En el dia a dia passen desapercebudes, però les ones electromagnètiques són a tot arreu i influeixen en com es comporten els nostres dispositius. Des del comandament del garatge fins a l'electrònica d'un cotxe modern, es pot veure afectat per interferències si no es dissenyen bé els equips i no es validen en entorns controlats. Aquà entren en joc les proves de compatibilitat electromagnètica en banc, que permeten verificar, amb rigor i repetibilitat, com emeten i com resisteixen les pertorbacions.
Quan parlem d'assajar en banc ens referim a reproduir, al laboratori, condicions reals i normatives per comprovar-ne la immunitat i l'emissiĂł un producte. L'objectiu doble Ă©s clar: per una banda, comprovar que l'equip funciona amb normalitat en sotmetre'l a estĂmuls electromagnètics externs (immunitat conduĂŻda i radiada) i, de l'altra, assegurar que les pertorbacions que genera cap a la xarxa i l'entorn es mantenen per sota dels lĂmits de les normes aplicables (emissiĂł conduĂŻda i radiada). Aquesta validaciĂł Ă©s clau per accedir a mercat i per a la seguretat.
Nota editorial: part de la literatura tècnica sobre aquest tema s'ha difós en els darrers anys; com a mostra, un article de 2023-10-23 va assolir milers de lectures i va consolidar l'interès en assajos d'EMC en banc dins de sectors com ara automoció i electrònica de consum.
Què és l'EMC i per què importa al banc
La compatibilitat electromagnètica (EMC) és la disciplina que estudia la generació, propagació i recepció no desitjada energia electromagnètica. Dos conceptes la vertebren: l'emissió (cosa que un equip “solta” a l'entorn) i la susceptibilitat o immunitat (que és vulnerable a les pertorbacions externes). Al banc, les dues cares s'avaluen amb mètodes, instrumentació i entorns controlats per obtenir resultats repetibles i comparables.
En termes prà ctics, la EMI radiada se sol avaluar entre 30 MHz i 10 GHz (rang dús habitual en marcs regulatoris com el de la FCC), mentre que la EMI conduïda s'analitza des de diversos kHz fins a 30 MHz. Aquestes bandes permeten detectar des de soroll de commutació i harmònics de xarxa fins a emissions d'alta freqüència que podrien pertorbar comunicacions properes.
Tipus d'assaigs d'EMC al banc
Les bateries de prova s'organitzen al voltant de dos blocs principals: emissió (el que genera l'equip) e immunitat (el que és capaç de suportar sense fallar). En un banc ben configurat s'apliquen els perfils d'assaig corresponents, amb monitoratge continu del producte sota prova i dels nivells de camp o tensió injectats.
Assajos d'emissiĂł
- Emissions radiades: verificaciĂł de la energia irradiada a l'ambient per l'equip.
- Emissions conduïdes: mesurament del soroll que el producte injecta a la xarxa elèctrica.
- Harmònics de xarxa: control dels harmònics de corrent generats per cà rregues no lineals.
- Parpelleig (flicker): avaluaciĂł de la fluctuaciĂł de tensiĂł i brillantor causada per variacions de cĂ rrega.
- Potència de pertorbació de rà dio: mesura de la energia pertorbadora radiada en bandes de rà dio.
- Clicks o soroll intermitent: detecciĂł d'esdeveniments de soroll impulsiu de curta durada.
Assajos d'immunitat
- Immunitat radiada: exposició a camps electromagnètics per verificar comportament funcional.
- Immunitat conduĂŻda: injecciĂł de senyals i pertorbacions directament a cables i ports.
- Camps magnètics a freqüència de xarxa: avaluació davant 50 / 60 Hz i els seus efectes en sensors i llaços.
- Transitoris rĂ pids (EFT/Burst): simulaciĂł de rĂ fegues de commutaciĂł entorns industrials.
- Pujades brusques (Surge): descĂ rregues de alta energia per raigs o maniobres de xarxa.
- Caigudes i buits de tensiĂł: verificaciĂł del comportament davant de dips i interrupcions de xarxa.
- DescĂ rregues electrostĂ tiques (ESD): impactes de cĂ rrega estĂ tica en contacte o per aire.
