Pruebas FCC y CE / Resolución de fallas


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Estoy pensando seriamente (prácticamente comprometido) en llevar uno de mis productos a través de pruebas de FCC y EC y es la primera vez que lo hago. Es una electrónica basada en Arduino que funciona con un cristal de 16MHz con un controlador 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 una identificación 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. Aquí todo tiene una potencia bastante baja, y utilizaré una fuente de alimentación de verrugas de pared aprobada por EE. UU. Y la UE para proporcionar alimentación a la placa.

Entonces, ¿qué me preocupa es qué sucede si mis tableros no pasan las pruebas? El mejor caso es que pasa y seguimos adelante, lo que sería genial. Pero estoy realmente sinceramente aterrorizado de lo que sucede si falla y no estoy seguro de cómo solucionarlo desde un punto de vista de ingeniería. He probado las diversas funcionalidades de los tableros y funciona muy bien, realmente odiaría tener que volver al tablero de dibujo, especialmente dado que realmente no sabré qué cambios podrían hacerse para solucionarlo.

No tengo un personal especializado; Básicamente soy solo yo. Estoy produciendo hardware y software de código abierto. La mayoría de las personas adoptan un enfoque realmente conservador y pesimista cuando responden preguntas como esta no son realmente alentadoras o de apoyo. ¿Alguien puede darme una idea de qué 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 realmente antipático y prohibitivo. Sé que no soy el único que se siente así. Espero que haya algunos miembros de la comunidad que puedan arrojar luz sobre esto, además de la habitual perspectiva de pesimismo. Básicamente quiero estar preparado para la realidad, pero quiero saber que también hay una luz al final del túnel.


Si tiene acceso a un analizador de espectro, puede comprar o construir algunas sondas para probar su producto antes de llevarlo a una instalación de prueba.
dext0rb

@dextorb Desafortunadamente no tengo un analizador de espectro ...
vicatcu

55
Alquile uno, no es costoso y ahorra tiempo en las instalaciones de prueba.
marcador de posición el

¿Están todas las tablas fuera del estante (es decir, Arduino y escudos)?
tcrosley

@tcrosley no mis propios derivados y originales ...
vicatcu

Respuestas:


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Para comenzar

Vas a querer algunas cosas si puedes conseguirlas. Primero sería un analizador de espectro con un promedio de pico de quazi, si no puede pedir prestado o robar uno de esos, el laboratorio de pruebas tendrá uno. Supongo que podría intentar usar su alcance y el modo FFT, pero eso no es tan bueno. Entonces, si puede comprarse un juego de sondas sniffer EMI, el mío es el 100C de Behive Eelctronics, creo que me costó $ 300. Si no desea comprar eso, puede hacer una sonda de hombre pobre tomando tres o cuatro bucles de cable en una bobina y soldando cada extremo a un solo cable BNC. Pero realmente debería tener algo para una sonda, porque incluso si no puede obtener su propio analizador, he estado en laboratorios donde me dejaron sentarme con mi sonda y su antiguo analizador de espectro obsoleto e intentar depurar mi problema sin cargarme .

También un vistazo rápido a eBay muestra que puede obtener analizadores de menos de 1 Ghz por alrededor de $ 1000

Preparación:

Ok, supongo que no diseñaste tu placa con EMI en mente. Sería realmente bueno si tuvieras un buen tablero de 4 capas, bien desacoplado, con potencia y gnd en el medio, sin rastros que pasen sobre planos divididos, etc. Si no lo haces, deberías sopesar seriamente el costo del tiempo de la cámara de prueba VS respinning tu tabla. ¿Quizás su diseño puede soportar un reloj de amplio espectro? ¡Si es tan genial úsalo! Solo estoy tratando de señalar que cualquier cosa por adelantado que haga puede ahorrarle mucho dinero cuando llegue el momento de la certificación.

