Pasos para un correcto Marcado CE

Como una imagen vale más que mil palabras, este artículo va a estar basado únicamente en un diagrama de flujo. En él, podréis ver de una manera aproximada las fases del proyecto de desarrollo de un dispositivo.

Los elementos con fondo azul, son aquellos elementos donde los expertos de un laboratorio de ensayos pueden ayudarnos (también podéis contar con Si14 ¡no os olvidéis!).

Quiero remarcar un aspecto que para mí es muy importante. En la mayoría de ocasiones, las preguntas ¿Qué Directivas Europeas me afectan? ¿Qué normas aplican a mi producto? se realizan después de la elaboración del dispositivo y justo antes de su comercialización, momento en el que nuestro potencial de reacción es limitado. Un resultado negativo en la evaluación de la conformidad nos acarreará un elevado coste de re-diseño, re-fabricación y re-evaluación.

El conocimiento de la respuesta a esas preguntas al inicio del “Brainstorming” nos permitirá adecuar el diseño de nuestro producto, no sólo a un funcionamiento según especificaciones , sino también, a la obtención de un resultado positivo y sin esfuerzo, en la evaluación de conformidad.

¿Evaluación de la conformidad? Proceso mediante el cual el fabricante con o sin ayuda de un laboratorio de ensayos independiente, demuestra (normalmente mediante ensayos) que su producto es conforme con los requisitos esenciales de seguridad y salud determinados en las Directivas Europeas.

Podéis dejar en los comentarios cualquier duda que os pueda sugerir este tema. Os dejo con el diagrama. Saludos!

Fases

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Emisión, Inmunidad e Integridad de la señal

Como ya os comenté en entradas anteriores la Compatibilidad Electromagnética se alcanza cuando se cumplen las siguientes condiciones:

-El producto electrónico no genera perturbaciones electromagnéticas inadmisibles a su entorno (Emisiones).

-Las perturbaciones electromagnéticas existentes en el entorno, no alteran el correcto funcionamiento del producto (Inmunidad).

Además de estos dos objetivos a cumplir, hay que añadir un tercero en el que se vigila que el producto electrónico no interfiera consigo mismo (Integridad de la señal).

¿Qué son las perturbaciones electromagnéticas? Seguro que alguna vez habéis colocado vuestros teléfonos móviles GSM cerca de algún altavoz y habréis escuchado como se acopla la señal del teléfono al recibir un mensaje o una llamada. Para aquellos que por algún motivo extraño de la vida no hayan escuchado dicha interferencia, os dejo en los siguientes enlaces las provocadas por un móvil GSM y una señal Wi-Fi.

Se considera interferencia o perturbación electromagnética a cualquier fenómeno electromagnético capaz de alterar el correcto funcionamiento de un aparato. A las perturbaciones o interferencias electromagnéticas, se las conoce normalmente por sus siglas en inglés EMI (Electromagnetic Interference).

Para que se produzca este tipo de fenómeno ha de existir al menos una fuente que lo origine, un receptor (víctima) que se vea afectado por ella y, por último, un medio a través del cual se propague la interferencia. A las EMI que circulan a través de los cables de alimentación o de datos, se les denomina Emisiones conducidas  mientras que a las que se propagan en forma de onda electromagnética desde la fuente al receptor, se les denomina Emisiones radiadas

CouplingModesNos podemos encontrar con interferencias intencionadas como pueden ser las señales emitidas por un inhibidor de frecuencias, un horno microondas o las generadas para la guerra electrónica (Electronic Warfare) y con interferencias no intencionadas que son aquellas inherentes al uso de electrónica de control en los aparatos. Además, las perturbaciones pueden clasificarse como naturales (provenientes de la naturaleza) o artificiales (generadas por el ser humano). Ejemplo de perturbaciones naturales pueden ser los rayos en tormentas eléctricas, las auroras boreales, las eyecciones de masa coronal en el sol, etc…

Aunque a priori pueda parecer baladí  todo este estudio de las perturbaciones, realmente conlleva un esfuerzo gigantesco tanto de ingeniería de desarrollo como de diseño, para los fabricantes de productos eléctricos/electrónicos. La ayuda de ingenieros especialistas en EMC se convierte en ocasiones en un aspecto esencial. Existe una gran cantidad de laboratorios en nuestro territorio a los cuales podemos acudir solicitando asesoramiento o ayuda en caso de tener problemas de EMC.

