Um teste EMC é conhecido como Compatibilidade Eletromagnética, uma certificação para dispositivos eletrônicos manterem sua limitação de ondas eletromagnéticas. Conforme discutido no artigo anterior, existem dois tipos de testes de EMC: emissão (EMI) e imunidade (EMS). Os testes EMI (Interferência Eletromagnética) medem as ondas magnéticas emitidas pelo dispositivo, e os testes EMS (Suscetibilidade Eletromagnética) são realizados para testar a imunidade ao tratamento de emissões do dispositivo.
Este artigo trata de alguns dos testes de EMI mais comuns realizados nos laboratórios de testes de EMC em dispositivos eletrônicos. Nem todos os testes são adequados para todos os dispositivos, podendo ser necessário um teste adicional de acordo com a aplicação do dispositivo.
Fig.1: Emissão conduzida e irradiada
Tipos de emissão (EMI)
Já falamos sobre os tipos de emissões no artigo anterior. A imagem acima é uma representação diagramática dessas emissões.
Dispositivos eletrônicos podem produzir qualquer interferência magnética no meio ambiente. Todo dispositivo emite EMI, mas os padrões EMC do país regulamentam essa emissão. A regulamentação pode variar de acordo com os diferentes países. Nos EUA, os padrões EMC são definidos pela FCC (Federal Communications Commission). No Canadá, o padrão EMC é regulamentado pela Industry Canada.
Um teste EMI é necessário para lançar um novo produto no mercado. Este teste garante que o dispositivo não emita nenhum campo eletromagnético prejudicial ou danifique qualquer outro dispositivo devido à sua interferência.
Abaixo estão alguns dos testes mais comuns realizados pelo laboratório EMC em dispositivos.
- Emissão irradiada
- Emissão conduzida
- Cintilação
- Teste harmônico
Emissão irradiada
Este teste envolve medir o EMI no ar que é uma emissão gerada involuntariamente pelo dispositivo em teste. Como essa emissão viaja pelo ar, ela é chamada de emissão radiada.
Fig. 2: Emissão de radiação
Este é o teste de EMC mais comum realizado por laboratórios de EMC em todo o mundo. De acordo com o tipo de indústria, existem certas limitações de emissão radiada no mercado. Abaixo estão algumas das diferentes instalações de teste de emissão radiada usadas pelos laboratórios de teste.
➢ Tipo de locais de teste de emissões radiadas
O principal objetivo do local de teste de emissão de radiação é medir a radiação que vem do produto e garantir que a emissão irradiada esteja dentro do limite. Existem dois tipos de locais de teste usados para medir a emissão radiada. Ambos os locais de teste são explicados abaixo.
- Local de teste de área aberta (OATS)
Fig 3: Local de teste em área aberta
O local de teste em área aberta é o local de teste de emissão radiada mais comum, também conhecido como OATS.
A distância entre o Equipamento em Teste (EUT) e a antena é de 3m, 10m ou 30m. A distância de medição é crucial porque é um teste de Campo Distante, garantindo aquela distância de medição da intensidade do campo no campo distante que é oposta ao Campo Próximo. No campo próximo, a distância entre a antena e o EUT é menor que o comprimento de onda. No campo distante, a distância do EUT e da antena é maior que o comprimento de onda.
Os laboratórios não usam testes de campo próximo porque a medição oscila entre campos magnéticos e elétricos. O campo elétrico não é estável o suficiente para medir medições precisas no campo próximo.
O campo eletromagnético varia com a distância, portanto, alguns padrões exigem uma separação de distância específica e alguns outros padrões permitem o uso de dois ou mais comprimentos para medir a emissão de radiação. Os limites são recalculados para cada distância.
- Câmara Semi Anecóica (SAC)
Fig. 4: Câmara Semi Anecóica
A câmara semianecóica (SAC) é igual a um local de teste de área aberta, mas está alojada em uma sala blindada. O invólucro do semianecóico é feito de material blindado contra RF e a parede interna é feita de material absorvente. Um gabinete blindado de RF é usado para interromper interferências externas, ruídos ou sinais de rádio. Um material absorvente é usado para evitar eco nos sinais, de modo que os sinais de RF não reflitam muito nas paredes. Se o material absorvente de RF não estiver presente na sala, a antena receberá uma contribuição de sinal não quantificável das reflexões da parede e do teto, tornando a medição totalmente imprecisa.
Em comparação com um local de teste em área aberta, não há necessidade de ajustar constantemente os ruídos de fundo.
Os laboratórios usam esse método principalmente porque é uma boa solução para medir EMI em ambientes ruidosos.
Configuração de teste de emissão irradiada
Fig. 5: Configuração de medição de emissão irradiada
Nenhum produto produz uma forma de onda eletromagnética em um padrão esférico. A onda eletromagnética tende a ser bastante direcional. Portanto, os laboratórios de teste colocam um produto ou EUT em uma mesa giratória de madeira para medir a emissão em todas as direções do produto girando a mesa; além disso, variam a altura da antena entre um a quatro metros para todas as leituras possíveis.
