Integração de receptores de teste EMI com ferramentas de simulação: otimização do design do produto

Introdução:
O termo “compatibilidade eletromagnética” (ou “EMC”) refere-se à capacidade do equipamento elétrico de funcionar sem causar interferência entre si ou em outros sistemas. Ao avaliar o compatibilidade eletromagnética (EMC) de um dispositivo, os receptores de teste EMI são importantes.

Teste físico com Teste EMI receptores é padrão, mas pode ser demorado e caro. A combinação de receptores de teste EMI e ferramentas de modelagem surgiu como uma resposta potente para esses problemas. Este artigo discutirá como a combinação de receptores de teste EMI com ferramentas de simulação pode melhorar a compatibilidade eletromagnética e como fazer isso.

A Necessidade de Simulação no Projeto EMI:
Os projetos de produtos podem ser analisados ​​e otimizados virtualmente com o uso de ferramentas de simulação antes de serem fisicamente prototipados e testados. As simulações ajudam os engenheiros a antecipar e abordar possíveis dificuldades de EMI no início do processo de design, simulando corretamente eventos e interações eletromagnéticas. Há vários benefícios em usar ferramentas de simulação em conjunto com receptores de teste EMI:
1. Avaliação inicial do projeto: usando ferramentas de simulação, os engenheiros podem fazer uma análise inicial do desempenho da compatibilidade eletromagnética (EMC) de um produto. Isso ajuda na descoberta precoce de problemas de interferência eletromagnética (EMI) e na integração de alterações de projeto. Devido a essa avaliação inicial, o número de ajustes de design que consomem muito tempo e recursos intensivos necessários será reduzido.
Otimização do projeto: ao usar ferramentas de simulação, pode-se obter uma melhor compreensão do efeito que várias opções de projeto têm nas características de EMC de um produto. Experimentar posicionamentos alternativos de componentes, técnicas de aterramento e configurações de blindagem são algumas das coisas que os engenheiros podem fazer para aprimorar o desempenho de EMC e diminuir os perigos de EMI.
3. Redução de custos: O uso de simulações para localizar e corrigir problemas de EMI pode reduzir drasticamente o número de protótipos físicos necessários para testes. Economia em matérias-primas, ferramentas de teste e espaço de pesquisa são resultados diretos desse desenvolvimento.

Métodos de Integração:
Dados e informações são enviados entre o Teste EMI receptor e a ferramenta de simulação durante a integração. Existem várias abordagens para a integração:
1. Transferência de dados: Receptores de teste de interferência eletromagnética (EMI) captam ondas EMI autênticas em condições de laboratório. Essas informações podem ser armazenadas e depois importadas para programas de modelagem para verificação e análise. Os dados EMI capturados são enviados para o programa de simulação para modelar a resposta do produto a vários ambientes.
2. Integração baseada em modelo: É possível que receptores de teste EMI e ferramentas de simulação usem os mesmos modelos de produto. O software de design auxiliado por computador (CAD) é frequentemente usado para criar esses modelos, que retratam com precisão a forma, os materiais e as propriedades elétricas do produto. Usando os mesmos modelos para testes físicos e simulação, o comportamento EMI pode ser previsto com precisão.
3. Co-simulação: Para co-simular, o Teste EMI o software do receptor e o programa de simulação precisam estar operando em conjunto, compartilhando dados em tempo real. No processo de testes físicos, os engenheiros podem executar testes virtuais para comparar e validar suas descobertas em tempo real. A co-simulação permite que os projetistas tenham uma visão holística do desempenho EMC do produto desde o início até o final do processo de projeto.

Benefícios da Integração:
Existem várias vantagens em otimizar o projeto do produto usando a combinação de receptores de teste EMI e ferramentas de simulação:
1. Identificação antecipada de riscos de EMI: Os engenheiros podem avaliar os perigos de EMI e o desempenho de EMC antes de construir um protótipo físico usando ferramentas de simulação. Os engenheiros podem economizar tempo e dinheiro a longo prazo, evitando ajustes desnecessários e retrabalho no projeto do produto, abordando esses riscos desde o início.
2. Otimização da iteração do projeto: combinando receptores de teste EMI com software de simulação, os engenheiros podem executar testes simulados e avaliar como várias decisões de projeto afetam o desempenho EMI. O tempo de lançamento no mercado é reduzido e o número de protótipos físicos necessários é reduzido por meio dessa abordagem de otimização iterativa.
3. Compreensão aprimorada do projeto: Campos eletromagnéticos, correntes e tensões dentro do produto podem ser vistos e analisados ​​com o uso de software de simulação. Os engenheiros podem aprender mais sobre EMI e os elementos que o afetam. Com esse conhecimento, os projetistas podem fazer melhores escolhas e implementar técnicas de mitigação mais precisas.
4. Economia de tempo e custo: O teste físico é demorado e caro; para economizar custos, Teste EMI receptores podem ser integrados com ferramentas de simulação. Os engenheiros podem economizar tempo, dinheiro e recursos no desenvolvimento de protótipos, equipamentos de teste e tempo de laboratório ao diagnosticar e corrigir problemas de EMI digitalmente usando simulações.

