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Pruebas FCC y CE / Resolución de fallos

Estoy pensando seriamente (prácticamente comprometido) en llevar uno de mis productos a las pruebas de la FCC y la CE y es la primera vez que lo hago. Es una electrónica basada en Arduino que funciona con un cristal de 16MHz con un controlador de Ethernet que funciona con un cristal de 25MHz y un módulo de radio RFM12B de 433 MHz. El módulo de radio, por lo que puedo decir, no tiene un ID de la FCC, pero han publicado datos en su sitio web que sugieren el cumplimiento de los requisitos de la parte 15 de la FCC. Todo es de muy baja potencia aquí, y voy a utilizar una fuente de alimentación de pared aprobada por los EE.UU. y la UE para proporcionar energía a la placa.

Lo que me preocupa es qué pasa si mis tablas no pasan las pruebas. En el mejor de los casos, si pasa y seguimos adelante, lo que sería estupendo. Pero, sinceramente, me aterra lo que ocurre si falla y no estoy seguro de cómo solucionarlo desde el punto de vista de la ingeniería. He probado las tablas de varias funcionalidades y funciona muy bien, realmente odiaría tener que volver a la mesa de dibujo sobre todo teniendo en cuenta que no voy a realmente saber qué cambios se pueden hacer para solucionarlo.

No tengo personal especializado; básicamente soy yo. Produzco hardware y software de código abierto. La mayoría de la gente adopta un enfoque realmente conservador y pesimista al responder a preguntas como ésta, y no son realmente alentadores ni me apoyan. ¿Puede alguien darme alguna idea de lo que puedo esperar de este proceso, y una experiencia constructiva sobre cómo superar este proceso y resolver los tipos de problemas que pueden surgir?

Todo esto me parece muy poco amigable y prohibitivo. Sé que no soy el único que piensa así. Espero que haya algún miembro de la comunidad que pueda arrojar luz sobre el tema, además de la habitual perspectiva pesimista. Básicamente, quiero estar preparado para la realidad, pero también quiero saber que hay una luz al final del túnel.

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George Puntos 487

Para empezar

Vas a querer algunas cosas si puedes conseguirlas. La primera sería un analizador de espectro con promediación de picos, si no puedes pedir prestado o robar uno de esos, el laboratorio de pruebas tendrá uno. Supongo que podrías intentar usar tu osciloscopio y el modo FFT pero eso no es ni de lejos tan bueno. Entonces si puedes comprarte un set de sondas EMI sniffer, el mio es el 100C de Behive Eelctronics creo que me costó $300. Si no quieres comprar eso, puedes hacer una sonda de hombre pobre tomando tres o cuatro bucles de alambre en una bobina y soldando cada extremo a un solo cable BNC. Pero realmente deberías tener algo para una sonda, porque incluso si no puedes conseguir tu propio analizador he estado en laboratorios donde me dejaron sentarme con mi sonda y su viejo y anticuado analizador de espectro y tratar de depurar mi problema sin cobrarme. Ah, y consigue cinta adhesiva de cobre, es tu amiga :) Ten en cuenta que también puedes alquilarlos por meses si no puedes comprar uno.

También una mirada rápida en ebay muestra que se pueden conseguir analizadores de menos de 1Ghz por unos 1000 dólares

Preparando:

Vale, supongo que no has diseñado tu placa teniendo en cuenta la EMI. Estaría muy bien que tuvieras una placa de 4 capas, bien desacoplada, con la alimentación y la tierra en el centro, sin trazas que pasen por encima de planos divididos, etc. Si no lo tienes, entonces deberías sopesar seriamente el coste del tiempo de la cámara de pruebas frente al de volver a hacer la placa. ¿Quizás tu diseño pueda soportar un reloj de espectro extendido? Si es así, ¡utilízalo! Sólo estoy tratando de señalar que cualquier cosa que hagas por adelantado puede ahorrarte mucho dinero cuando llegue el momento de la certificación.

Conozca sus especificaciones:

Para que la FCC te autorice, tendrás que pasar las pruebas de radiador intencional de 433Mhz, y de radiador no intencional de Clase B. Básicamente, van a escanear todas las frecuencias que tu placa emite y luego te mostrarán si estás por encima de los niveles permitidos. Te ayudará conocer las reglas al entrar, así que aquí hay algunos enlaces a lo que necesitarás.

Revisión:

Una de las cosas buenas de la mayoría de los laboratorios de certificación es que cuentan con expertos que pueden revisar tu diseño y tu disposición para señalar posibles áreas problemáticas, pero no esperes poder confiar en ellos para resolver tus problemas. Te aconsejo que vayas con la actitud de que realmente no sabes lo que estás haciendo en términos de cumplimiento. Pide ayuda y escucha todo lo que puedas. No sé a dónde piensas ir pero aquí hay algunos sitios que he utilizado:

También he recurrido a pequeños lugares independientes. Todos ellos pueden ayudarte, pero a mí me gusta elegir un lugar cercano para poder colarme cuando lo necesito, nadie quiere un viaje de dos horas cada día mientras trabaja en un problema de emisiones. Además, a veces otras personas terminan temprano y puedes entrar por medio día a mitad de precio, lo cual es bueno cuando tienes un presupuesto.

