Composant grillagé d'une cage de Faraday

[invite49727b82]

Bonjour,

En guise de cage de Faraday, je suis en train de me confectionner un caisson faradisé (tôle galvanisée) de 1.5m³ pour des essais CEM jusqu’à 0.5GHz sinus.
Je vais l’agrémenter de trois grilles de 60 cm x 30 cm pour avoir un visuel. A l’intérieur de ce caisson sera placé des manipes qui me posent problème actuellement puisque qu'elles génèrent des champs électriques qui perturbes les appareils de mesures environnant jusqu'à bloquer des logiciels.

Ma question : comment déterminer les caractéristiques de la grille ou de la plaque perforée (diamètre des trous, épaisseur …) afin de conserver une bonne protection tout en conservant un bon visuel ?

Si je me réfère au micro-onde de la cuisine la vitre de la porte est constituée d'une fine grille dont les trous ont un diamètre de 1.6mm ce qui doit être adapté aux 2.4 GHz de fonctionnement ou des harmoniques. Mais la transparence n'est pas terrible malgré l'éclairage interne.

Cordialement
Jean-Luc
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[polo974]

Bonjour,
En terme de cage de Faraday, on parle d'atténuation, donc jamais de suppression totale d'une raie...

Les problèmes principaux:

• les traversées: il faut bien les penser et surtout ne pas passer un câble à travers un trou...
• les ouvertures: les fentes sont les pires sources de fuite, il faut des joints sérieux assurant le contact à intervalles réguliers
• la sécurité des personnes: pour une grande cage, la porte sera dure à ouvrir pour cause de joint élec, il faut un système d'ouverture de l'intérieur efficace même pour une personne en train de tomber dans les vaps (et sur la grande poignée solide)...

pour les fenêtres, donc:
un grillage à la maille à lambda/10 apporte déjà une atténuation de l'ordre de 70dB, donc du grillage maille soudées de 13mm, bien relié au cadre doit être suffisant. mais vu le prix de la chose, tu peux blinder en en mettant 2 couches espacées de quelques cm (un double vitrage de Faraday...).

un coup de peinture noire mate dessus permet de rendre la grille moins perturbante.

[f6bes]

Bonjour,

En guise de cage de Faraday, je suis en train de me confectionner un caisson faradisé (tôle galvanisée) de 1.5m³ pour des essais CEM jusqu’à 0.5GHz sinus.
Je vais l’agrémenter de trois grilles de 60 cm x 30 cm pour avoir un visuel. A l’intérieur de ce caisson sera placé des manipes qui me posent problème actuellement puisque qu'elles génèrent des champs électriques qui perturbes les appareils de mesures environnant jusqu'à bloquer des logiciels.

Ma question : comment déterminer les caractéristiques de la grille ou de la plaque perforée (diamètre des trous, épaisseur …) afin de conserver une bonne protection tout en conservant un bon visuel ?

Si je me réfère au micro-onde de la cuisine la vitre de la porte est constituée d'une fine grille dont les trous ont un diamètre de 1.6mm ce qui doit être adapté aux 2.4 GHz de fonctionnement ou des harmoniques. Mais la transparence n'est pas terrible malgré l'éclairage interne.

Cordialement

Bjr à toi, Heu c'est pas tout à fait comme cela que ça marche !
Il ya deux notions à prendre en compte : la PUISSANCE HF à l'intérieur de la cage
Et
le degré de SENSIBILITE des appareillages...extérieurs.
Ex: soit 100 watts HF à l'intérieur, il s'en évacue 0.01 à l'exterieur
Si ton appareillage extérieur est INSENSIBLE à 0.01 et en DESSOUS, ce sera considéré comme nul ( c'est à dire RIEN reçu)
Si ton appareillage extérieur est CAPABLE de réagir à ,0.001 ALORS il " entendra " qq chose qui sera peut etre génét pour lui.
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

un coup de peinture noire mate dessus permet de rendre la grille moins perturbante.

Tu peux détailler ?
merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Salut,
Pour avoir eu accès pendant plusieurs années à un labo de test CEM, la chambre n'est pas juste une cage de Faraday, elle est aussi tapissée d'une mousse conique afin de limiter la réverbération interne du rayonnement.

A mon avis cela doit être très très complexe à calculer.

