6,471 matches
-
apar radiații electromagnetice ce pot duce la perturbarea echipamentelor electronice și, deci, și a sistemelor embedded. Aceste perturbații pot fi descărcări electrostatice sau radiații electromagnetice emise de alte echipamente electrice sau electronice. De asemenea, sistemele embedded emit în timpul funcționării radiații electromagnetice ce pot deranja alte echipamente sensibile. Normele în vigoare impun testarea radiațiilor emise și a imunității la perturbații externe a oricărui echipament electronic. Aceste aspecte Țin de domeniul compatibilității electromagnetice (CEMĂ. Fără a fi o descriere teoretică a problemelor CEM
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
sau electronice. De asemenea, sistemele embedded emit în timpul funcționării radiații electromagnetice ce pot deranja alte echipamente sensibile. Normele în vigoare impun testarea radiațiilor emise și a imunității la perturbații externe a oricărui echipament electronic. Aceste aspecte Țin de domeniul compatibilității electromagnetice (CEMĂ. Fără a fi o descriere teoretică a problemelor CEM, capitolul de față prezintă dezvoltatorului de aplicații embedded tehnicile și mecanismele de rezolvare a aspectelor CEM tipice acestor sisteme. 7.1. Descărcările electrostatice Acumularea de sarcină pe suprafața unui corp
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
la descărcări electrostatice apărute în timpul fabricării lui sau montării pe un modul electronic se folosesc mai multe modele -HBM - Human Body Model și CDM - Charged Device Model. Figura 7.1. Schema echivalentă a modelului HBM ([24]Ă Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 167 Schema echivalentă a acestor modele este în figura 7.1, cu modificarea valorii componentelor pentru CDM. Pentru testarea ESD a echipamentelor electronice la nivel de sistem, cerințele sunt mult mai dure
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
la ESD în timpul producției și asamblării. În figura 7.1 se prezintă formele impulsurilor de descărcare electrostatică pentru cele trei modele importante, HBM și CDM la nivel de dispozitiv și IEC la nivel de sistem ([24]Ă. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 168 Figura 7.2 Impulsurile de descărcare electrostatică standard la modelele CDM, HBM și IEC Strategiile de protecție la nivel de sistem pentru evitarea descărcărilor electrostatice Țin seama de construcția mecanică, cerințele
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
intrare în sistem a descărcării electrostatice și proiectarea carcasei astfel încât să se minimizeze orice descărcare directă sau indirectă. Figura 7.3 prezintă diferite tipuri de carcase și posibilele descărcări electrostatice ce pot să apară în cazul lor. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 169 Figura 7.3 Descărcări electrostatice în diferite soluții constructive de carcase Cazul (aă reprezintă situația ideală în care carcasa conductivă este ecranată și împământată corespunzător. Descărcările electrostatice nu au nici o influență
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
bloc conductiv al sistemului iese prin carcasă iar descărcarea electrostatică este cuplată în sistem prin acest bloc. O proiectare judicioasă ar lua în considerare ecranarea acestui bloc pentru minimizarea efectului descărcării electrostatice. Cazul (că prezintă o descărcare electrostatică indirectă: câmpurile electromagnetice generate intră în sistem prin găurile din carcasă. Aceste câmpuri pot induce tensiuni/curenți în circuitele interne sau cablurile sistemului (cuplaj cu sistemulă. Minimizarea efectului de cuplaj se face prin creșterea distanței dintre găurile din carcasă și electronica (plăci de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
cablurile sistemului (cuplaj cu sistemulă. Minimizarea efectului de cuplaj se face prin creșterea distanței dintre găurile din carcasă și electronica (plăci de cablaj imprimat, cabluriă sistemului. Cazul (dă reprezintă o descărcare directă pe cabluri care, la rândul lor, generează câmpuri electromagnetice în sistem. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 170 Cazul (eă reprezintă o descărcare secundară de la un element de metal izolat al carcasei care cuplează cu sistemul. Cazul (fă reprezintă o descărcare electrostatică în
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
efectului de cuplaj se face prin creșterea distanței dintre găurile din carcasă și electronica (plăci de cablaj imprimat, cabluriă sistemului. Cazul (dă reprezintă o descărcare directă pe cabluri care, la rândul lor, generează câmpuri electromagnetice în sistem. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 170 Cazul (eă reprezintă o descărcare secundară de la un element de metal izolat al carcasei care cuplează cu sistemul. Cazul (fă reprezintă o descărcare electrostatică în apropierea carcasei de plastic care generează