Su primer día de emisiones radiadas:

Ok es tu primer día vas a hacer un pre-escaneo porque no tienes idea si vas a pasar o no. Por supuesto, has traído tu producto al laboratorio, y si necesitas algún cable has traído versiones "realmente largas" de los mismos. Si necesitas un cable USB para depurar será mejor que tengas uno largo porque va a ir bajo el suelo y a una larga distancia hasta una sala fuera de la cámara. Van a poner tu producto en la cámara en una mesa giratoria, vas a ponerlo en marcha y luego cerrarán la puerta.

Chamber

Ahora esta parte toma un poco, ellos van a rotar tu tarjeta alrededor mientras mueven su antena receptora hacia arriba y hacia abajo. Lo que obtendrás al final es un conjunto de gráficos de diferentes posiciones que muestran la amplitud/frecuencia que tu tarjeta irradia. También habrá una línea, si cruzas la línea fallas, si no la cruzas pasas. Lo más probable es que en tu primer intento falles, no te preocupes, eso pasa siempre.

The line

AHHHH He fallado, ¿ahora qué?

Vale que has fallado, pero tienes este mapa tan chulo que básicamente te muestra dónde estás fallando. Tal vez es algo obvio como la frecuencia exacta de su micro está funcionando en. O menos obvio como por qué estoy fallando a 1.34Mhz?? Ahora esto se convierte en un proceso de depuración como cualquier otro. Ten en cuenta que en su forma más simplista la radiación es causada por la corriente que fluye en un bucle. Eso crea campos EM, esos campos irradian fuera de tu placa y la FCC se enfada. Tu trabajo es localizar estas fuentes de ruido y aplastarlas.

Por eso te hice fabricar o conseguir una sonda, ahora puedes volver a esa cámara con la sonda y el analizador y mover lentamente la sonda alrededor de tu tarjeta hasta encontrar ese maldito 1,34Mhz. Dividir y concurrir es el nombre del juego. En las tarjetas más complejas puedes tener el lujo de apagar partes o arrancar cosas y volver a probar. Digamos que encuentras que un opamp parece ser la fuente de tu ruido. Bueno, desolda y escanea de nuevo, al menos eso te dirá la fuente. Cosas como los relojes, los buses y especialmente los cables externos son grandes fuentes de radiación (al igual que las placas diseñadas apresuradamente).

Básicamente, lave y repita hasta que tenga una idea de la procedencia de sus emisiones.

Arreglarlo:

Volveré a prepararme, porque todo lo que hayas podido hacer va a ser menos dinero y menos doloroso que lo que vas a intentar ahora. Hay tantas causas y arreglos posibles, que sería imposible enumerarlos todos. Algunas cosas que puedes probar son usar tu cinta de cobre para cubrir un componente (o tu placa) y conectarlo a tierra. Entonces escaneando de nuevo, esto es como tener un escudo en tu placa ya. Podrías tratar de bajar la velocidad de los bordes de los relojes o de las líneas seriales si parece que proviene de eso. Tal vez cortar y redirigir una señal ayude. Los cables externos son siempre una lucha. Tal vez quieras probar con perlas de ferrita con clip, u otras soluciones allí. Su laboratorio debe tener un montón de juguetes para jugar, así como una variedad de tapas, resistencias y otras cosas extrañas para probar. Mi consejo sería ir un día a buscar el escáner y tratar de aislar las cosas. Luego pide ayuda en el laboratorio y vuelve aquí a pedir más ayuda.

Después de cada cambio escanéelo con su sonda sniffer, esto es algo que también puede hacer en su oficina / casa si tiene el equipo. Usted puede trabajar en la reducción de ese nivel de emisión durante todo el día y cuando usted piensa que tiene que volver a la cámara de nuevo. Esto mantiene al jefe alejado de los costos, o mantiene su nivel de estrés bajo si usted es el jefe.

No tengas miedo:

La primera vez siempre da miedo, he tenido ingenieros júnior que se han quedado atascados en las pruebas durante días tratando de entender las cosas. Eso puede ser un escenario de pesadilla cuando esos 1200 dólares al día salen de tu bolsillo. Si te tomas tu tiempo y divides y conquistas deberías ser capaz de conseguirlo. No tengas miedo de pedir más consejos una y otra vez. Si pudiera conseguir la mitad de las cosas que hemos conseguido, entonces puedes conseguir tu tabla.

En cuanto al espectro de la difusión:

Si su placa puede soportarlo, considere la posibilidad de utilizar una fuente de reloj de espectro ensanchado en lugar de la que utiliza actualmente. Un reloj SS básicamente hace oscilar la frecuencia del reloj principal hacia adelante y hacia atrás un poco. Esto ayuda porque la FCC no mide la amplitud del pico, sino el cuasi-pico, que es una forma de promediar. Así que por wobbilng alrededor de usted bajar la amplitud media de sus emisiones. La mayoría de mis diseños de consumo utilizan esto ya que siempre estábamos en cajas de plástico.