Sans cette espèce de mousse, ton appareil va peut être encore plus polluer l'environnement à cause de la réverbération.

Quelle est le test CEM qui poser autant de soucis ?

[invitefa96bd8f]

Bonjour,


Tu peux détailler ?
merci.

Je pense qu'il parle de l'optique, pour que notre oeil remarque moins la cage

[Patrick_91]

Hello,

Oui un bon noir mat c'est très joli (avec de l'anti rouille) mais pour une cage de Faraday ce n'est pas électriquement utile ..

A plus

[antek]

Oui un bon noir mat c'est très joli (avec de l'anti rouille) mais pour une cage de Faraday ce n'est pas électriquement utile ..

C'est pour une bonne vision de ce qu'il se passe à l'intérieur . . .

[gwgidaz]

Bonjour,

Un grillage pour l'ensemble de ta boîte devrait convenir, avec mailles de l'ordre de quelques mm....
- Croisement des mailles en contact, bien sur...
- A condition que les sources de rayonnement à l'intérieur soient à plusieurs cm des parois. ( de façon à ne pas avoir de champ proche près des mailles)

Et surtout, ATTENTION :
- pas de fente de périmètre supérieur à lambda 10 , donc il faut des "doigts" métalliques sur les fermetures....
- Les câbles qui pourraient entrer dans la cage doivent être convenablement découplés à leur entrée dans la cage . En général, c'est la source la plus importante des fuites, des milliers de fois supérieure à l'énergie qui passe à travers les mailles. Et c'est aussi le plus délicat à réaliser....

Enfin, attention, l'appareil qui sera à l'intérieur ne sera plus dans des conditions normales, car il va se reprendre par la figure tout le rayonnement qu'il devait émettre... pour éviter cela, il faudrait non pas une cage de Faraday, mais une chambre anéchoïde....

[Patrick_91]

Hello,

Enfin, attention, l'appareil qui sera à l'intérieur ne sera plus dans des conditions normales, car il va se reprendre par la figure tout le rayonnement qu'il devait émettre...

Quand même pas , j'espère que le machin dissipe sa puissance sur une charge résistive (bain d'huile) non rayonnante.

A plus

[Vincent PETIT]

Si si, j'ai fait la même remarque plus haut.

Les couplages (quels qu'ils soient) vont être plus nombreux à cause de la réverbération. Chose qui n'arrive pas avec une vraie chambre CEM.

De part mon expérience passée en CEM, faire des essais avec des mauvaises conditions de test et un coup à ne jamais arriver à trouver le problème.



@gwgidaz,
Merci, j'avais oublié le nom de ce genre de chambre.

[invitee05a3fcc]

De part mon expérience passée en CEM, faire des essais avec des mauvaises conditions de test et un coup à ne jamais arriver à trouver le problème.

Si c'est le rayonnement de l'appareil qui est étudié (pas mesuré !), une mesure en champ libre en extérieur est beaucoup plus significative (en tenant compte de la pollution locale électromagnétique)

[nornand]

Bjr, a 500 MHz c'est bizarre de rencontrer de tels problèmes

[Vincent PETIT]

C'est clair ! Mais je pense qu'il rencontre des problèmes de couplage inductif/capacitif sur le(s) câble(s) relié(s) au appareil de mesure. Et non pas d'un rayonnement de l'appareil.

Si c'est ça, il n'y a nullement besoin d'une cage. Il devrait voir une nette amélioration en plaquant les câbles contre une masse métallique.

[Vincent PETIT]

J'oubliais, un test CEM se fait sur un appareil fini. Là ça assez bizarre de mettre par exemple un oscillo ou autre appareil de mesure pendant le test !???

[Vincent PETIT]

Si c'est le rayonnement de l'appareil qui est étudié (pas mesuré !), une mesure en champ libre en extérieur est beaucoup plus significative (en tenant compte de la pollution locale électromagnétique)

Tout à fait d'accord !

[invite49727b82]

Merci pour vos réponses, bon finalement ce n’est pas trop critique pour la grille.

Le test BCI Bulk Current Injection est le plus perturbateur :
Mon setput à tester est équivalent à une antenne ¼ d’onde horizontale à Fo = 30MHz. J’envoie un courant de 300mA avec des pics à 85W de l’ampli. J’ai mesuré un champ électrique de 650V/m sur le câble émetteur qui tombe à 2V/m et 0.05µT en magnétique en bordure de paillace (à 20cm du câble).