El darrer propòsit d'aquestes proves Ă©s doble: determinar la resposta funcional del producte davant de pertorbacions externes i constatar que les seves emissions se situen per sota dels lĂmits normatives vigents. Sense aquest segell, vendre un equip a mercats regulats Ă©s senzillament inviable.
Bancs de prova EMC per a E-Drives en vehicles elèctrics
Els propulsors elèctrics (E-Drives) sĂłn el cor dels vehicles elèctrics, i la seva validaciĂł EMC al banc Ă©s crĂtica per garantir rendiment, seguretat i fiabilitat. Amb bancs especĂfics, se sotmeten a camps, injeccions i escenaris de funcionament que reprodueixen des de maniobres d'acceleraciĂł i frenada fins a transitoris de potència.
Un focus clau és la susceptibilitat: s'avalua quins camps o senyals externs poden afectar l'accionament i si el control, la potència i l'electrònica associada mantenen el servei sense errors. En paral·lel, es mesura la emissió del sistema (radiada i conduïda) per assegurar que no pertorbi altres subsistemes del propi vehicle ni l'entorn.
El compliment normatiu en automoció és exigent, per la qual cosa els bancs d'EMC per a E-Drives s'utilitzen també per verificar conformitat amb està ndards i especificacions de fabricant. Detectar vulnerabilitats en les fases primerenques redueix riscos de redisseny tardà , evita retirades i millora la confiança global de el vehicle.
Hi ha proveïdors especialitzats que ofereixen bancs de prova E-Drive d'última generació per accelerar la validació i elevar la qualitat. Aquest tipus de solucions, com les propostes per empreses dedicades en exclusiva a EMC, busquen aportar equips i metodologia que donin confiança a fabricants i consumidors en un mercat que evoluciona a gran velocitat.
Normes, rangs de mesura i marcs regulatoris
A mĂ©s dels rangs tĂpics de mesura (30 MHz–10 GHz per a radiada i kHz–30 MHz per a conduĂŻda), els assaigs en banc s'alineen amb normatives internacionals i requisits locals. A Europa, la Directiva de Compatibilitat Electromagnètica 2014/30/UE i el marc RED per a rĂ dio estableixen obligacions de disseny i avaluaciĂł per a gran part dels productes electrònics.
Organismes i laboratoris amb reconeixement actuen com Organisme Notificat (NB) i poden emetre opinions o certificacions que faciliten l'accĂ©s al mercat UE, i el seu treball sol ser igualment vĂ lid per a mercats com els EUA, la Xina, el JapĂł o AustrĂ lia. Als Estats Units, la FCC reconeix determinats laboratoris com CAB (Conformity Assessment Body), cosa que implica que els seus resultats s'accepten per a la comercialitzaciĂł en aquest paĂs.
En Ă mbits mĂ©s especĂfics, la famĂlia IEC 61000 defineix mètodes d'assaig i nivells de severitat per emissiĂł i immunitat, i el mĂłn militar i aeroespacial es recolza en estĂ ndards com MIL-STD-461 per a susceptibilitat radiada i conduĂŻda, i en MIL-STD-810 per robustesa ambiental (vibraciĂł, cops, temperatura). L'alineaciĂł amb aquestes referències Ă©s essencial per garantir la comparabilitat i l'acceptaciĂł.
Dins de la validaciĂł RF, l'ecosistema de proves inclou assaigs de OTA (a l'aire) per a antenes i connectivitat, aixĂ com la taxa d'absorciĂł especĂfica (SAR) quan el dispositiu s'utilitza en proximitat al cos. Aquestes proves, encara que no sĂłn purament EMC, complementen el mapa de conformitat reguladora dequips amb rĂ dio.
Automoció: per què la carretera ha d'entrar al laboratori
Un vehicle modern integra una infinitat d'unitats electròniques: sistemes de seguretat activa i passiva, infotainment, connectivitat, sensors dassistència i conducció automatitzada. Han de funcionar sempre, fins i tot en presència de pertorbacions intenses. Per això, els assaigs EMC són obligatoris i recurrents, especialment en automoció.