O plano de aterramento deve ser coberto com uma superfície reflexiva eletromagnética (alumínio, aço, tela de arame, etc.), e também o plano de aterramento deve ser plano, para que a antena possa captar sinais de RF direto do EUT e também medir a reflexão de o solo Para aumentar a precisão na medição EMI.
Limites de emissão irradiada
Os limites para emissão irradiada dependem de dois aspectos dos padrões do país e da aplicação específica do dispositivo. Se o dispositivo for fabricado para indústrias específicas, como militar, automotiva ou médica, etc., os limites de emissão serão muito mais rígidos e mais difíceis de passar no teste.
Uma amostra da emissão irradiada é fornecida abaixo, a linha azul é para a FCC e a linha verde é para a Europa. Eles são muito parecidos, mas há uma diferença sutil entre eles. É possível passar na FCC, mas pode falhar nos limites de emissão da CE. Esse gráfico é do OATS porque há vários sinais maiores nas bandas de FM e de celular.
Fig.6: Limites de emissão irradiada
Alguns dos padrões têm uma frequência fixa de medição, mas a FCC varia a faixa de frequência de medição de acordo com a frequência do dispositivo.
Tabela 1.
Antenas de medição para emissão radiada
Vários tipos de antena são usados para medir EMI no laboratório. Cada antena possui um perfil de ganho diferente em diferentes faixas de frequência. Abaixo mostramos imagens com diferentes faixas de frequência.
Antena de laço
Frequência: – 10kHz a 30Mhz
Fig.7: Antena Loop
Antena Bicônica
Frequência: – 30 MHz a 300 MHz
Figura 8: Antena Bicônica
Registrar Antena Periódica
Frequência: – 300 MHz a 1 Ghz
Fig.9: Antena Periódica de Registro
Antena de chifre
Frequência: – 1Ghz a 25Ghz
Fig.10: Antena Corneta
Emissão conduzida
A interferência na alimentação principal pode afetar vários dispositivos conectados à mesma alimentação principal. O dispositivo gera energia eletromagnética ou ruído conduzido através de um cabo de alimentação, interferindo na fonte de alimentação. Isso é chamado de emissão conduzida. Os laboratórios de teste medem essas emissões na faixa de frequência de 150 Hz a 30 MHz para verificar se a emissão conduzida está dentro do limite.
Os testes de emissões conduzidos são realizados principalmente no dispositivo conectado à fonte de alimentação CA. Alguns padrões têm limites para dispositivos que funcionam com fonte de alimentação CC.
Fig.11: Emissão conduzida
Configuração de teste de emissão realizada
Fig.12: Configuração de emissão conduzida
Conforme mostrado no diagrama acima, existe um dispositivo LISN (Line Impedance Stabilization Network).
O dispositivo LISN fornece uma impedância padronizada nos pontos de medição do ESE. Acopla o ponto de medição do EUT ao receptor. Além disso, evita que sinais de interferência indesejados cheguem ao outro dispositivo.
O receptor é um analisador de espectro que mede o sinal de RF que passa pelo dispositivo LISN. O dispositivo LISN e EUT é colocado no plano aterrado.
Limites de emissão conduzidos
A FCC determina limites conduzidos para dispositivos de classe A e classe B. O limite da classe B é para o ambiente doméstico, por isso é mais rigoroso. O produto não deve interferir com outros dispositivos domésticos já ligados.
Fig.13: Limites de emissão conduzidos pela FCC
Teste de cintilação e harmônicos
Harmônicos são a distorção da forma de onda elétrica típica. Eles geralmente são transmitidos por conectores de alimentação comutados ou outros não lineares, como motores, transformadores e lâmpadas.
Se houver arco voltaico no ponto de contato da carga que cause um consumo de corrente não linear, ele induzirá variações de tensão que afetarão as lâmpadas próximas. Isso é chamado de oscilação de tensão.
Equipamento de teste de cintilação e harmônicos
Flicker e harmônicos podem ser medidos com uma solução de equipamento de baixo custo.
O TTI (Thurlby Thandar Instruments) pode analisar oscilações e harmônicos associados a uma fonte de alimentação CA de baixa distorção.
Fig.14: TTI para analisador de rede e harmônicos
O circuito abaixo mede a oscilação da tensão no terminal da fonte de alimentação. Este é o diagrama de blocos mais simples. Existe uma fonte de alimentação limpa com impedância conhecida usada para alimentação. Qualquer flutuação ou oscilação no terminal do EUT pode ser medida no terminal do EUT.
Fig.15: Diagrama de blocos de medição de cintilação
A imagem abaixo mostra o diagrama de blocos mais simples para medir harmônicos no EUT. Semelhante ao diagrama acima, uma fonte de alimentação limpa é usada como fonte de ESE, mas há um resistor de detecção em série com o ESE para medir a corrente harmônica.
Fig.16: Diagrama de blocos de medição de corrente harmônica