Conoce tu especificación:

Para eliminar la FCC, necesitará pasar las pruebas de radiador intencional de 433Mhz y el radiador no intencional de Clase B Básicamente, van a escanear todas las frecuencias que su placa emite y luego le mostrarán si está por encima de los niveles permitidos. Ayudará si conoce las reglas, así que aquí hay algunos enlaces a lo que necesitará.

Revisión:

Una de las cosas buenas de la mayoría de los laboratorios de certificación es que tienen expertos allí que pueden revisar su diseño y su diseño para señalar posibles áreas problemáticas, pero no espere poder confiar en ellos para resolver sus problemas por usted. Solo te aconsejaría que entres 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 lugares que he usado:

También he usado pequeños lugares independientes. Todos pueden ayudarlo, pero me gusta elegir un lugar cercano para poder colarse cuando lo necesite, nadie quiere un viaje de dos horas todos los días mientras trabaja en un problema de emisiones. Además, a veces otras personas terminan temprano y puedes ingresar por medio día a mitad de precio, lo cual es bueno cuando tienes un presupuesto limitado.

Tu primer día de emisiones radiadas:

Ok, es tu primer día que vas a hacer un escaneo previo porque no tienes idea si pasarás o no. Por supuesto, ha traído su producto al laboratorio, y si necesita cables, ha traído versiones "realmente muy largas" de ellos. Si necesita un cable USB para depurar, será mejor que tenga uno largo porque está debajo del piso y a cierta distancia de una habitación fuera de la cámara. Pondrán su producto en la cámara sobre una mesa giratoria, lo pondrán en funcionamiento y luego cerrarán la puerta.

Cámara

Ahora, esta parte lleva un poco, van a rotar su tarjeta mientras mueven su antena receptora hacia arriba y hacia abajo. Lo que obtendrá al final es un conjunto de gráficos de diferentes posiciones que muestran la amplitud / frecuencia que irradia su tarjeta. También habrá una línea, si cruzas la línea fallas, no pasas. Lo más probable es que en su primer intento vaya a fallar, no se preocupe, sucede todo el tiempo.

La línea

AHHHH Fallé ahora ¿qué ?:

Ok, fallaste, pero tienes este mapa genial que básicamente te muestra dónde estás fallando. Tal vez sea algo obvio como la frecuencia exacta a la que se ejecuta su micro. ¿O menos obvio como por qué estoy fallando a 1.34Mhz? Ahora esto se convierte en un proceso de depuración como cualquier otra cosa. Tenga 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 de su tablero y la FCC se enoja. Su trabajo es localizar estas fuentes de ruido y aplastarlas.

Es por eso que te hice fabricar u obtener una sonda, ahora puedes volver a esa cámara con la sonda y el analizador y, lentamente, mover la sonda alrededor de tu tarjeta hasta que encuentres esos malditos 1.34Mhz. Dividir y concurrir es el nombre del juego. En tableros más complejos, puede darse el lujo de apagar piezas o extraer cosas y probar nuevamente. Digamos que encuentra que un opamp parece ser la fuente de su ruido. Bueno, desoldéquelo y escanee nuevamente, al menos eso le dirá la fuente. Cosas como relojes, autobuses y especialmente cables externos son excelentes fuentes de radiación (al igual que las placas diseñadas rápidamente).

Básicamente, lave y repita hasta que tenga una idea de dónde provienen sus emisiones.

Arreglando lo:

Volveré a preparar otra vez, porque cualquier cosa que puedas haber hecho será menos dinero y menos doloroso de lo que intentarás ahora. Hay tantas causas posibles y soluciones, y sería imposible enumerarlas todas. Algunas cosas que puede probar son usar su cinta de cobre para cubrir un componente (o su placa) y conectarlo a tierra. Luego escaneando de nuevo, esto es como tener un escudo en su tablero ya. Podría intentar reducir las velocidades de borde de los relojes o líneas en serie si parece que proviene de eso. Quizás cortar y cambiar el ruteo de una señal ayudará. Los cables externos son siempre una lucha. Es posible que desee probar el clip en cuentas de ferrita 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 por un día a escanear e intentar aislar las cosas. Luego pida ayuda en el laboratorio y regrese aquí y pida más ayuda.

