouvant
engendrer des défaillances.
II Contexte matériel et physique de
l’étude
Le dispositif étudié est une ligne comportant un capteur
de pression intelligent de type « Hart ». La dimension
des câbles utilisés pour transmettre ces don-
nées peut atteindre une centaine de mètres. Normalement
l’usage de câbles blindés est recommandé pour
réduire les risques d’induction avec des sources électromagnétiques
extérieures. Toutefois pour les besoins
de l’analyse de sûreté nous ferons abstraction
du blindage afin de cerner le risque maximum.
Les perturbations électromagnétiques envisagées
seront représentées par des ondes sinusoïdales entretenues
dont la gamme de fréquences s’étend de quelques
centaines de kHz à plusieurs centaines de MHz.
Nous procéderons tout d’abord à une analyse descendante
visant un double but. Nous estimerons la sécurité
de l’installation vis à vis de données subversives
introduites sur la ligne, puis nous examinerons plus
longuement les conséquences de couplages électromagnétiques.
Nous évaluerons la sensibilité du dispositif
en pratiquant des couplages ciblés sur les voies
de communication des équipements. Pour conclure
nous proposerons une analyse montante permettant
d’évaluer les conditions d’environnement électromagnétique
susceptibles d’engager cette sensibilité.
III Description du dispositif
Dans sa présentation générale le dispositif étudié
comporte deux modes de fonctionnement intégrés.
L’un consiste à prélever sur la ligne des données
analogiques par la mesure d’une tension aux bornes
d’une résistance parcourue par le courant
d’alimentation du capteur. Dans une seconde configuration
la ligne dialogue avec un calculateur activant
une interface par laquelle transitent des données numériques
émises par le capteur. Inversement le calculateur
permet de configurer le capteur par le biais de
cette interface. La Figure (1) en illustre le synoptique.
L’alimentation est réalisée au moyen d’une source
délivrant une tension continue de 13,5 V, la résistance
connectée en série avec cette source a une valeur
proche de 260 Ω afin que le courant produit par les
variations d’impédance du capteur entre dans les
limites 4 – 20 mA. Les informations numériques
échangées sur la ligne se présentent sous la forme de
salves sinusoïdales de fréquence émises à 2,2 kHz ou
1,2 kHz suivant l’état logique de la donnée.