En determinadas ocasiones encontrar la solución ante perturbaciones electromagnéticas puede convertirse en un proceso arduo y tedioso llegando a derrumbar el ánimo del ingeniero más avezado. Si algún lector ha pasado por un proceso de certificación de producto sabe de lo que hablo.

Me gustaría que dejaseis en los comentarios vuestras experiencias con las interferencias, o con procesos de certificación, de tal forma que entre todas nuestras penurias, consigamos aprender que todo esto de la EMC no se trata de “magia negra” sino de física pura y dura.

Saludos!

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GPS + Arduino

En esta entrada vamos a ver cómo realizar un GPS Logger con un módulo GPS de la marca Fastrax modelo UP501 y un Arduino Mega.

GPS (Global Positioning System) es un sistema de posicionamiento global constituido por una constelación de 29 satélites orbitando alrededor de nuestro planeta. Forma parte de los denominados “Sistemas Globales de Navegación por Satélite” (acrónimo en inglés GNSS) junto con el sistema Ruso GLONASS, Europeo GALILEO, Chino COMPASS e Indio IRNSS. 

El GPS fue desarrollado por el ejército de los EEUU como sistema de navegación en 1973, integrando ideas de otros sistemas de posicionamiento anteriores (DECCA, LORAN…). En 1995 el sistema queda plenamente operativo y a día de hoy es libre para el uso civil.

OrbitasLos satélites se encuentran en la denominada Órbita Media Terrestre (MEO Medium Earth Orbit) a unos 20.000 km de distancia de la superficie. A esa distancia, son necesarios entre 20 y 30 satélites para otorgar una cobertura global. El objetivo es que en cualquier lugar de la Tierra y en cualquier instante de tiempo, existan al menos 4 satélites a la vista de nuestro receptor. La velocidad media de los satélites es de 14.000km/h resultando un periodo orbital de 12h.

Trilateracion

 ¿Por qué son necesarios 4 satélites? Los satélites envían constantemente información acerca de sus órbitas y del tiempo de sus relojes atómicos.

Nuestro receptor obtiene esa información y mediante Trilateración (véase la imagen de la izquierda) calcula la posición en la que nos encontramos. Una vez el receptor obtiene los datos de los satélites, se sincronizan los relojes de nuestro receptor con los suyos, de forma que podemos calcular el retardo de tiempo con el que nos llegan las señales. Obtenido el retardo y asumiendo que la señal electromagnética viaja a la velocidad de la luz (3E8 m/s), el receptor calcula la distancia con cada satélite.

Para realizar un correcto posicionamiento, nuestro receptor necesita, al menos, la información de 3 satélites. De esta forma se crean tres superficies esféricas de posibles puntos de localización. La intersección de las tres superficies da lugar a dos únicos puntos posibles en el espacio y para determinar cual de ellos es nuestra posición, se hace necesario un cuarto satélite.

Comencemos con el montaje del sistema

Arduino-GPS

 El siguiente paso es conectar el Arduino a tu ordenador e introducir el siguiente código:

Como puedes observar el código es muy sencillo:

1.- Creamos dos puertos serie. El puerto 3 estará dedicado a recuperar los datos de la posición que nos envía el módulo GPS mientras que el puerto 1 servirá para visualizar esos datos en nuestro ordenador.

2.- Una vez inicializados los puertos con sus respectivas velocidades, entramos en un bucle infinito en el que mediante la sentencia condicional “if”, comprobamos si el GPS nos ha aportado algún dato. Si hemos recibido algo del GPS  inmediatamente lo enviamos al ordenador para mostrarlo por pantalla.

Programamos el Arduino con el código anterior y acercamos nuestro receptor GPS a una ventana, cuando el receptor consiga obtener una posición correcta, nos devolverá los datos referentes a nuestra posición, en el siguiente formato:

Este código se denomina protocolo NMEA y consiste en una serie de tramas que aportan distintos tipos de información separados por comas. Por ejemplo, la primera trama $GPRMC nos aporta la siguiente información:

  1. Hora UTC: 21:11:34
  2. A: No hay errores , V:En el caso de existir errores
  3. Latitud: 31º39,5483′
  4. N: Norte
  5. Longitud: 4º43,5822′
  6. W:Oeste
  7. Velocidad en nudos: 0.26
  8. ………

No os perdáis las siguientes entradas donde utilizaremos Google Earth para visualizar las trayectorias obtenidas por nuestro GPS.  ¡Ya veréis que fácil!. Saludos

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Compatibilidad Electromagnética y Marcado CE

Aunque se trate de una materia bastante desconocida, la compatibilidad electromagnética se encuentra bajo el desarrollo de la mayoría de los productos que utilizamos habitualmente.

