Kilómetro cero y EMC

Allá va el inicio del blog. Deseadme suerte.

Este primer post trata de cómo se tiene que empezar un diseño electrónico e introduce la temática de los próximos posts sobre EMC.

Desde mi experiencia, antes de empezar a hacer un diseño electrónico, en el kilómetro cero, antes de dar un solo paso, nos tenemos que plantear con rigor una serie de preguntas básicas. Se trata de cuestionarse qué y cómo vamos a diseñar. Parece sencillo, ¿verdad?, pues os sorprenderíais las veces que he visto comenzar un nuevo diseño sin dedicar un solo minuto en pensar en ello, sin reflexionar en el sistema en el que el diseño va a ir emplazado, o sobre la mejor manera de implementar sus funciones. Normalmente, se suele empezar eligiendo el microcontrolador, antes, incluso, de saber los detalles de la funcionalidad. La casa por el tejado. Es absurdo, pero ocurre muy a menudo, ¿la causa?, quizás ese deseo irrefrenable de empezar a trastear, pensar que sólo soldando se está haciendo electrónica…

Quizás esté pasado de moda pensar, y que tenga la culpa esa necesidad que tenerlo todo y tenerlo ya, la excesiva inquietud, los resultado inmediatos, beneficios a corto plazo…

En fin, antes de elegir el microcontrolador entres las últimas novedades (o como meter la pata realmente hasta el fondo), hay que pensar en el sistema, o lo que algunos llaman la arquitectura del sistema. Esto significa reflexionar desde la lejanía, sin entrar en detalles, sobre nuestro diseño, preguntarse, por ejemplo, cómo tiene que comunicarse, de qué forma podemos hacer que la comunicación sea más eficiente y segura, qué interfaces tenemos con otros equipos, qué interfaces tenemos con el usuario, la limitación de alimentación (¿podemos consumir 30 amperios con nuestro equipo?, ¿o se trata de un equipo alimentado con pilas AAA del que tenemos que asegurar una autonomía de 24 horas?), … en definitiva hacernos preguntas y más preguntas, un brainstorming con nosotros mismos, o con nuestro equipo de trabajo, para evitar durante la etapa de diseño sorpresas inesperadas.

Os aseguro que fruto de estas preguntas, aquella idea original (y normalmente genial) que teníamos, se irá transformando en una cosa distinta. A veces os saldrá un diseño bajito, otras veces narigudo, otras veces obeso, pero nunca sale el pibón con el que soñábamos al inicio, ese con el que íbamos a demostrar definitivamente que somos unos putos cracks. Si os sale el pibón, hay que sospechar que estamos pasando algo por alto.

Todo un poeta. Tendría que tener cuidado, no vayan a despedirme ya.

En fin, nos tenemos que hacer las cuestiones básicas antes de empezar a pensar en qué componentes vamos a utilizar en nuestro diseño. Suele ser una etapa algo frustrante, ¡prohibido tocar el osciloscopio!, pero es, desde mi punto de vista, la etapa más importante de todas, la más útil, y la que nos permitirá ahorrarnos tiempo a medio plazo.
Así pues, antes de pensar en microcontroladores, reguladores o DCDCs,… tenemos que respondernos, preferiblemente por escrito, a las máximas preguntas posibles, empezando por las más elementales:
- ¿Qué quiero hacer?
- ¿Cómo puedo hacerlo? Es decir, dinero, tiempo, recursos, limitaciones mecánicas, interfaces de usuario...
- ¿Qué requerimientos tengo que considerar durante toda la etapa diseño?
- …

Hay que encarar las dudas con valentía, dispuesto a equivocarse, a recibir críticas.

Sobre uno de esos requerimientos que hay que considerar durante todo el diseño es de lo que os quiero comenzar a hablar en mis primeros posts. Se trata de la compatibilidad electromagnética, o EMC.

A esto se le llama ambición. Un tema espinoso. Pero por algún sitio se tiene que comenzar, ¿no es cierto?, a ver cómo salimos de esta.