Después de cada cambio, escanee con su sonda sniffer, esto también es algo que puede hacer en su oficina / hogar si tiene el equipo. Puedes trabajar para reducir ese nivel de emisión todo el día y cuando creas que lo tienes, vuelve a la cámara nuevamente. Mantiene al jefe alejado de los costos o mantiene bajo el nivel de estrés si usted es el jefe.

No tengas miedo:

La primera vez siempre da miedo, he tenido a los ingenieros de Jr. atascados en las pruebas durante días tratando de resolver las cosas. Ese puede ser un escenario de pesadilla cuando esos $ 1200 por día salen de su bolsillo. Si solo se toma su tiempo y divide y vence, debería poder obtenerlo. No tenga miedo de pedir más consejos una y otra vez. Si pudiera obtener la mitad de las cosas por las que hemos pasado, entonces puedes pasar tu tabla.

En espectro extendido:

Si su tablero puede manejarlo, considere usar una fuente de reloj de amplio espectro en lugar de lo que usa hoy. Un reloj SS tambalea un poco la frecuencia del reloj principal. Esto ayuda a que la FCC no mida su amplitud máxima sino su cuasi pico, que es una forma de promediar. Entonces, al moverse a su alrededor, disminuya la amplitud promedio de sus emisiones. La mayoría de mis diseños de consumo usan esto ya que siempre estuvimos en cajas de plástico.

Cajas de metal / Sheilding:

Siempre puede esquilar su producto de una forma u otra. La mayoría de los bienes de consumo baratos están en cajas de plástico, y la mayoría de los pequeños paneles de desarrollo están al aire libre. Sin embargo, muchos productos vienen en algún tipo de caja o caja de metal o tienen partes individuales en el tablero que están cubiertas. Si alguna vez ha desgarrado algunos componentes electrónicos, entonces sin duda ha visto partes o secciones de un circuito con una pequeña caja de metal con agujeros en él. Puede jugar un poco con cinta de cobre o papel de aluminio al depurar para ver si eso ayuda. ¡Solo asegúrate de ponerlo a tierra, y no corto nada! Normalmente pongo 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 puede dejar espacio y conexiones GND alrededor de partes o secciones de circuito para que pueda agregar fácilmente una jaula más tarde si es necesario. De esa manera, si te quedas atascado en el último minuto, al menos no tendrás que respirar. Muchas veces, las cosas que se pueden resolver con una jaula se pueden resolver con un cuidadoso rediseño, pero no siempre.

foto de la jaula

Radiador intencional:

Si tiene que pasar por esto, es más costoso y más doloroso en el ... :) Mi consejo por primera vez ya que está usando un módulo de todos modos es si el módulo más la antena que está usando no precertificado, luego elija otro. ¿Por qué gastar su dinero depurando su tablero? Para mí, ese es el objetivo de comprar un módulo; de lo contrario, lo haría yo mismo. Si decide no hacerlo, entonces esta prueba será similar a la anterior, pero ahora verán cómo irradia su producto, si está dentro de la potencia permitida, no interfiere con las bandas adyacentes, etc. Estoy seguro Alguien aquí puede explicar este proceso mejor que yo. Solo lo hice una vez con ayuda.

Emisiones conducidas:

Asumiré que está utilizando una fuente de alimentación de tipo verruga de pared y no se conecta a la red eléctrica directamente. Si es así, eso debería facilitarle mucho la aprobación de 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 suyo no prueba otro enchufe :) (gracias a @ dext0rb por señalarlo)

Estoy seguro de que me he perdido 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 no hay nada que temer.