Prácticamente cualquier dispositivo que posea electrónica de control ha de someterse al estudio de CEM. Este estudio se engloba dentro del proceso que debe realizar el fabricante para la colocación del Marcado CE.

Pero, ¿qué es el Marcado CE?

Si buscas en la parte posterior de tu teléfono móvil, consola o televisor, podrás encontrar el siguiente símbolo.

Marcado CE

El marcado CE no es simplemente un símbolo colocado en una etiqueta. Se trata de un proceso mediante el cual el fabricante informa a los usuarios y autoridades competentes de que el equipo comercializado cumple con los requisitos esenciales de las Directivas Europeas que le son de aplicación.

Las Directivas marcan unas pautas mínimas para que cualquier dispositivo puesto en el mercado de la UE sea seguro para los usuarios e infraestructuras.

A un mismo dispositivo le pueden aplicar diversas Directivas a la vez. El fabricante o importador es el responsable de que sus productos cumplan con los requisitos esenciales de todas esas directivas.

Para ayudar al fabricante en ese proceso de evaluación, existen para cada Directiva, determinadas normas armonizadas. Las normas armonizadas establecen una serie de ensayos y reglas de diseño cuyo cumplimiento otorga presunción de conformidad con las Directivas.

La Directiva Europea de Compatibilidad Electromagnética posee la siguiente numeración 2014/30/EU. Aquí os dejo un link al texto de la Directiva para aquellos que quieran informarse con más detalle.

Espero que esta serie de artículos os esté resultando interesante. Os animo a buscar el marcado CE en cada uno de los aparatos eléctricos/electrónicos que tengáis en casa.

Cualquier duda relacionada con el tema podéis dejarla en los comentarios. Saludos

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¿Qué es la Compatibilidad Electromagnética?

La Compatibilidad Electromagnética (CEM) es la habilidad de un dispositivo o sistema eléctrico/electrónico de no causar interferencias electromagnéticas a otros equipos con los que convive. Al mismo tiempo, el dispositivo ha de ser inmune o insensible a aquellas emisiones que puedan causar los equipos o sistemas que se encuentren en su alrededor.

¿No te queda muy claro?, pongamos un ejemplo: Imaginemos que desarrollamos un producto electrónico que queremos poner en el mercado,  el “Condensador de Fluzo 2000” (…puestos a imaginar…), un dispositivo que añadido en los vehículos otorgará al usuario de la capacidad de viajar en el tiempo (nos vamos a forrar). La CEM estudiará las emisiones electromagnéticas que pueda generar nuestro “Condensador de Fluzo 2000” y comprobará que dichas interferencias no afectan al correcto funcionamiento del resto de elementos del vehículo, Airbag, ABS, ESP, control de velocidad, cierre centralizado, etc… Además, comprobará que los mencionados sistemas electrónicos que existen en el vehículo, no afectan a nuestro fascinante “Condensador de Fluzo 2000” , sería un fastidio no poder realizar nuestro ansiado viaje a la Granada de 1914 y cancelar las cervezas con García Lorca.

Bromas a parte, el ejemplo anterior se parece bastante a cuando hacemos un viaje en avión y nos invitan amablemente a apagar nuestros dispositivos electrónicos durante el despegue y el aterrizaje ¿Por qué será?. Efectivamente, las posibles interferencias electromagnéticas producidas por nuestros dispositivos móviles, portátiles, tablets, etc… podrían producir un mal funcionamiento en los sistemas de control del avión. ¡Que no cunda el pánico!, los aviones  modernos poseen un nivel de inmunidad muy elevado.

De la definición anterior podemos obtener las dos ramas de estudio de la Compatibilidad Electromagnética:

  • Emisividad,  medida y control de las emisiones  electromagnéticas de los equipos
  • Inmunidad donde se comprueba la robustez del equipo frente a las perturbaciones de sus vecinos

Espero que os haya resultado interesante esta primera entrada y os emplazo a escribirme vuestras posibles dudas sobre este tema, en los comentarios. Os dejo, he quedado con Velázquez para hacernos unos “selfies” con las meninas.

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