Capacidades de Simulação para Análise EMI:
As ferramentas de simulação oferecem vários recursos que auxiliam na análise e otimização de EMI:
1. Simulação de campo eletromagnético: Para criar um modelo realista dos campos eletromagnéticos dentro e ao redor do produto, as ferramentas de simulação usam abordagens numéricas como o método de elementos finitos (FEM) e o domínio do tempo de diferenças finitas (FDTD). Para entender melhor o fluxo de energia eletromagnética, localizar possíveis canais de acoplamento e avaliar a eficácia da blindagem, os engenheiros agora podem visualizar e analisar os dados em três dimensões.
2. Análise da Integridade do Sinal: O efeito da interferência eletromagnética na integridade do sinal do produto pode ser avaliado por meio de simuladores EMI. Os engenheiros podem avaliar a vulnerabilidade dos sinais vitais à EMI e maximizar a integridade do sinal por meio de alterações no projeto, se levarem em conta coisas como propagação do sinal, diafonia e rejeição do solo.
3. Análise de acoplamento EMI: O software de simulação pode examinar os métodos de conectividade entre as várias partes e subsistemas do produto. Os engenheiros são capazes de tomar as precauções necessárias contra interferência usando os resultados desta pesquisa para identificar as origens do problema, sejam emissões irradiadas, emissões conduzidas ou acoplamento magnético.
4. Modelagem e Simulação de Componentes: Os engenheiros podem simular as peças individuais do produto usando um software de simulação. Isso inclui PCBs, conexões, cabos e circuitos integrados do produto. Os engenheiros podem avaliar como essas peças afetam o desempenho EMI usando modelos precisos de seu comportamento elétrico. Você pode obter os melhores receptores de teste EMI de LISUN.

Fluxo de trabalho para teste e simulação integrados de EMI:
A integração de receptores de teste EMI com ferramentas de simulação segue um fluxo de trabalho sistemático:
1. Criação de modelo: Usando software de desenho assistido por computador (CAD), os engenheiros criam protótipos virtuais detalhados do produto final, até os menores atributos geométricos e materiais e funcionamento elétrico. Tanto as simulações quanto os testes experimentais podem ser baseados nesses modelos.
2. Teste físico: Para capturar sinais EMI do mundo real e dados de desempenho, Teste EMI receptores são utilizados durante o teste físico do dispositivo. Os resultados do teste são usados ​​para verificar e calibrar futuras simulações.
3. Configuração da Simulação: Os modelos CAD são usados ​​para preencher a ferramenta de simulação com dados antes que os engenheiros executem a simulação. Os materiais e suas características elétricas devem ser definidos, as rotas de sinal devem ser integradas e as fontes e cargas de EMI devem ser detalhadas.
4. Execução da Simulação: A análise eletromagnética é realizada pela ferramenta de simulação de acordo com os parâmetros especificados. O comportamento EMI simulado, incluindo emissões irradiadas e conduzidas, bem como situações de interferência, pode ser visto pelos engenheiros.
5. Comparação e validação de dados: Os dados de referência do teste físico usando receptores de teste EMI são comparados com os resultados das simulações EMI. Quando há uma discrepância entre os dados simulados e medidos, examinamos a causa e fazemos alterações iterativas no projeto até que os dois conjuntos de dados sejam consistentes.
6. Otimização do projeto: Alterações na localização do componente, esquemas de aterramento, configurações de blindagem ou métodos de filtragem são implementados por engenheiros com base em resultados de simulação para alcançar o projeto ideal do produto. O desempenho da EMC pode ser aprimorado graças às iterações rápidas da ferramenta de simulação e à avaliação das modificações do projeto.
7. Documentação e Relatórios: A documentação para simulações, análises e sugestões de projeto são todas produzidas pelo processo unificado. Use este registro como um guia para cumprir as leis e regulamentos aplicáveis.

Conclusão:
A otimização da compatibilidade eletromagnética de um produto pode ser obtida por meio da combinação de Teste EMI receptores e ferramentas de simulação. Os engenheiros podem economizar tempo e dinheiro reduzindo o número de iterações de projeto necessárias para lidar com problemas de EMI, bem como entender melhor o comportamento de EMI por meio do uso de simulação.

Os engenheiros podem fazer melhores escolhas de projeto, implantar técnicas de mitigação mais focadas e garantir a conformidade com os requisitos regulamentares ao combinar testes físicos com receptores de teste EMI e simulações virtuais.

A integração de receptores de teste EMI com ferramentas de simulação está se tornando mais importante para a produção de projetos de produtos robustos e compatíveis com EMC, à medida que a complexidade dos dispositivos eletrônicos continua a aumentar.

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