Pour les effets extérieurs : Apparemment le fil des souris sert d’antenne. Il suffit de les débrancher des laptops et les logiciels ne bug plus. Pour les appareils de mesures, dans un rayon de 6 mètres la plupart des mesures de l’ordre du mV sont bruitées.

J’ai effectué des mesures comparatives avec et sans caisson galvanisé (improvisé avec de la tôle d’1mm d’épaisseur sur 1,5³m). Les différences spectrales apparaissent à partir de 200MHz sans doute à cause de la réflexion interne. Pour diminuer ces réflexions je pensais aussi à une chambre semi anéchoïde. Fabriquer un caisson en acier galvanisé et coller à l’intérieur sur les parois des absorbeurs RF. Savez-vous où je pourrais me procurer ces absorbeurs RF ?

[nornand]

contact eux :
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Société CLI

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CS 14236
31432 Toulouse cedex 4
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[Vincent PETIT]

Merci pour vos réponses, bon finalement ce n’est pas trop critique pour la grille.

Le test BCI Bulk Current Injection est le plus perturbateur :
Mon setput à tester est équivalent à une antenne ¼ d’onde horizontale à Fo = 30MHz. J’envoie un courant de 300mA avec des pics à 85W de l’ampli. J’ai mesuré un champ électrique de 650V/m sur le câble émetteur qui tombe à 2V/m et 0.05µT en magnétique en bordure de paillace (à 20cm du câble).

Pour les effets extérieurs : Apparemment le fil des souris sert d’antenne. Il suffit de les débrancher des laptops et les logiciels ne bug plus. Pour les appareils de mesures, dans un rayon de 6 mètres la plupart des mesures de l’ordre du mV sont bruitées.

J’ai effectué des mesures comparatives avec et sans caisson galvanisé (improvisé avec de la tôle d’1mm d’épaisseur sur 1,5³m). Les différences spectrales apparaissent à partir de 200MHz sans doute à cause de la réflexion interne. Pour diminuer ces réflexions je pensais aussi à une chambre semi anéchoïde. Fabriquer un caisson en acier galvanisé et coller à l’intérieur sur les parois des absorbeurs RF. Savez-vous où je pourrais me procurer ces absorbeurs RF ?

Tu es entrain de dire qu'un test d'injection (direct ? par couplage inductif ? ou par couplage capacitif ?) perturbe a se point là ?
Ce genre de test envoi un courant de mode commun sur le câble a tester et donc pollue ton appareil. Si ton appareil a une masse alors de simple capa suffisent généralement à renvoyer ces courants de mode commun vers la masse (pour qu'ils retournent vers l'ampli.)

Avec quoi tu mesures le champs électrique ? Et pourquoi tu mesures le champs électrique pendant un test d'injection ? Est ce que la paillasse est standard (sinon tu peux avoir des couplages cartes chassie dans n'importe où) ?

Tu peux montrer une photo de l'environnement de test ? Du câblage ? Etc...

[invite49727b82]

Polo974 :
• Pour faire les traversées je pense utiliser des tubes galva sur quelques dizaines de centimètres. J’ai déjà vu ça dans un labo CEM.
• Pour les ouvertures, je vais me baser sur les mesures surtout en EMI (émission conduite) et ferais des modifications en conséquence (joint en tresse ou en emboitement de profilé)
• Pour la grille, en suivant ton conseil, et suivant disponibilité de mon sous-traitant une grille à maille de 10mm fera l’affaire, bombée en noir.

Vincent PETIT :
• D’accord pour une vrai chambre CEM, mais manque de budget (je n’ai que quelques k€) et surtout manque de place ! Et puis je ne fais pas de la qualification mais de l’investigation sur prototypes.
• Les appareils de mesures qui sont perturbés non rien avoir avec la manipe étudiée en CEM. Il suffit que je place une tôle galva entre l'antenne et les appareils de mesure pour que les effets indésirables disparaissent. Sauf que l'impédance de mon setup à changé
• Injection par couplage inductif
• Mesure du champs électrique faite par un technicien prestataire de la Sécu suite à des inquiétudes du personnel. J’ai participé aux mesures mais ne me souviens plus du modèle de l’appareil.

