Présentation
EnglishRÉSUMÉ
L’objectif de cet article est d’analyser chaque type d’essai en compatibilité électromagnétique et permettre d’identifier l’impact que peut avoir l’installation d’essai, le positionnement des câbles, les liaisons reliées à l’équipement de simulation. La préparation du setup de l’essai mais aussi le mode de fonctionnement de l’équipement sont des éléments à définir précisément. L’état d’industrialisation de l’équipement sous test aura lui aussi un impact sur le résultat de certains essais. Le développement des bancs de simulation sera abordé, ainsi que leur installation dans le laboratoire. Pour des essais d’investigation ou de mise en conformité, cet article vous proposera une démarche simple pour pouvoir aboutir à des conclusions claires.
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Thierry SEGOND : Expert CEM Sagem Défense Sécurité - Groupe SAFRAN
INTRODUCTION
Pratiquer des essais de compatibilité électromagnétique demande une préparation sans faille. Les difficultés rencontrées peuvent être multiples et inattendues. Le manque de préparation, l'installation de l'équipement sous test qui peut être hasardeuse ou non figée, la sensibilité des moyens mis en œuvre pour contrôler l'équipement sous test, la pollution électromagnétique générée par ces équipements de contrôle, le mode de fonctionnement de l'équipement sont autant d'éléments qui peuvent amener à des essais ne permettant pas de tester un système dans les conditions attendues.
Tous ces éléments amènent à des configurations de test qui compliquent la reproductibilité (problématique d'une installation identique pour des essais effectués dans différents laboratoires, ou différentes cages de Faraday) d'un essai.
Ces problèmes de reproductibilité sont encore plus évidents lors des essais de mesure (marquage CE) du champ électrique en cage de Faraday à des distances de un ou trois mètres, avec une hauteur d'antenne fixe (en général un mètre) et la face avant de l'équipement (par convention) présentée à l'antenne. Ces essais doivent être confirmés par des essais en espace libre à une distance de dix mètres, avec une hauteur d'antenne variable entre un et quatre mètres et une variation de la face de l'équipement présenté à l'antenne qui peut varier de 360 degrés. L'objectif de ces variations est la maximisation de chaque fréquence mesurée. Pour des mesures au-delà de quelques centaines de mégahertz, il peut être constaté des variations de plusieurs dizaines de décibels à cause de la directivité des perturbations mesurées (rayonnement de fente d'un boîtier par exemple).
Un des autres problèmes rencontrés est celui des équipements testés en phase de prototypage, c'est-à-dire quelquefois assez éloignés de leur futur état d'industrialisation, ce qui ne permet pas de statuer sur la conformité de l'équipement final. Les essais pratiqués sur des cartes électroniques comportant des modifications filaires montrent qu'elles ont un comportement différent des cartes finales. En effet, le cycle en V démontre qu'il n'y a aucun intérêt à tester un prototype dont on n'a pas pu démontrer la représentativité. Toutefois, bon nombre de sociétés n'ont pas encore adopté le cycle en V dans leur processus qualité de développement pour la CEM. De plus, des nombreux concepteurs ne se rendent pas compte de l'impact que peut avoir le simple changement de technologie d'un condensateur sur certains des résultats obtenus en essais CEM.
Tous ces essais peuvent durer longtemps, ce qui a un impact sur le coût. L'objectif de cet article est donc de sensibiliser aux bonnes pratiques d'installation, ainsi que d'identifier les points clés pour éviter les erreurs qui amènent à reprendre tout ou partie d'une campagne d'essais.
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5. Bonne pratique des essais d'investigation
5.1 Matériel
Le matériel sous test utilisé pour des essais d'investigation doit être le plus proche possible de l'équipement qui passera la qualification. Le logiciel embarqué peut avoir un impact non négligeable sur les résultats d'essai en émissions rayonnées et conduites, ainsi qu'en susceptibilité rayonnée, conduite, et pour tous les essais temporels type foudre ou transitoires électriques rapides.
L'exemple type souvent rencontré est l'utilisation d'un logiciel de test pour les investigations et d'un logiciel d'exploitation pour les essais de qualification. En effet, un simple gain sur un amplificateur opérationnel peut rendre plus sensible une électronique.
L'état des cartes électroniques aura lui aussi un impact sur les résultats d'essai. Une carte comportant trop de modifications filaires ou des modifications par carte mezzanine présentera un comportement très différent en essai CEM par rapport au produit final qui intégrera les modifications.
Concernant les logiciels, il doit être réalisé des scénarios en accord avec le client exploitant. Les logiciels applicatifs ne sont souvent pas exploitables et surtout on ne sait pas synchroniser leurs phases avec les phases de l'essai et donc garantir l'état logiciel pendant telle contrainte, cela, sans parler des temps imposés en essai et des durées réelles souvent longues en applicatif.
HAUT DE PAGE5.2 Méthode
Il n'existe pas de méthode officielle. Pour les personnes n'ayant pas une grande habitude des essais de compatibilité électromagnétique, une méthode simple existe. Elle consiste, pour des essais d'émissions rayonnées présentant des dépassements par rapport au gabarit à respecter, à simplifier l'installation.
En effet, pour un équipement formé de plusieurs boîtiers ou équipé de plusieurs câbles, il sera difficile de cerner rapidement le problème. Pour les novices, la meilleure technique consiste à simplifier l'équipement jusqu'à avoir une base saine, par exemple juste le boîtier principal avec son câble d'alimentation. Ensuite, les périphériques seront ajoutés un à un pour voir leur apport dans la non-conformité.
Une non-conformité peut être la cause de plusieurs défauts combinés. Par exemple, un dépassement en champ électrique entre 30 et 150 MHz...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DEGAUGE (P.), HAMELIN (J.) - Compatibilité électromagnétique : bruit et perturbations radioélectriques. - Dunod (1990).
-
(2) - CHAROY (A.) - Compatibilité électromagnétique. - 2e édition série EEA, Dunod, Paris (2005).
-
(3) - IANOVICI (M.), MORF (J.-J.) - Écoles polytechniques fédérales de Lausanne et de Zurich. - Presse Polytechnique Romandes, 2e édition modifiée et corrigée.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Environmental conditions and test procedures for airborne equipment Il s'agit d'un standard de test environnemental sur les composants aéronautiques (publié par RTCA, Incorporated) - DO 160 -
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Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods – Part 1-4 : Radio disturbance and immunity measuring apparatus – Antennas and test sites for radiated disturbance measurements - CISPR 16-1-4 -
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Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment - MIL STD 461 -
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Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4 : Techniques d'essai et de mesure – Section 2 : Essais d'immunité aux décharges électrostatiques. C'est une publication fondamentale en CEM - EN 61000-4-2 -
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Compatibilité électromagnétique (CEM). Partie 4-4 : Techniques d'essai et de mesure. Essais d'immunité aux transitoires électriques rapides en salves - EN 61000-4-4 -
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Environmental conditions and tests requirements associated to qualification - ABD 100.1.2 -
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