ES2245858A1 - Sonda activa diferencial de campo magnetico cercano de gran directividad y gran ancho de banda. - Google Patents

Abstract

Sonda activa portátil y autoalimentada con pilas que mide el campo magnético cercano con una gran directividad y un elevado ancho de banda.

Description

Sonda activa diferencial de campo magnético cercano de gran directividad y gran ancho de banda.

Sector de la técnica

Instrumentación electrónica

Sensores

Compatibilidad Electromagnética

Estado de la técnica

La capacidad de un sistema o aparato electrónico de operar correctamente en un entorno electromagnético determinado sin introducir en él una perturbación capaz de interferir en la normal operación de otros sistemas o aparatos que comparten el mismo entorno se denomina compatibilidad electromagnética. Con el objetivo de garantizar esta situación las normas fijan para diferentes entornos ciertos niveles de emisión e inmunidad. Los niveles de emisión se fijan en términos de radiación electromagnética en campo lejano.

Las antenas de campo lejano son utilizadas para medir la radiación global del equipo electrónico bajo ensayo, pero resultan inadecuadas para identificar el componente del sistema responsable de la perturbación electromagnética. Por eso es necesario ofrecer una alternativa a las medidas con antenas de campo lejano desde el punto de vista de la identificación del origen último de la perturbación (1).

Para este cometido se llevan a cabo medidas en campo cercano con sondas de campo eléctrico y/o magnético. Las dimensiones físicas de las sondas pasivas comerciales de campo magnético próximo [Sonda EM-6995 de Electrometrics] y su ausencia de apantallamiento, hace que capten simultáneamente la radiación generada por diferentes componentes de un mismo sistema (2).

Se han desarrollado sensores magnéticos apantallados eléctricamente que consiguen una alta directividad en su utilización como sonda pasiva [Sniffer probe locates sources of EMI. B. Carsten. EDN Magazine, 141-147, Junio 1998].

Nuestra sonda diferencial es una versión mejorada de la sonda activa presentada en [Low cost magnetic field probes for EMI diagnostic of PCBs. J. Gago, J. Balcells, D. Gonzalez. 4^{th} European Symposium on Electromagnetic Compatibility Conference, vol. 1, pp 605 - 610, Brugge, Belgica, Sep. 2000] (3). La mejora consiste en eliminar el ruido en modo común provocado por las corrientes que se inducen en el apantallamiento debido al mismo campo que se desea medir. Además se ha conseguido aumentar considerablemente el ancho de banda, la sensibilidad y la directividad de la sonda. También se incluye la alimentación a baterías con lo que la sonda se convierte en una herramienta portátil y muy útil en el ámbito del diagnóstico de interferencias.

Descripción de la invención

La sonda está formada por dos partes: el sensor (4) y el acondicionador de señal(5). Ambos subsistemas están alojados dentro de un recinto apantallado eléctrica y magnéticamente (6), que también contiene las baterías de alimentación de la sonda (7). El sensor está formado por el arrollamiento en forma cilíndrica de un hilo conductor (4). El diámetro de dicho cilindro es del orden de magnitud de la separación de las pistas en una placa de circuito impreso y, en todo caso del orden de 1 mm. En el interior del mencionado cilindro se puede disponer o no de un núcleo magnético a efectos de aumentar la sensibilidad del conjunto.

Los dos extremos del hilo conductor que forma el sensor se conectan al acondicionador de señal (5). Dicho acondicionador está formado por un amplificador diferencial de transresistencia, cuya respuesta en frecuencia es convenientemente ajustada para compensar el comportamiento del sensor y obtener así una respuesta plana en la banda de frecuencias de utilización de la sonda (8). La salida del acondicionador de señal ofrece una impedancia de 50 \Omega (9), adaptada a la mayoría de instrumentos de medida (analizador de espectros).

El sistema de alimentación por pilas, y las dimensiones de la sonda le permite ser manejada cómodamente con una sola mano, aspecto importante cuando se desea realizar mediciones en diferentes componentes y pistas de una placa de circuito impreso (10).

A modo de ejemplo se incluyen los resultados de las medidas realizadas sobre el reloj de un circuito digital con una sonda pasiva comercial [Sonda EM-6995 de Electrometrics] y con la sonda diferencial. Los resultados esperados son que la emisión del reloj contenga una componente espectral a 11 MHz y en alguno de sus armónicos, tal como se obtiene con la sonda diferencial (11). Sin embargo, con la sonda pasiva se capta la emisión del microprocesador contiguo al reloj, ya que se observan armónicos a 2 MHz (12). De esta forma se demuestra que la sonda diferencial es capaz de eliminar las emisiones de componentes contiguos, permitiendo identificar perfectamente al componente responsable de una determinada emisión.

Claims (5)

1. Sonda activa portátil de campo magnético cercano caracterizada porque el sensor está formado por un arrollamiento de hilo conductor (con o sin núcleo magnético), de dimensiones comparables a la separación de las pistas en placas de circuitos impresos (<1 mm), alojado en un cilindro rígido o flexible con apantallamiento eléctrico y magnético de la parte activa (amplificador) de la sonda.

2. Sonda activa portátil de campo magnético cercano según reivindicación 1, caracterizada por la estructura diferencial del sensor y el amplificador para mejorar la calidad de la medida y aumentar el rango de frecuencias de funcionamiento.

3. Sonda activa portátil de campo magnético cercano según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por ser un instrumento portátil debido a la alimentación con baterías.

4. Sonda activa portátil de campo magnético cercano según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por presentar gran manejabilidad debida a la forma ergonómica de la sonda.

5. Sonda activa portátil de campo magnético cercano según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por tener una salida adaptada a 50 \Omega que es la impedancia de entrada de la mayoría de los instrumentos de medida en los laboratorios.