BRPI1103236A2

BRPI1103236A2 - desvio externo de interferência eletromagnética (emi) para proteger um circuito elétrico, e método para desviar interferência eletromagnética (emi) de um circuito elétrico

Info

Publication number: BRPI1103236A2
Application number: BRPI1103236-7A
Authority: BR
Inventors: John Kenneth Tillotson
Original assignee: Honeywell Int Inc
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-12-04
Also published as: US8619435B2; CA2744622C; CA2744622A1; EP2405732A3; US20120006593A1; EP2405732A2

Abstract

"DESVIO EXTERNO DE INTERFERêNCIA ELETROMAGNéTICA (EMI) PARA PROTEGER UM CIRCUITO ELéTRICO, é MéTODO PARA DESVIAR INTERFERêNCIA ELETROMAGNéTICA (EMI) DE UM CIRCUITO ELéTRICO". Uma estrutura externa desviadora de EMI para proteger eletricamente um dispositivo eletrónico contra EMI é apresentada. O dispositivo eletrónico é fisicamente isolado do aterramento da caixa, que interrompe a EMI ou o trajeto de falha por raios. Essa blindagem fornece um trajeto de retorno à terra para a EMI longe do dispositivo eletrónico e substitui capacitores convencionais de filtro de EMI, que não estão ligados ao aterramento da caixa. O desvio externo de EMI compreende um primeiro invólucro condutor envolvendo o circuito elétrico e é eletricamente acoplado ao circuito elétric, e um segundo invólucro condutor envolvendo o primeiro invólucro condutor e sendo eletricamente isolado do primeiro invólucro condutor e do circuito elétrico. O desvio é física e eletricamente conectado ao aterramento da caixa em um ponto de fixação.

Description

DESVIO EXTERNO DE INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA (EMI) PARA PROTEGER UM CIRCUITO ELÉTRICO, E MÉTODO PARA DESVIAR INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA (EMI) DE UM CIRCUITO ELÉTRICO

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção geralmente se refere a circuitos eletrônicos e, mais particularmente, se refere a circuitos, que são protegidos contra raios e outras interferências eletromagnéticas (EMI).

ANTECEDENTES

Sensores de proximidade e outros dispositivos eletrônicos têm sido muito utilizados para detectar, quando um dispositivo ou componente está operando dentro de tolerâncias predefinidas. Em muitos casos, os sinais gerados por um sensor de proximidade podem ser usados para ativar e desativar seletivamente várias partes de um sistema. Por exemplo, se um sensor de proximidade detectar que um dispositivo ou componente está dentro de uma distância predeterminada de um local de referência, isso pode indicar uma configuração indesejada. Em tais casos, o sinal de saida do sensor pode ser usado para desativar um sistema (ou parte dele). Ao contrário, se um dispositivo ou componente, que está dentro de uma distância predeterminada de um local de referência, for uma configuração desejada, o sinal de saida do sensor pode ser usado para ativar um sistema (ou uma parte dele). Sensores e outros dispositivos eletrônicos têm sido, e continuam a ser, utilizados em vários tipos de aeronaves. Muitas estruturas de aeronaves são agora construídas, usando materiais não-condutores compostos, relativamente leves, propiciando assim menos proteção contra raios e outros tipos de interferência eletromagnética (EMI), tal como interferência de radiofreqüência. Como resultado, os níveis de especificação contra EMI e os requisitos de resistência dielétrica para sistemas e componentes, que estão instalados nesses ambientes, têm aumentado. O estado atual dos sensores e outros circuitos da arte normalmente usam capacitores de filtro para proteção contra EMI. No entanto, os capacitores de filtro são tipicamente acoplados da fiação interna a um chassi e podem fornecer um trajeto indesejável para correntes de raio, a serem conduzidas para outros equipamentos eletrônicos sensíveis, ligados à fiação. Atualmente, circuitos eletrônicos, que podem suportar ambientes mais hostis de EMI de raios e radiofreqüência, não estão prontamente disponíveis.

Assim, há uma necessidade de dispositivos de proteção contra EMI, que possam resistir aos cada vez mais difíceis ambientes de EMI de raios e radiofreqüência. A presente invenção trata, pelo menos, dessa necessidade.

SUMÁRIO

Um aparelho é fornecido para desviar EMI de um circuito elétrico. 0 aparelho compreende um primeiro invólucro condutor, que envolve o circuito elétrico e é eletricamente acoplado ao circuito elétrico. 0 primeiro invólucro condutor tem uma superfície interna e uma superfície externa. 0 aparelho também inclui um segundo invólucro condutor, que envolve o primeiro invólucro condutor e é eletricamente isolado do primeiro invólucro condutor e do circuito elétrico. 0 segundo invólucro condutor também inclui um ponto de fixação, que liga o segundo invólucro condutor à terra.