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 170 Cazul (eă reprezintă o descărcare secundară de la un element de metal izolat al carcasei care cuplează cu sistemul. Cazul (fă reprezintă o descărcare electrostatică în apropierea carcasei de plastic care generează un câmp electromagnetic. Păstrarea unei distanțe suficiente între carcasa non conductivă și electronica din interior ajută la minimizarea efectelor acestui câmp electromagnetic. Deschiderile în carcasă reprezintă o problemă pentru protecția la descărcări electrostatice. Următoarele reguli de proiectare a carcaselor ajută la minimizarea influențelor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
al carcasei care cuplează cu sistemul. Cazul (fă reprezintă o descărcare electrostatică în apropierea carcasei de plastic care generează un câmp electromagnetic. Păstrarea unei distanțe suficiente între carcasa non conductivă și electronica din interior ajută la minimizarea efectelor acestui câmp electromagnetic. Deschiderile în carcasă reprezintă o problemă pentru protecția la descărcări electrostatice. Următoarele reguli de proiectare a carcaselor ajută la minimizarea influențelor descărcărilor electrostatice și interferențelor electromagnetice cuplate la sistem prin carcasă: Utilizarea carcaselor cu pereți conductori ce asigură cale de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
între carcasa non conductivă și electronica din interior ajută la minimizarea efectelor acestui câmp electromagnetic. Deschiderile în carcasă reprezintă o problemă pentru protecția la descărcări electrostatice. Următoarele reguli de proiectare a carcaselor ajută la minimizarea influențelor descărcărilor electrostatice și interferențelor electromagnetice cuplate la sistem prin carcasă: Utilizarea carcaselor cu pereți conductori ce asigură cale de scurgere a sarcinilor electrice spre masă; această cale directă trebuie să fie scurtă și de inductanță scăzută. La carcasele din plastic sau alte materiale izolatoare trebuie
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
puțin periculoasă la carcasele de metal, pentru că descărcarea s-ar face în metal și nu în LED-uri sau LCD. Descărcarea poate fi evitată prin utilizarea de panouri de protecție deasupra elementelor indicatoare, după cum se prezintă în Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 171 figura 7.4. De asemenea, se recomandă reducerea aperturii deschiderilor din carcasă pentru a minimiza cuplajele ESD sau de zgomot electromagnetic prin deschideri în sistem, conform figurii XXX. Proiectarea judicioasă a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
deasupra elementelor indicatoare, după cum se prezintă în Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 171 figura 7.4. De asemenea, se recomandă reducerea aperturii deschiderilor din carcasă pentru a minimiza cuplajele ESD sau de zgomot electromagnetic prin deschideri în sistem, conform figurii XXX. Proiectarea judicioasă a cablajului imprimat crește semnificativ imunitatea sistemului la descărcări electrostatice. Regulile de proiectare contra ESD sunt similare celor pentru reducerea interferențelor electromagnetice analizate în secțiunea anterioară XXX a acestui capitol dar
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
carcasă pentru a minimiza cuplajele ESD sau de zgomot electromagnetic prin deschideri în sistem, conform figurii XXX. Proiectarea judicioasă a cablajului imprimat crește semnificativ imunitatea sistemului la descărcări electrostatice. Regulile de proiectare contra ESD sunt similare celor pentru reducerea interferențelor electromagnetice analizate în secțiunea anterioară XXX a acestui capitol dar pot fi menționate și câteva specifice combaterii ESD: Plasarea circuitelor sensibile la ESD în centrul plăcii, departe de margini, de cabluri, conectoare și circuitul de alimentare. Utilizarea de componente care să
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
5 Protecția contra ESD a unui sistem cu microcontroler Toate elementele prezentate sunt susceptibile la ESD și trebuie protejate în mod corespunzător pentru ca sistemul să poată trece testele ESD cerute de diferitele certificări necesare lansării pe piață. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 172 Concret, pentru protecția la descărcările electrostatice și supratensiunile de pe linia de alimentare s-au prevăzut un dispozitiv de clampare de tip TVS și un condensator de decuplare în paralel cu alimentarea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