Amb l'arribada de l'electromobilitat, els inversors i les bateries d'alta potència han elevat el llistó: els camps generats per un tren de potència elèctric poden ser molt més alts que a motors tèrmics. A més, la severitat de les pertorbacions varia amb velocitat, cà rrega, acceleració i frenada. Tot això exigeix ​​nous perfils de prova, més realistes i ben definits.
La connectivitat embarcada afegeix una altra capa: accĂ©s per banda ultraampla, 5G, radar automotriu, GNSS i altres rĂ dios conviuen al vehicle. Els bancs d'EMC han de garantir que les emissions del propulsor o altres mòduls no degraden aquests serveis, i que la immunitat del conjunt sigui suficient per mantenir-les funcions crĂtiques.
Assajar a la carretera real és costós i poc repetible, de manera que la indústria aposta per simular el trà nsit i l'entorn electromagnètic al laboratori. Això exigeix ​​cà meres, antenes, acobladors, generadors, cà rregues i un repertori de casos dassaig capaç de seguir el ritme del desenvolupament. Aquesta necessitat afecta fabricants, proveïdors, laboratoris i organismes d'inspecció.
Hi ha xarxes de laboratoris EMC a Europa i als Estats Units que, a mĂ©s, compten amb reconeixements especĂfics de marques d'automociĂł de primer nivell (com GM, JLR, Stellantis, Ford o Hyundai) per assajar sota els seus especificacions pròpies. Aquesta capil·laritat i acreditaciĂł acceleren el time to market i faciliten la planificaciĂł de validacions globals.
Cas tècnic: banc Conical-Plate per a entorns HEMP
Una lĂnia de treball acadèmica especialment interessant Ă©s el disseny de bancs que reprodueixen l'entorn d'un pols electromagnètic de gran altitud (HEMP). Entre les arquitectures viables destaca el banc d'ona guiada tipus Conical-Plate, capaç de generar un camp definit i uniforme per a equips de mida moderada.
En un projecte universitari es va plantejar un banc Conical-Plate conforme al perfil més enèrgic de l'HEMP (E1), referenciant la IEC 61000‑2‑9 per a la modelització i la IEC 61000‑4‑25 en bancs de dimensions reduïdes, juntament amb la prova de susceptibilitat RS105 de MIL‑STD‑461. D'aquesta manera, s'alineen les condicions del banc amb marcs normatius à mpliament acceptats.
Es van desenvolupar dues variants: una amb superfĂcie conductora superior basada en placa d'alumini i una altra formada per cables d'acer, mantenint en tots dos casos les mateixes cotes: 480 cm x 250 cm x 157,5 cm (L x W x H). L'objectiu era comparar uniformitat de camp, eficiència i reproductibilitat dels polsos a la zona de treball.
Els models es van definir i analitzar amb eines de simulació electromagnètica (p. ex., CST Studio Suite) per estudiar propagació, reflexions i distribució espacial del camp elèctric. La validació va incloure la comparació dels parà metres del pols a la zona útil amb els perfils de les normes seleccionades.
Finalment, es van introduir a l'Ă rea de proves cubs de 0,125 mÂł amb diferents caracterĂstiques per avaluar com alteraven el camp generat i l'efecte d'apantallament/aĂŻllament proporcionat per diferents materials i geometries. Aquest enfocament il·lustra com un banc ben dissenyat permet explorar escenaris extrems i garantir robustesa davant de amenaces EM severes.
Beneficis tangibles de bona validaciĂł EMC
Quan un producte supera la bateria d'EMC, el primer avantatge és un funcionament fiable: es minimitzen errors inexplicables al camp deguts a RFI i s'eviten “efectes rars” quan conviuen diversos equips. Això es tradueix en menys incidències i una experiència d'usuari més sòlida.
El segon avantatge és el compliment regulatori. Molts països exigeixen que els equips demostrin conformitat amb està ndards EMC; ignorar-ho pot derivar en bloquejos de mercat o problemes legals. Passar pel banc amb èxit simplifica el marcatge, la documentació tècnica i l'accés a diverses regions.