Um aparelho é fornecido para desviar a EMI de um circuito elétrico. O aparelho compreende um primeiro meio para envolver o circuito elétrico, e um meio segundo para envolver o primeiro meio. O primeiro meio para envolver o segundo meio é eletricamente isolado do circuito elétrico e do primeiro meio. 0 aparelho ainda inclui um terceiro meio para conectar o primeiro meio à terra.

Um método é fornecido para desviar a EMI de um circuito elétrico. O método compreende a provisão de um primeiro invólucro condutor envolvendo o circuito elétrico e sendo eletricamente acoplado ao circuito elétrico, e provisão de um segundo invólucro condutor envolvendo o primeiro invólucro condutor, que é eletricamente isolado do primeiro invólucro condutor e do circuito elétrico. O método também inclui a ligação do segundo invólucro condutor à terra através de um ponto de fixação. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será a seguir descrita em conjunto com as seguintes figuras de desenho, onde números similares denotam elementos similares, e no qual:

as Figs. IA e IB são vistas transversais, lateral e extrema, de uma modalidade de um desvio de EMI, de acordo com uma modalidade exemplar;

a FIG. 2 é uma vista em planta transversal de uma modalidade parcialmente montada de um desvio de EMI, de acordo com uma modalidade exemplar;

a FIG. 3 é uma vista lateral transversal da modalidade parcialmente montada da FIG. 2;

a FIG. 4 é uma vista lateral transversal da modalidade totalmente montada da FIG. 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A seguinte descrição detalhada é meramente de natureza exemplar e não se destina a limitar a invenção, ou a aplicação e usos da invenção. Como aqui usada, a palavra "exemplar" significa "servir como um exemplo, caso, ou ilustração". Assim, qualquer modalidade aqui descrita como "exemplar" não deve ser necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa em relação às outras modalidades. Todas as modalidades aqui descritas são modalidades exemplares fornecidas para permitir, às pessoas hábeis na arte, fazer ou usar a invenção e não para limitar o escopo da invenção, que é definido pelas reivindicações. Além disso, não há intenção em se comprometer com qualquer teoria, expressa ou implícita, apresentada no campo técnico, antecedentes, sumário anterior, ou na seguinte descrição detalhada.

A modalidade exemplar aqui divulgada é uma estrutura externa desviadora de EMI, para proteger eletricamente um dispositivo ou circuito eletrônico contra EMI. 0 dispositivo eletrônico é isolado do aterramento da caixa, que interrompe o trajeto de falha por radiofreqüência e/ou raios. Essa estrutura de desvio também fornece um trajeto de retorno capacitivamente acoplado ao aterramento da caixa para a EMI longe do dispositivo eletrônico.

A estrutura externa desviadora de EMI é construída a partir de uma caixa de condutor metálico e um invólucro condutor. A caixa de condutor metálico é configurada para funcionar como um plano de terra isolado, que fornece um ponto de ligação física a uma estrutura maior, que serve como o aterramento da caixa.

Referindo-se primeiro à FIG. 1, um diagrama simplificado de uma modalidade do desvio externo de EMI 100 é fornecido. A FIG. 1 não foi desenhada em escala. Embora ilustrado como um cilindro, o desvio de EMI 100 pode utilizar qualquer fator de forma adequado. Exemplos não- limitativos de um fator de forma adequado incluem uma esfera, um cone, um paralelepípedo, um cubóide e/ou uma combinação desses.

0 desvio externo de EMI 100 protege o circuito elétrico 10 contra raios e outras fontes de interferência eletromagnética que, em conjunto, serão referidas a seguir como EMI. Um exemplo não-limitativo de outras fontes de interferência eletromagnética é a EMI de radiofreqüência. Normalmente, qualquer EMI dentro da placa de circuito 10 entra pelos cabos 12 até a placa de circuito, já que eles não são blindados ou marginalmente blindados. A EMI é separada de qualquer sinal de entrada por capacitores, supressores, indutores e outros componentes eletrônicos 15 ("eletrônicos separadores") transientes de raios.

O desvio externo de EMI 100 inclui ainda uma derivação 60. A derivação 60 é física e eletricamente conectada à placa de circuito 10 e pode ser construída a partir de qualquer material ou estrutura, que seja capaz de conduzir um sinal ou carga eletrônica. Como exemplos não- limitativos, a derivação 60 pode ser feita de um condutor, ou um apêndice do substrato da placa de circuito 10 e/ou uma combinação desses.