limitează semnificativ impulsurile de curent produse de descărcarea electrostatică. Protecția contra fenomenelor ESD cuplate cu sistemul prin afișorul cu cristale lichide se face prin conectarea între afișor și microcontroler a unor rezistoare de valoare medie (1kOhm ... 10kOhmă. 7.2. Perturbații electromagnetice în sistemele embedded O situație specială apare în cazul electronicii auto. Echipamentele trebuie să suporte o gamă largă de temperaturi, să fie imune la impulsurile electromagnetice produse de instalația de aprindere și, problema cea mai mare, să reziste la impulsurile
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
afișor și microcontroler a unor rezistoare de valoare medie (1kOhm ... 10kOhmă. 7.2. Perturbații electromagnetice în sistemele embedded O situație specială apare în cazul electronicii auto. Echipamentele trebuie să suporte o gamă largă de temperaturi, să fie imune la impulsurile electromagnetice produse de instalația de aprindere și, problema cea mai mare, să reziste la impulsurile tranzitorii de pe linia de alimentare, cauzate de comutarea diferitelor sarcini inductive din automobil sau de schimbarea bruscă a sarcinii alternatorului (efectul „load dump”Ă. În acest
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Impuls tranzitoriu pe linia de alimentare a autoturismului cauzat de modificarea sarcinii alternatorului O situație similară apare la oprirea instalației de aprindere, când pe linia de alimentare pot apărea supratensiuni de -40V ... -100V pe perioade de ordinul Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 173 100 microsecunde. Protecția contra acestor impulsuri se face cu dispozitive TSD - transient Supressor Device Figura 7.7 Protecția sistemelor embedded din autoturism contra impulsurilor tranzitorii pe linia de alimentare cu dispozitive
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
embedded 173 100 microsecunde. Protecția contra acestor impulsuri se face cu dispozitive TSD - transient Supressor Device Figura 7.7 Protecția sistemelor embedded din autoturism contra impulsurilor tranzitorii pe linia de alimentare cu dispozitive TSD ([6]Ă Reducerea emisiilor de radiații electromagnetice la anumite frecvențe sau benzi de frecvență se poate face folosind tehnici de împrăștiere a spectrului semnalelor de tact ale microprocesoarelor și memoriilor. Microprocesoarele și microcontrolerele moderne dispun de generatoare de tact configurabile care permit variația frecvenței semnalului de tact
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Spread Spectrum cu variație liniară sau aleatoare a frecvenței ([23]Ă. Figura 7.8 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația aleatoare a frecvenței semnalului de tact al unui microcontroler Creșterea gradului de împrăștiere a frecvenței determină reducerea energiei Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 174 electromagnetice radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Ă. Figura 7.8 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația aleatoare a frecvenței semnalului de tact al unui microcontroler Creșterea gradului de împrăștiere a frecvenței determină reducerea energiei Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 174 electromagnetice radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
gradului de împrăștiere a frecvenței determină reducerea energiei Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 174 electromagnetice radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor electromagnetice emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor electromagnetice emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de cablaj imprimată, respectând un set de reguli de rutare. Un unghi drept într-un traseu de cablaj imprimat produce mai multe radiații
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de cablaj imprimată, respectând un set de reguli de rutare. Un unghi drept într-un traseu de cablaj imprimat produce mai multe radiații electromagnetice pentru că se modifică impedanța caracteristică a liniei (crește capacitatea în zona discontinuității de tip colȚĂ și apar reflexii ale semnalului. Aspecte teoretice detaliate ale acestui fenomen pot fi studiate în [68]. Se recomandă evitarea schimbărilor de direcție ale traseelor la
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
la 90 de grade și înlocuirea lor cu două colțuri la 45 de grade, conform figurii 7.10. Pentru minimizarea schimbării de impedanță a traseului, cea mai bună soluție ar fi un cot curbat (cazul din dreaptaă. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 175 Figura 7.10 Rutarea corectă a traseelor semnalelor sensibile în scopul evitării modificării impedanței([37]Ă Alte reguli de rutare ar fi separarea traseelor ce vehiculează semnale rapide (de exemplu semnalul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]