Processo de teste de EMC e requisitos para conformidade EMC

Conforme mencionado no último artigo, onde discutimos Interferência Eletromagnética (EMI), quase todos os produtos eletrônicos projetados para uso comercial e vendas legais, são obrigados a possuir uma ou mais certificações como prova de que o produto está em conformidade com determinados regulamentos / diretrizes e foi aprovado testes relacionados. Existem toneladas de regulamentos e eles variam de um lugar para outro, às vezes com pequenas diferenças, mas para cada local onde um dispositivo eletrônico será vendido, ele deve atender aos padrões especificados pelo órgão regulador naquele local.

No artigo de hoje, veremos um dos testes de certificação mais populares que os dispositivos eletrônicos devem passar; a certificação EMC (conformidade eletromagnética). O artigo abordará várias coisas sobre a EMC, incluindo; O que é EMC, por que a EMC é necessária, o tipo de produtos que precisa dela e as diferentes leis sobre a EMC de país para país.

O que é EMC?

EMC significa conformidade eletromagnética e é um processo que existe para fornecer um meio pelo qual a capacidade de um dispositivo de operar em um ambiente eletromagnético pode ser verificada.

Todos os sistemas ou dispositivos elétricos e eletrônicos emitem algum nível de ondas eletromagnéticas que podem interferir nas operações de outros dispositivos quando eles estão conectados ou próximos um do outro. Esta interferência pode causar o mau funcionamento dos dispositivos de tal forma que pode ser prejudicial aos usuários ou apenas inutilizar o produto. Prevenir e reduzir as possibilidades de que isso aconteça foi o que levou ao desenvolvimento de requisitos de EMC, de forma a fornecer uma base comum sobre a qual produtos / sistemas elétricos / eletrónicos são avaliados quanto à qualidade e segurança funcional.

EMC é freqüentemente usado de forma intercambiável com EMI, mas embora existam muitas semelhanças entre eles, é importante observar que EMC é bastante diferente de EMI. EMI (Interferência Eletromagnética) é uma medida de radiação que emana de um dispositivo junto com sua possível consequência enquanto EMC, por outro lado, é a propriedade de um sistema ou dispositivo que garante que ele se comporte da maneira como foi projetado quando em um ambiente com EMI Interferência.

Importância de EMC

Embora as especificações exatas variem entre países e regiões, as Certificações EMC continuam sendo um dos requisitos legais para a aprovação da venda de dispositivos eletrônicos na maioria dos países. Nos mercados europeus, por exemplo, uma marca CE precisa ser aplicada em todos os produtos eletrônicos antes que possam ser vendidos e só é aplicada quando o fabricante cumpriu todas as diretivas aplicáveis ​​ao produto, incluindo a certificação EMC. Uma prova disso é a Declaração de Conformidade (DOC), que geralmente é enviada com o guia do usuário / manual do produto. Para novos produtos, os fornecedores / distribuidores de grande porte geralmente verificam o DOC com testes, pois correm o risco de fornecer dispositivos não verificados, o que é um ato tratado como fraude e pode levar a multas substanciais, retiradas de produtos e penas de prisão.

Além dos requisitos legais, a falha na realização de testes de EMC em dispositivos pode ter implicações pós-venda bastante graves. A certificação EMC ajuda a aumentar a confiabilidade do produto, pois os testes ajudariam a destacar quaisquer problemas potenciais com o produto antes da produção, dando ao fabricante a oportunidade de corrigir o problema sem incorrer nos custos e constrangimento associados ao recall de um produto do mercado ou às garantias de manutenção.

No longo prazo, passar pelo processo de Certificação EMC não apenas garante que você seja capaz de vender seus produtos em mercados que o exijam, mas também o ajuda a construir um produto confiável que traz a confiança do cliente e definitivamente aumenta as vendas.

Leis EMC e requisitos de certificação

Conforme mencionado anteriormente, os requisitos de certificação diferem entre países e regiões. Por exemplo, nos EUA, a FCC especifica as regras de teste de EMC com regras como as regras da parte 15 da FCC, que definem a quantidade máxima de interferência de radiofrequência não licenciada que pode ser produzida por diferentes dispositivos. Na certificação nos EUA, os dispositivos recebem a marca FCC.

