La EMI derriba a SpaceShipTwo Virgin Galactic: no deje que esto le suceda

Cuando leí la transcripción de los informes de resultados de Virgin Galactic, una vez más, recordé la importancia de lidiar con la EMI (interferencia electromagnética), también llamada RFI (interferencia de radiofrecuencia), en los sistemas electrónicos. La transcripción incluía la siguiente declaración: “Durante el vuelo de prueba de diciembre, el motor del cohete se detuvo cuando se estaba iniciando la secuencia de encendido porque la computadora integrada del motor del cohete perdió la conexión. . . identificamos y aislamos el problema: el reinicio de la computadora probablemente causado por la interferencia electromagnética". Según la transcripción, se había instalado un nuevo sistema informático de control de vuelo y era uno de los componentes que se estaban probando.

La transcripción continuaba, “La EMI es un desafío relativamente común en la industria aeroespacial. En enero, procedimos con las modificaciones que se diseñaron para reducir los niveles de la EMI y proteger mejor ciertos sistemas. . . Nuestra estimación para completar este trabajo es de ocho a nueve semanas, lo que indica que nuestro próximo vuelo de prueba será en mayo [originalmente estaba programado para febrero]".

Figura 1: El SpaceShipTwo de Virgin Galactic, también llamado VSS Unity, regresando a la Tierra después de un vuelo de prueba supersónico en 2019. (Fuente de la imagen: Virgin Galactic)

La resolución de problemas relacionados con la EMI puede ser complicada. Si bien se determinó que la EMI provocó el reinicio del nuevo sistema informático de control que desencadenó el aborto, sin más datos es difícil saber cómo se determinó que la EMI fue la fuente real y cómo exactamente afectó al sistema. Independientemente, esto muestra claramente la importancia de una buena detección de EMI y de prácticas de mitigación por adelantado en un diseño. Aún así, es difícil adelantarse a todas las instancias de EMI, por lo que el siguiente paso es mitigarla tras la detección.

Filtrar la EMI

Afortunadamente, los diseñadores tienen múltiples opciones para lidiar con la EMI que incluyen filtros en líneas de señal y datos, filtros de entrada de energía para el control de emisiones de EMI y kits de componentes de filtrado de la EMI comunes para diseñar soluciones de filtrado de RF personalizadas. Revisemos tres: uno de Bourns, otro de TE Connectivity Corcom Filters y otro de TDK.

Filtros de red de EMI: los diseñadores de computadoras, equipos de telecomunicaciones, equipos de audio y video y sistemas industriales pueden usar los filtros de red EMI T de Bourns que brindan diez rangos de atenuación diferentes de 25 decibelios (dB) (Figura 2).

Figura 2: Los filtros de red EMI T brindan a los diseñadores diez opciones diferentes de rangos de atenuación de 25 dB y un excelente filtro de ruido de altas frecuencias. (Fuente de la imagen: Bourns Inc.)

Estos filtros de red T se ofrecen con rangos de frecuencia de atenuación de 800 a 1000 megahercios (MHz) para el EMI220T-RC, y de 15 a 200 MHz para el EMI103T-RC. Si una placa de circuito o subcircuito es susceptible a un rango específico de frecuencias de EMI, la incorporación de uno de estos filtros compactos podría mitigar el problema.

Filtros de entrada de energía: los convertidores de potencia de conmutación pueden ser una fuente importante de EMI. Los filtros de entrada de energía estándar se pueden utilizar para proporcionar un filtro mejorado y pueden ofrecer varios niveles de mitigación de EMI. Es posible que cambiar un filtro existente por uno de mayor rendimiento pueda eliminar las emisiones nocivas.

Las series X, Y, Z de TE Connectivity Corcom Filters ofrecen tres niveles de rendimiento diseñados para que la mayoría de los equipos digitales (incluidos aquellos con fuentes de alimentación conmutadas) cumplan con los límites de emisiones de EMI específicos. Específicamente:

• La serie X se diseñó para cumplir con los límites de emisiones conducidas de FCC, Parte 15J, Clase B.
• La serie Y se diseñó para cumplir con los límites de emisiones conducidas de EN55022, Nivel A y FCC, Parte 15J, Clase B.
• La serie Z se diseñó para cumplir con los límites de emisiones conducidas de EN55022, Nivel B y FCC, Parte 15J, Clase B

Los filtros están disponibles en configuraciones de montaje en placa de orificio pasante o montaje externo (Figura 3).

Figura 3: Las series X, Y, Z de filtros de entrada de energía de TE Connectivity Corcom están disponibles en estilos de montaje en placa (izquierda) y montaje externo (derecha). (Fuente de la imagen: TE Connectivity Corcom Filters)

Por ejemplo, el 3EXP (izquierda) es un filtro de línea monofásico de 3 amperios (A) de baja fuga (<0.5 miliamperios [mA]) de 250 voltios CA configurado para montaje de orificio pasante.

Kit para diseños de filtros de RF personalizados

Por supuesto, el problema de EMI puede ser el resultado de una mayor susceptibilidad de un nuevo sistema informático a las emisiones de otros subsistemas adyacentes, como una sección de RF. Si bien a menudo he podido usar filtros estándar para abordar la EMI de la fuente de alimentación, en el caso de las secciones de RF, a menudo se necesitan diseños de filtros personalizados. Para ayudar a los diseñadores en esto, TDK Corp. ofrece RF-KIT, un kit de componentes de filtro de RF para sistemas que operan a 900 MHz y 2.4 gigahercios (GHz). El kit consta de 290 piezas; 29 valores de cada uno de los 10 componentes de filtro de montaje en superficies diferentes, incluidos balunes, multiplexores y filtros de RF.

Figura 4: TDK Corp. simplifica el diseño de filtro personalizado para las bandas de 900 MHz y 2.4 GHz con un kit de diseño de filtro de RF de 290 piezas. (Fuente de la imagen: TDK Corp.)

Conclusión

Los problemas de EMI pueden ser difíciles de identificar y de resolver, y pueden paralizar el rendimiento del sistema. Como se muestra en la experiencia de SpaceShipTwo, es importante probar e identificar en profundidad los problemas de EMI tan pronto como sea posible en el proceso de diseño. Los problemas de EMI que surgen más adelante en el ciclo de diseño pueden provocar retrasos graves. Afortunadamente, los diseñadores tienen múltiples vías disponibles para mitigar tanto la susceptibilidad como las emisiones de EMI.