Perfeccionando el arte de la protección contra interferencias | Revista Española de Electrónica
martes , septiembre 29 2020
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Perfeccionando el arte de la protección contra interferencias

Cada vez son más los sistemas que recurren a las comunicaciones digitales. Esta tendencia, que ya es significativa, ha obtenido un impulso aún mayor a través de plataformas IoT (Internet de las Cosas) “siempre conectadas” como vehículos autónomos, viviendas inteligentes, centros de trabajo y ciudades, diagnóstico remoto e Industria 4.0, que se basan en la recogida y el análisis de grandes cantidades de datos. La Inteligencia Artificial (IA) es otro generador y consumidor de enormes cantidades de datos. La miniaturización también ocupa, desde luego, un lugar privilegiado en el desarrollo de la electrónica desde la invención del circuito integrado. Finalmente, los sistemas son mucho más rápidos que nunca. La combinación de la transmisión de datos a alta velocidad y un diseño de tamaño cada vez más reducido aporta numerosas ventajas pero también crea la tormenta perfecta para la interferencia de señal.

Dicho de manera sencilla, cuanto mayor es la rapidez de los sistemas y cuanto mayor sea su grado de integración, más probable es que interfieran entre sí. Los fallos ocasionados por las interferencias son inaceptables en muchos sistemas. En las aplicaciones aeroespaciales y de defensa, simplemente no pueden fallar, y ocurre lo mismo en la sensible instrumentación médica. Todo lo que se basa en plataformas de IA o IoT será inservible si es incapaz de funcionar de manera constante debido a una interferencia procedente del interior del propio sistema o de otro equipo externo. Este problema no es nuevo pero su gravedad va en aumento por los motivos antes citados. La mayoría de los diseñadores de sistemas que trabajan con equipos sensibles destinados a aplicaciones exigentes valoran reconocen que han de aminorar los riesgos de interferencia. Sin embargo, es posible que no conozcan todas las posibilidades que están a su disposición. El talón de Aquiles de los sistemas electrónicos por lo que se refiere a las interferencias suele estar relacionado a menudo con el conector. Los huecos alrededor del conector pueden provocar que la jaula de Faraday esté incompleta y que pueden penetrar señales no deseadas. Nicomatic, el fabricante francés de conectores, está especializado en el suministro de productos de interconexión de alta versatilidad y tamaño miniatura para entornos adversos. Una de las principales familias de la compañía, la serie DMM, ilustra bien las posibles soluciones de protección.

Los conectores DMM, con su paso de 2 mm y bajo perfil, cumplen la norma MIL-DTL-83513G y permiten disponer de una amplia variedad de configuraciones si se comparan con micro-d o sub-d. Un solo dispositivo puede albergar contactos de señal, potencia y coaxiales hasta 10 millones de combinaciones. Se suministran en versiones placaplaca, placa-cable, cable-cable y para montaje sobre panel (1 a 4 filas de contactos). Estos conectores, cuyas carcasas son totalmente metálicas y están fabricadas con una aleación de aluminio 6061, ofrecen de manera inherente un alto grado de protección contra interferencias. Para contrarrestar las interferencias electromagnéticas disponen asimismo de piezas en la parte posterior de la carcasa (backshells) que, además de utilizarse para sujetar el cable con el fin de evitar el estrés en la parte soldada/crimpada del contacto, también lo blinda frente a interferencias eléctricas con una impedancia de transferencia (Zt) <200 mΩ entre 10 kHz y 400 MHz (conforme a MIL-STD-1377 con método de apantallamiento de cable/conector). Las salidas traseras tienen forma elíptica y son totalmente compatibles con los sistemas más comunes de embandado. Las aberturas permiten sujetar los cables con un sistema de fijación de la banda, así como la conexión a tierra del blindaje del cable de par trenzado. Hay dos diseños disponibles para la pieza posterior de la carcasa, split y mono; ambos son totalmente compatibles con todos los conectores DMM de Nicomatic.

El formato split consiste en una carcasa de dos piezas para un montaje sencillo, mientras que el formato mono es más ligero y pequeño. Los conectores DMM también cuentan con una pestaña que influye mucho sobre la respuesta ante interferencias electromagnéticas en diseños montados sobre panel. La pestaña llena el espacio existente entre el borde del panel y el conector, lo cual mejora enormemente la atenuación (hasta en 15 dB). La figura 2 muestra la atenuación según IEEE-STD-299-1997 (método estándar para medir la efectividad de las carcasas de blindaje electromagnético). Además se puede incorporar una junta para interferencias electromagnéticas con el fin de obtener unas prestaciones avanzadas que cubran unos requisitos extremos. Por último, se pueden utilizar terminales con resorte para asegurar que las dos mitades del conector siempre estén en contacto, obteniendo así una jaula de Faraday prácticamente completa y un excelente blindaje. El peso constituye, desde luego, un motivo de preocupación para muchos diseñadores, sobre todo para quienes trabajan con vehículos aéreos no tripulados, robóticas, satélites espaciales y radar. Pensando en tales aplicaciones, Nicomatic ha desarrollado la familia de conectores DLMM (figura 3). Se trata de soluciones ligeras de tipo Micro-D MIL 83513 con carcasas metálicas que disminuyen el peso del conector en un 50% si se comparan con los conectores metálicos Micro-D. Estos dispositivos se suministran con dos filas de 4 a 32 patillas.

El plazo de entrega de 3 semanas está garantizado para pedidos destinados a prototipos con cinco tamaños de carcasa (10, 16, 22, 26 y 32 patillas). Con el fin de simplificar el diseño, los conectores DLMM – al igual que los modelos DMM – permiten obtener configuraciones mixtas y modulares por lo que respecta al tipo de contacto (señal, potencia, coaxial), terminación (inserción, SMT, cable) y al hardware de conexión a placa de circuito impreso o panel. Los conectores DLMM ofrecen el mismo nivel superior de protección contra interferencias electromagnéticas que los conectores DMM totalmente metálicos. Sus piezas se someten a rigurosos ensayos para comprobar que no se desgasta la capa de cobre/níquel. Nicomatic utiliza una carcasa de material compuesto ULTEM, lo cual también ayuda a reducir el coste de fabricación y es menos caro que un conector MicroD estándar. Esto acorta asimismo el plazo de entrega a 3 semanas. Además la metalización actúa como una robusta estructura de protección del DLMM. En entornos con un mayor nivel de interferencias electromagnéticas, los diseñadores pueden recurrir a piezas posteriores de la carcasa de tipo monobloque con conectores DLMM para garantizar una robustez y un blindaje aún más elevados. La compatibilidad electromagnética es un aspecto que debe ser contemplado en el diseño desde sus primeras fases. Existen soluciones disponibles que no comprometen el tamaño, el peso y el coste.



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