Fora dos Estados Unidos, vários padrões ISO, IEC e CISPR são usados ​​na regulamentação EMC. Na UE, a marca CE, concedida apenas após a certificação de um produto, é exigida para as vendas do produto. Na África, países como a África do Sul exigem um “Certificado de Conformidade” que é emitido pelo Escritório de Normas da África do Sul (SABS), e países como a Nigéria influenciam os padrões IEC / CISPR.

A severidade da punição pelo não cumprimento varia de país para país, já que o cumprimento ainda é voluntário em alguns países em desenvolvimento, mas conforme os países crescem e os efeitos da EMI se tornam mais proeminentes, não há dúvida de que uma legislação mais rígida começará surgir em torno dele.

Processo de Teste EMC

Existem 3 categorias principais de problemas em dispositivos eletrônicos que são monitorados pela EMC. As categorias incluem;

1. Emissão
2. Suscetibilidade
3. Imunidade

1. Teste de Emissão:

Emissão refere-se à produção deliberada ou acidental de energia eletromagnética por qualquer fonte. Para dispositivos eletrônicos, os testes de EMC são projetados para verificar as emissões indesejadas do dispositivo e as contramedidas que podem ser tomadas para reduzir e evitar que impactem negativamente outros dispositivos ao seu redor.

O teste de emissão envolve a medição da intensidade do campo conduzido e irradiado das emissões no dispositivo, com as emissões conduzidas feitas junto com cabos e fiação, enquanto a irradiada (indutiva e capacitiva) é medida em todas as direções ao redor do dispositivo.

O monitoramento de emissões irradiadas é muito importante para dispositivos que serão usados ​​próximos a outros dispositivos eletrônicos. É realizado usando antenas como transdutores, enquanto ferramentas como RF Current Clamps ou Line Impedance Stabilization Networks (LISN) são usadas como transdutores para emissões conduzidas. Os transdutores são conectados a um receptor ou analisador de teste EMI especializado que incorpora larguras de banda e detectores com base nos requisitos de diferentes padrões EMC internacionais.

2. Teste de susceptibilidade:

A susceptibilidade refere-se à tendência de um equipamento elétrico (normalmente referido como a vítima) para quebrar ou funcionar mal quando nas proximidades das emissões de outro dispositivo (EMI).

Como o teste de emissões, o teste de suscetibilidade também é feito para interferência irradiada e conduzida. Para a susceptibilidade irradiada, o teste geralmente envolve o uso de uma fonte de alta potência de radiação eletromagnética e uma antena de irradiação para direcionar a energia para o DUT (dispositivo em teste). Para a suscetibilidade conduzida, por outro lado, o teste geralmente é feito usando geradores de sinal de alta potência junto com um grampo de corrente ou algum outro tipo de transformador para injetar a interferência no cabo.

Como todos os testes de conformidade, para ambos os testes, os documentos padrão especificam qual deve ser o ambiente de teste, alguns equipamentos a serem usados ​​e sua calibração. Na maioria dos padrões, locais de teste de área aberta (OATS) são os locais de teste recomendados, mas, recentemente, os testes são realizados em ambientes internos usando câmaras de teste EMC especializadas, como a câmara anecóica e de reverberação. Algumas variações nas descrições fornecidas acima podem ser observadas devido à diferença nos dispositivos.

3. Teste de imunidade:

A imunidade de um dispositivo eletrônico refere-se à capacidade do equipamento eletrônico de funcionar corretamente na presença de interferência eletromagnética.

Embora a imunidade, por definição, possa ser considerada o inverso da suscetibilidade, elas costumam ser usadas alternadamente. E ao determinar seus níveis, a capacidade do dispositivo eletrônico de funcionar corretamente em face da interferência EM pode ser verificada.