Cajas metálicas / Cubiertas:

Siempre se puede blindar el producto de una forma u otra. La mayoría de los productos de consumo baratos vienen en cajas de plástico, y la mayoría de los pequeños tableros de dev están al aire libre. Sin embargo, muchos productos vienen en algún tipo de caja o recinto metálico o tienen partes individuales en la placa que están protegidas. Si alguna vez has desmontado algún aparato electrónico, sin duda habrás visto partes o secciones de un circuito con una pequeña caja metálica con agujeros que lo rodea. Puedes jugar con un poco de cinta de cobre o papel de aluminio al depurar para ver si eso ayuda. Sólo asegúrate de ponerlo a tierra y de no hacer ningún cortocircuito. Yo suelo poner Kapton o alguna otra cinta y luego pongo mi cinta de cobre sobre eso.

Volviendo a la preparación una vez más, a menudo es una buena idea si puedes dejar espacio y conexiones GND alrededor de las partes o secciones del circuito para que puedas añadir fácilmente una jaula más tarde si tienes que hacerlo. De esta forma, si te quedas atascado en el último momento, al menos no tendrás que volver a empezar. Muchas veces las cosas que se solucionan con una jaula podrían solucionarse con un rediseño cuidadoso, pero no siempre.

cage pic

Radiador intencional:

Si tienes que pasar por esto es más gasto y más dolor de cabeza... :) Mi consejo para tu primera vez, ya que vas a usar un módulo de todas formas, es que si el módulo más la antena que estás usando no está precertificada, entonces elige otra. ¿Por qué gastar tu dinero depurando su placa? Para mí ese es el objetivo de comprar un módulo, de lo contrario lo haría yo mismo. Si decides no hacerlo, entonces esta prueba va a ser similar a la anterior pero ahora van a estar mirando cómo irradia tu producto, si está dentro de la potencia permitida, si no interfiere con las bandas adyacentes, etc. Seguro que alguien de aquí puede explicar este proceso mejor que yo. Sólo lo he hecho una vez con ayuda.

Emisiones conducidas:

Supongo que estás utilizando una fuente de alimentación de tipo vermicular y no te conectas a la red eléctrica directamente. Si es así, debería ser mucho más fácil pasar la prueba de emisiones conducidas. La mayoría de los fabricantes proporcionan enchufes que al menos pasan la parte conducida de la prueba de emisiones, y si el tuyo no lo hace prueba con otro enchufe :) (gracias a @dext0rb por señalarlo)

Seguro que se me han escapado algunas cosas, así que si tienes preguntas házmelo saber. Estaré encantado de intentar ayudarte en tu primera vez. Estoy seguro de que otros chicos también intervendrán. Es un área compleja, pero nada que temer.

8voto

user13107 Puntos 313

Aaah sí, estar en el fondo de una empinada curva de aprendizaje.

El mejor lugar para empezar es uno de los excelentes libros para el nivel de sistema EMI/RFI - Henry Ott es una buena referencia conocida. Howard Johnson también tiene una excelente serie web.

El tiempo en la cámara de pruebas es caro, pero se puede aprender mucho allí. Hay cosas que puedes hacer con antelación para asegurarte de que ya has empezado a ramonear. He utilizado detectores manuales de Credence Technologies En primer lugar, las pequeñas antenas de bucle en los analizadores de espectro, etc., en mi propio laboratorio.

También es importante entender las firmas de Fourier de las señales.

Lo que hay que saber:

  • La radiación se produce a partir de los bordes, ralentizarlos ayudará.
  • Se necesita tanto una fuente/excitación como un medio (antena) para que se produzca la radiación.
  • Las antenas pueden adoptar muchas formas en el tablero. Basadas en el campo magnético/eléctrico.
    • Las emisiones excitadas por el campo magnético pueden controlarse cambiando el área del bucle, es decir, agrupando los cables.
  • A menudo, la radiación se produce en el cable de la fuente de alimentación, simplemente porque tiene la longitud suficiente para actuar como una antena.

Los técnicos son casi siempre muy serviciales y pueden ayudar con diferentes configuraciones de pastillas y con el objetivo de aislar áreas y modos y tendrán un stock de perlas de ferrita para ayudar a aislar los cables. etc. Contrátelos con antelación y, cuando vaya a las instalaciones, hable con ellos para ver con cuál puede trabajar.

6voto

Eric Allam Puntos 317

Muchas instalaciones ofrecen pruebas de preconformidad, cuyo objetivo es eliminar los problemas de diseño en un proceso ligeramente menos formal que suele ser menos costoso por hora que las pruebas de conformidad completas. Se realizarán algunas pruebas, se tomarán algunas medidas y, a continuación, los ingenieros de la instalación discutirán las formas en que su circuito podría mejorarse si no cumple con la conformidad. Si puede realizar inmediatamente los cambios en su placa (por ejemplo, cambiar los valores de los filtros de entrada), las pruebas se pueden volver a realizar durante el tiempo de prueba asignado. El proceso es mucho más amigable de lo que se imagina: las instalaciones de ensayo quieren que su producto sea conforme y son un gran recurso para ayudarle a conseguirlo.

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