El tercer és la qualitat del producte: les proves ajuden a detectar a temps problemes de disseny, rutes d'acoblament no previstes o insuficiència de filtratge i apantallat, abans que sigui car corregir-ho. I de rebot, reforcen la reputació i la confiança del client.
Un exemple prà ctic són els fabricants de tauletes i Panell PC rugeritzats que integren tecnologies avançades de blindatge i filtrat, amb proves profundes d'EMI/EMS per assegurar operació en entorns amb alta activitat electromagnètica. A més, molts d'aquests dispositius acrediten està ndards com MIL-STD-810G o IP65, resistint cops, vibració i entrada d'aigua sense comprometre'n el rendiment.
Serveis, acreditacions i accés a mercats
Els laboratoris d'EMC i RF treballen amb sectors de consum, industrial, metge, automoció, militar i aeroespacial, a més de TIC. Els seus serveis cobreixen des de la preparació d'assajos fins a l'emissió d'informes i certificacions sota marcs locals i internacionals, i també abasten proves OTA i SAR quan el producte integra rà dio.
Alguns centres actuen com Organisme Notificat per a la Directiva 2014/30/UE (EMC) i poden emetre opinions vĂ lides per a RED quan correspon. La condiciĂł de CAB reconegut per la FCC implica que els informes emesos sĂłn acceptats per al mercat nord-americĂ . Aquesta combinaciĂł de rols facilita una ruta de conformitat global per al fabricant.
En automoció, més enllà de les normes horitzontals, molts OEM publiquen especificacions particulars. Disposar de laboratoris reconeguts per marques com GM, JLR, Stellantis, Ford o Hyundai permet assajar directament contra aquests requisits, reduint fricció i temps en l'aprovació de components i sistemes.
Bones prĂ ctiques de disseny i preparaciĂł per al banc
Per arribar a l'assaig amb garanties convĂ© aplicar des del començament principis de EMC by design: rutes de tornada curtes, plĂ nols de massa continus, filtrat ben seleccionat, separaciĂł de dominis analògic/digital, apantallament efectiu i connectivitat de carcasses optimitzada. AixĂ, el banc confirma hipòtesis en lloc de revelar sorpreses.
En la preparació de proves, acordar amb el laboratori la mostra, el mode d'operació, les configuracions de cablatge i els criteris d'acceptació estalvia temps. També és recomanable instrumentar el DUT per monitoritzar senyals clau durant immunitat (per exemple, trames de comunicació o estats del sistema) i poder diagnosticar qualsevol degradació funcional.
Convé planificar iteracions: una primera passada de pre-compliance permet corregir i optimitzar abans de la campanya formal. En molts casos, petits ajustaments de ferretes, filtres, rutes de mall o torretes de massa marquen la diferència en emissió conduïda/radiada i en la robustesa davant ESD, EFT o sorgeix.
Transparència i protecció de dades en la relació amb el laboratori
En els processos de contractaciĂł i contacte amb laboratoris, se sol informar d'aspectes de protecciĂł de dades. De forma tĂpica, el responsable del tractament especifica que la finalitat Ă©s atendre la sol·licitud, que la base jurĂdica Ă©s el consentiment, que no se cedeixen dades a tercers excepte obligaciĂł legal, i que els drets d'accĂ©s, rectificaciĂł i supressiĂł (entre d'altres) es poden exercir, per exemple, a travĂ©s d'un canal dedicat com a LOPD@telproce.com. AixĂ mateix, es remet a la polĂtica de privacitat on s'amplia la informaciĂł.
Tot això ens porta a una idea clara: l'assaig de compatibilitat electromagnètica en banc és el pont entre el disseny i la realitat, el lloc on se certifica que un equip conviu amb el seu entorn sense molestar ni deixar-se molestar; des dels bancs especialitzats per a E‑Drives, passant per arquitectures avançades com els Conical‑Plate per a escenaris HEMP, fins a la bateria completa d'emissió i immunitat definida per IEC, MIL-STD i marcs regulatoris com 2014/30/UE i FCC, recolzats per laboratoris acreditats, OTA/S aconseguir productes més fiables, conformes i apreciats pels usuaris.