O desvio externo de EMI 100 ainda inclui um invólucro condutor interno 20. Em algumas modalidades, o invólucro condutor interno 20 pode compreender um material dielétrico. O material dielétrico pode ser um material dielétrico fraco. Exemplos não-limitativos de materiais dielétricos incluem plásticos (polietileno, por exemplo), um vácuo, ar, hélio, nitrogênio, porcelana, mica, vidro e vários óxidos metálicos conhecidos na arte.

Quando o invólucro condutor interno 20 é feito de um material dielétrico, a superfície externa do invólucro condutor interno 20 é revestida com uma camada metálica 30. A camada metálica 30 pode ser um componente, como uma luva. Em outras modalidades, a camada metálica 30 pode ser pulverizada, galvanizada ou de outro modo depositada sobre a superfície exterior do invólucro condutor interno 20. A camada metálica 30 pode compreender qualquer metal ou liga metálica apropriada. Exemplos não-limitativos de metais adequados incluem cobre, níquel, alumínio, ouro, prata e ligas desses metais.

Em outras modalidades ainda, o invólucro condutor interno 20 pode compreender um material condutor, caso em que a camada metálica 30 pode ser dispensada por ser redundante. 0 invólucro condutor interno 20 pode compreender qualquer metal ou liga metálica apropriada. Exemplos não-limitativos de metais adequados incluem latão, ligas de alumínio, ligas de prata, ligas de ouro e ligas de níquel.

Em torno da camada metálica 30 e da derivação 60 existe uma camada de isolamento 40. Essa camada de isolamento deve ter resistência dielétrica suficiente para suportar as altas tensões associadas a eventos de raios. A camada isolante 40 pode incluir qualquer isolamento elétrico apropriado, como epóxi, poliamida (por exemplo, Kapton®) e politetrafluoretileno (Teflon®, por exemplo). Kapton® e Teflon® são fornecidos pela E.I. du Ponte de Nemours & Co. de Wilmington, Delaware. A camada isolante 40 pode ser uma capa ou filme de material. Em algumas modalidades, a camada isolante 40 pode ser aplicada na forma de fita ou liquido, em vez de uma capa ou filme sólido. A camada isolante pode ser fixada ou colada com adesivos, conforme necessário, para atingir a resistência e rigidez mecânica entre os dois invólucros.

Em torno da camada isolante 40 existe um revestimento exterior 50. 0 revestimento exterior 50 compreende um invólucro condutor, que pode ser fixado em outra estrutura (não mostrada) por um ou mais pontos de ancoragem 51. 0 revestimento exterior 50 pode ser feito de qualquer elemento ou liga metálica apropriada. Exemplos não-limitativos de metais adequados incluem alumínio, ferro, níquel, cobre e suas ligas, tais como superligas baseadas em aço inoxidável ou níquel-cromo, como Inconel® produzido pela Special Metals Corporation de New Hartford, Nova York. 0 revestimento exterior 50, o invólucro condutor interno 20/30 e a camada isolante 40, localizada entre os mesmos, constituem um capacitor de baixo valor funcional, com uma alta resistência dielétrica. O revestimento externo fornece proteção contra os ambientes e pode fechar hermeticamente o desvio externo de EMI 100. A camada isolante pode ser fixada ou colada ao revestimento exterior 50 com adesivos, conforme necessário, para atingir resistência e rigidez mecânica entre o invólucro condutor 20/30 e o revestimento exterior 50.

Como mostrado na FIG. 1, a derivação 60 é elétrica e fisicamente conectada à placa de circuito 10 em uma extremidade e eletricamente acoplada e/ou fisicamente conectada à camada metálica 30. Em modalidades, onde o invólucro condutor interno 20 é um condutor, a derivação 60 pode ser elétrica e fisicamente conectada ao invólucro condutor interno 20.

Em operação, qualquer EMI se deslocando com sinais de entrada de dados através dos cabos 12 será separada dos sinais recebidos pelos eletrônicos separadores 15 na placa de circuito 10, como é bem conhecido na arte. A EMI irá se deslocar dos eletrônicos separadores 15, através da derivação 60, para o invólucro condutor interno 20/30. A partir do invólucro condutor interno 20/30, e EMI é capacitivamente acoplada pela camada isolante 40 ao revestimento exterior 50 e, dai, para o aterramento da caixa circundante através do ponto de fixação 51.

A FIG. 2 é uma vista em planta transversal de uma modalidade exemplar de um desvio externo de EMI 200, onde números similares se referem a números similares na FIG. 1. A modalidade da FIG. 2 inclui uma placa de circuito dobrável 10', que inclui pontos de conexão 1-3 para os cabos 12. A modalidade da FIG. 2 é retratada parcialmente montada com apenas um revestimento parcial exterior 50A. A modalidade da FIG. 2 também inclui o invólucro condutor interno 20 com a camada metálica 30 e a camada isolante 40 fixada à superfície interna do revestimento exterior 50. Em outras modalidades, o invólucro condutor interno 20 pode ser inteiramente metálico, em vez de um dielétrico com a camada metálica 30.