Cuando realizamos un diseño electrónico, con cierta aptitud profesional, esperamos en el fondo de nuestro corazón que ocurra lo siguiente:
1º - Que el diseño funcione,
2º - Que el diseño funcione bien,
3º - Que el diseño se pueda vender sin que se desintegre a la primera tormenta de rayos, o que no se convierta en un inhibidor de frecuencias cada vez que se alimente...

Siempre que nuestro propósito no sea diseñar un inhibidor de frecuencias o un pararrayos ;-)

Creo que siempre es bueno tener la ambición de que nuestro diseño sea lo más profesional posible. Entendiendo como profesional, un diseño pensado para ser producido y vendido en grandes cantidades, y durante un largo periodo de tiempo. Que sea, en definitiva, un producto exitoso. Diseñar con ese propósito (aunque no sea en realidad nuestro objetivo inicial) nos obliga a exigirnos más como diseñadores electrónicos, nos ayuda mejorar.
No perdemos gran cosa si diseñamos con cierto rigor profesional, sólo se requiere un poco más de tiempo. Es posible que acabemos finalmente montándonos el prototipo nosotros mismos de manera precaria, pero al menos tendremos la satisfacción de tener un mejor diseño, y aprenderemos las pautas, la dinámica a seguir para hacer un diseño profesional. Quien sabe, quizás en el futuro pudiera sernos de alguna utilidad y pudiéramos sacarle algún provecho.

Eppss, no adelantes acontecimientos, recuerda el cuento de la lechera…

Dentro de las cuestiones que diferencian un diseño profesional de otro que no lo es, está el esfuerzo que se le presta a cumplir con las normativas de compatibilidad electromagnética.
Normalmente, cuando diseñamos una placa por hobby, quizás nos importe bastante poco que el diseño emita radiaciones en el rango de las frecuencias comerciales, o por ejemplo, que genere un ruido en la red de alimentación que afecte levemente al alumbrado de la habitación en la que estamos. Pero desde luego, esto no es admisible en un equipo comercializado.

Recuerdo un equipo con el que trabajé durante un tiempo. Lo heredé de un experimentado ingeniero electrónico que cobró un buen dinero durante varios años a cambio de su diseño. Este equipo tenía muchas funciones útiles, pero tenía una que no lo era en absoluto, hacía desaparecer una cadena de radio, la preferida del compañero que se sentaba a mi lado… En ese caso, sólo afectaba a un rango de frecuencia comercial, pero podría suceder que hubiese afectado a las frecuencias utilizadas por los servicios de emergencia, los bomberos, la policía, o que afectara al funcionamiento de algún equipo medico, ¿un marcapasos?... las consecuencias podrían haber sido trágicas. ¿Cómo es posible que un equipo que se vendía comercialmente hiciera eso?, ¿cómo se llega eso a permitir?

Esto me recuerda que se han hecho estudios sobre el efecto que tienen los sistemas RFID sobre los marcapasos. Otro día escribiré sobre eso.

Se nos hace viejo el bloggero, contando batallitas. ¿Pensando ya en la jubilación?

Todo equipo electrónico tiene que tener una declaración de conformidad CE para poder venderse dentro de la comunidad económica europea. Esto implica que el equipo tiene que cumplir una serie de directivas europeas, dependiendo del tipo de producto, entre las que se encuentra la directiva de compatibilidad electromagnética.
Aviso a Marcopolos despistados que piensen en aventurarse por oriente, para comprar en China productos baratos. Si un producto es importado, es responsabilidad del importador el asegurarse que ese producto cumple con las directivas europeas. En caso de problema, será el importador el que pague las consecuencias, no el fabricante original. Conozco una cadena de grandes almacenes de material deportivo que tuvo que quitar todo los equipos electrónicos de sus estantes por pasar por alto este punto.

En futuros blogs hablaré de normativas, estrategias de diseño, magia negra, diseños monocapas, bicapa y multicapa y qué diferentes aproximaciones hay al reto de la compatibilidad electromagnética en cada caso, cómo se certifica CE un equipo y cómo es posible que un equipo que no cumple con las normativas de seguridad electromagnética llegue a las tiendas.

Aquí va un link para ir abriendo boca (sólo apto para anglófilos):
http://www.compliance-club.com/

Hasta pronto