Preparando-se para o teste de conformidade EMC

Embora os testes EMC pareçam simples, aprová-los exige muito trabalho, dinheiro e tempo. Isso não está desconectado da natureza intangível da EMC, que torna impossível para os fabricantes determinarem se os produtos estão em conformidade com os padrões, a menos que um teste seja feito, e o alto custo do equipamento necessário para o teste, o que torna sua propriedade uma má ideia, e terceirizar (também caro, vários milhares de dólares / dia de teste) laboratórios de conformidade credenciados é geralmente uma opção melhor.

No entanto, embora a maioria das empresas consiga superar a barreira dos custos, o maior problema é quando os resultados do teste são negativos. Este é geralmente um momento bastante difícil para a empresa e os gerentes de projeto, pois as alterações não podem ser feitas durante o teste, o que significa que o produto deve ser enviado de volta para a equipe de design para um redesenho e mais milhares de dólares precisarão ser desembolsados ​​para um reteste.

A ineficiência do processo descrito acima é um dos principais contribuintes para o alto custo de Pesquisa e desenvolvimento e atrasos no cronograma de desenvolvimento do produto. Para mitigar esse risco e aumentar as chances de os dispositivos passarem nos testes na primeira tentativa, as empresas empregam certas abordagens que podem ser amplamente classificadas em dois subtítulos, incluindo;

1. Projeto
2. Teste de pré-conformidade

1. Abordagens de projeto para melhorar a conformidade da EMC

A jogada de design mais inteligente (para produtos nos quais é aceitável) é usar módulos pré-certificados no desenvolvimento de produtos, pois isso garante uma redução bruta na quantidade de esforço gasto na certificação de seu produto. No entanto, incluir a conformidade EMC no projeto de um novo produto envolve avaliar (com base nos cenários em que o produto será usado), o possível;

1. Fontes EMI (internas ou externas) e tipo de sinal.
2. A natureza da “vítima” e a importância de um possível mau funcionamento.
3. Caminho de acoplamento para a “vítima” - seu dispositivo (no caso de externo) ou outros dispositivos ao seu redor.

Minimizar a interferência durante o projeto envolve reduzir as fontes internas de EMI, prestando atenção a "pequenas" coisas como o tipo de switch que você está usando, e um pouco mais coisas pesadas, como as interfaces de conexão / comunicação que você está usando, a frequência em que opera possível interferência de fontes externas. Ao examinar o ambiente no qual um dispositivo será instalado / usado, a natureza das vítimas ou potenciais emissores e a importância do possível mau funcionamento que eles podem causar podem ser acessados ​​e efetivamente considerados no projeto.

Para o acoplamento, um sistema que acopla facilmente a energia à "saída" irá acoplar com a mesma facilidade a energia "interna", já que muitos aspectos da boa prática de design EMC se aplicam ao emissor e às vítimas, o que significa que uma única melhoria de design para reduzir as emissões também reduziria suscetibilidade. Algumas das técnicas de projeto para reduzir as emissões, como aterramento e blindagem, foram discutidas durante o artigo EMI anterior disponível aqui.

2. Teste de pré-conformidade

Outra maneira de reduzir o custo e a possibilidade de falhar no teste é realizar o teste EMC em todo o processo de design, usando uma configuração de teste de pré-conformidade EMC adaptada às condições que serão usadas durante o teste de conformidade. Embora possa custar um pouco menos do que você pagaria por um dia em um laboratório credenciado, isso aumentará as chances de o dispositivo passar no teste na primeira tentativa, diminuirá o custo geral do teste e reduzirá seu tempo de chegada ao mercado.

Conclusão

Embora a preparação para certificações como EMC seja fácil para grandes organizações, startups e pequenas empresas, é um jogo diferente, devido à falta de fundos e à necessidade de testar várias suposições durante os primeiros dias. No entanto, as startups podem mitigar os riscos envolvidos garantindo que a equipe de design, o mais cedo possível durante o processo de design, considere as considerações de EMI / EMC em seu processo de design. Em equipes onde o conhecimento das certificações é escasso, eles podem optar por trabalhar com consultores com experiência nesse sentido para dar suporte à equipe. Isso não apenas ajudará a preparar o produto para a certificação futura, mas também a entregar um produto confiável para seus clientes.