A FIG. 3 é uma vista lateral do desvio externo de EMI 200 da FIG. 2.

A FIG. 4 é uma vista lateral do desvio externo de EMI 200, totalmente montado. A parte circular esquerda da placa de circuito flexível 10' foi dobrada para baixo em uma posição, que é perpendicular ao resto da placa de circuito flexível 10'. Os cabos 12 são conectados aos pontos de conexão 1-3. O ponto de conexão 2 está localizado diretamente atrás do ponto de conexão 1 e não é visível. A derivação 60, ligada à placa de circuito flexível 10', é ligada à camada metálica 30 do invólucro condutor interno20, completando assim um trajeto condutivo "A", do circuito separador 15 ao aterramento da caixa 52, através do revestimento exterior 50 A-B e ponto de fixação 51. O revestimento exterior 50 A-B pode fechar hermeticamente o desvio externo de EMI 200.

Embora pelo menos uma modalidade exemplar tenha sido apresentada na descrição acima detalhada da invenção, deve ser apreciado que existe um grande número de variações. Também deve ser apreciado que a modalidade exemplar ou modalidades exemplares são apenas exemplos, e não se destinam a limitar, de qualquer maneira, o âmbito, aplicabilidade, ou configuração da invenção. Em vez disso, a descrição detalhada precedente irá proporcionar às pessoas hábeis na arte um roteiro prático para a implementação de uma modalidade exemplar da invenção. Deve ficar claro que várias mudanças podem ser feitas na função e arranjo dos elementos descritos em uma modalidade exemplar, sem se afastarem do âmbito da invenção.

Claims

1. DESVIO EXTERNO DE INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA (EMI) PARA PROTEGER UM CIRCUITO ELÉTRICO, caracterizado pelo fato de compreender: primeiro invólucro condutor (20) envolvendo o circuito elétrico (10) e sendo eletricamente acoplado ao circuito elétrico (10), o primeiro invólucro condutor (20) tendo uma superfície interna e uma superfície externa; segundo invólucro condutor (50) envolvendo o primeiro invólucro condutor (20) e sendo eletricamente isolado do primeiro invólucro condutor (20) e do circuito elétrico (10); e ponto de fixação (51) configurado para conectar o segundo invólucro condutor (50) à terra.

2. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: camada isolante (40) entre o primeiro invólucro condutor (20) e o segundo invólucro condutor (50).

3. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ainda compreender: derivação (60) acoplando física e eletricamente o circuito elétrico (10) ao primeiro invólucro condutor (20).

4. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do primeiro invólucro condutor (20) ser capacitivamente acoplado ao segundo invólucro condutor (50) .

5. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do primeiro invólucro condutor (20) compreender um material dielétrico.

6. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do primeiro invólucro condutor (20) ainda compreender uma camada metálica (30) colada à superfície exterior do primeiro invólucro condutor (20).

7. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da derivação (60) ser física e eletricamente conectada à camada metálica (30) .

8. DESVIO DE EMI (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do primeiro invólucro condutor (20) ser inteiramente metálico.

9. MÉTODO PARA DESVIAR INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA (EMI) DE UM CIRCUITO ELÉTRICO, caracterizado pelo fato de compreender: provisão de um primeiro invólucro condutor (20) envolvendo o circuito elétrico (10) e sendo eletricamente acoplado ao circuito elétrico (10); provisão de um segundo invólucro condutor (50) envolvendo o primeiro invólucro condutor (20), que é eletricamente isolado do primeiro invólucro condutor (20) e do circuito elétrico (10); e ligação do segundo invólucro condutor (50) à terra através de um ponto de fixação (51).

10. MÉTODO PARA DESVIAR EMI DE UM CIRCUITO ELÉTRICO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender: inserção de uma camada isolante (40) entre o primeiro invólucro condutor (20) e o segundo invólucro condutor (50) .

11. MÉTODO PARA DESVIAR EMI DE UM CIRCUITO ELÉTRICO (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de ainda compreender: filtragem da EMI de um sinal eletrônico em um condutor de entrada (12).

12. MÉTODO PARA DESVIAR EMI DE UM CIRCUITO ELÉTRICO (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender: derivação da EMI, a partir do circuito eletrônico10 para o primeiro invólucro condutor (20).

13. MÉTODO PARA DESVIAR EMI DE UM CIRCUITO ELÉTRICO (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender: transferência capacitiva da EMI, a partir do primeiro invólucro condutor (20) para o segundo invólucro condutor (50).