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Pregunta rápida sobre emisiones conducidas: si usa una verruga de pared, ¿no necesita pruebas conducidas? ¿Se realiza solo si está construyendo su propio suministro de CA / CC? Tuve que probar un producto PoE y la casa de pruebas dijo que necesitaríamos emisiones conducidas, a pesar de que el adaptador de corriente y el inyector PoE están fuera de nuestro control. Esto fue muy molesto porque terminamos recibiendo un montón de inyectores de PoE y verrugas de la pared y escogiendo los más silenciosos del grupo. Sin embargo, parece irrelevante si el consumidor puede usar cualquier inyector / wallwart en el planeta ...
dext0rb 02 de

Regresé y miré y creo que tienes razón, todavía lo necesitas para la certificación final, pero si usas un enchufe que ya está certificado, eso no debería ser algo de lo que debas preocuparte ... espero que aún sea posible que puedas causar problemas sin embargo. Arreglaré lo que escribí allí
Some Hardware Guy

Voy a necesitar una revisión de lectura y edición. No tenga poder mental en este momento, pero algunos encabezados de sección podrían hacer que este sea un artículo mucho más fácil de morder. Los enlaces a los requisitos también serían buenos, pero eso va mucho más allá de lo que se necesita, si lo hiciera, le daría entre 50 y 500 repeticiones en función de lo exhaustivo que sea (eso es correcto, creo en el soborno) .
Kortuk

Resulta que soy susceptible al soborno, avíseme si estos cambios son buenos.
Some Hardware Guy

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... Tener el suministro de CA / CC dentro de la caja le brinda un nivel más de "aislamiento" antes de que sus corrientes de carga salgan a los largos cables radiantes. Por supuesto, si usa un suministro de CA / CC estándar, debe esperar / exigir que el proveedor lo haya diseñado para que no produzca / acople cargas de corriente cíclica en el cable de alimentación.
El Photon

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Aaah sí, de pie al pie de una empinada curva de aprendizaje.

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

El tiempo de la cámara de prueba es costoso, pero puedes aprender mucho allí. Hay cosas que puede hacer con anticipación para asegurarse de que ya ha comenzado a aumentar. Primero utilicé detectores portátiles de Credence Technologies , antenas de circuito pequeño en los analizadores de espectro, etc. en mi propio laboratorio.

Comprender las firmas de Fourier de las señales también es importante.

Cosas que saber:

  • La radiación se produce fuera de los bordes, lo que ayudará a reducir la velocidad.
  • Necesita tanto una fuente / excitación como un medio (antenas) para que ocurra la radiación.
  • Las antenas pueden tomar muchas formas en el tablero. Campo magnético / campo eléctrico basado.
    • Las emisiones excitadas de campo magnético se pueden controlar cambiando el área del circuito, es decir, agrupando los cables.
  • A menudo, la radiación vuelve a pasar por el cable desde la fuente de alimentación simplemente porque tiene la longitud suficiente para actuar como antena.

Los técnicos casi siempre son muy útiles y pueden ayudar con diferentes configuraciones de recolección y con el objetivo de aislar áreas y modos, y tendrán un stock de cuentas de ferrita para ayudar a aislar los cables. etc. Involúcralos temprano y cuando entres a las instalaciones, charla para ver con quién puedes trabajar.


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Muchas instalaciones ofrecerán pruebas de cumplimiento previo, cuyo objetivo es eliminar los problemas de diseño en un proceso un poco menos formal que a menudo es menos costoso por hora que las pruebas de cumplimiento completo. Realizará algunas pruebas, tomará algunas medidas y luego, con los ingenieros de la instalación, analizará las formas en que su circuito podría mejorarse si no cumple con el cumplimiento. Si puede realizar los cambios de inmediato en su placa (p. Ej., Cambiar los valores del filtro de entrada), las pruebas se pueden volver a ejecutar durante el tiempo de prueba asignado. El proceso es mucho más amigable de lo que imagina: las instalaciones de prueba desean que su producto cumpla con los requisitos y son un gran recurso para ayudarlo a llegar allí.

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