DAUDET78 :
• En champs libre extérieur, en BCI à 60W de 0.1 à 500MHz, avec une modulation AM dans un setup équivalent à une antenne de 2m: J’ai bien peur de voir débarquer la gendarmerie après une journée de tests !

Normand
• Merci pour l’info, j’attend une réponse bien que le domaine d’application de leurs absorbeurs RF débute à 0.6GHz.


Si joint 3 spectres: Dans la totalité du test BCI, de 0.1 à 400MHz, Puis deux images où l'on observe les différences avec et sans cage de Faraday à partir de 0.1GHz.
C'est la courbe rouge qui représente le courant injecté.

BCI 250mA 108dBµA sans cage Faraday.pngBCI 100 to 400MHz 275mA 109dBµA sans cage Faraday.pngBCI 100 to 400MHz 275mA 109dBµA avec cage Faraday.png

[gwgidaz]

Polo974 :
• Pour faire les traversées je pense utiliser des tubes galva sur quelques dizaines de centimètres. J’ai déjà vu ça dans un labo CEM.

Bonjour,

Faire passer des conducteurs dans un tube métallique ne constitue pas un filtre de mode commun.
Tu dois considérer chacun des conducteurs qui entrent dans ta cage:
.
- Ceux qui sont à la masse ( blindages, etc..) doivent traverser la grille et être en contact avec celle ci au point de passage .
- Les alimentations doivent être découplées également au point passage à travers la grille.
- Les signaux plus rapides doivent être blindés d'un bout à l'autre , avec masses aux deux extrémités c'est à dire à l'appareil source et à l'appareil recepteur. Le blindage du conducteur est évidemment en contact avec la grille au point de passage.

[invite49727b82]

Bonjour gwgidaz

Effectivement:
Pour ce qui est de l’alimentation j’ai prévu un découplage au point de passage.

Pour la commande du produit elle s’effectue par fibre optique.

Après je pensais à deux câbles quand j’indiquais la solution des tubes métalliques :
• L’un c’est le câble USB, à l’intérieur du caisson, connecté au wattmètre de la pince de mesure (contre réaction BCI), qui posait soucis : Blocage de l’ordinateur qui y était connecté, résolu en mettant le câble USB dans un tube d’acier. Cela a du atténuer les effets électromagnétiques (le câble USB faisant office d'antenne) et par effet capacitif, le tube sur les 60cm de câble crée un filtre passe-bas, le tube étant relié à la masse.
• L’autre c’est La pince à effet hall qui vérifie le courant de la charge pilotée par le produit. Ce n’est pas trop grave puisqu’elle est connectée à l’oscilloscope externe avec l’entrée configurée avec un passe-bas maximum.

Faut que je prévoie quand même quelques filtres traversant.

[gwgidaz]

Bonjour gwgidaz

Effectivement:
Pour ce qui est de l’alimentation j’ai prévu un découplage au point de passage.

Pour la commande du produit elle s’effectue par fibre optique.

par effet capacitif, le tube sur les 60cm de câble crée un filtre passe-bas, le tube étant relié à la masse.

Faut que je prévoie quand même quelques filtres traversant.

Bonjour,

lorsqu'un câble passe dans un tube, certaines fréquence sont atténuées, d'autres non. L'effet capacitif ne joue que si le tube est très court par rapport à lambda. Et il joue assez peu. Donc c'est une opération risquée, soumise au paramètre "chance".
Il est bien plus efficace, et conforme aux règles de la CEM, d'enrouler le câble ( composé de tous les conducteurs qui portent le signal utile) avec plusieurs spires, autour d'un gros tore de ferrite, ce qui constitue une self de mode commun. Evidemment, cette self ne perturbera pas le signal ...
Ce tore devra être très proche du trou de passage à travers le grillage.

[invite49727b82]

Ah oui, bien sûr, ces fameuses ferrites !
Il faut que j’en achète, comment les choisir ?

[gwgidaz]

bonjour,
Rassures-toi, c'est exactement fait pour cela!

En fonction de la bande des signaux perturbateurs. Il te faut voir les catalogues: ferrites de suppression de mode commun, qui indiquent l'impédance en fonction de la fréquence.

Bandes VHF ou UHF : Elles sont en forme de cylindre. Par exemple diamètre extérieur 10 mm, longueur 20 mm....Il faut choisir le diamètre du trou central pour pouvoir les enfiler dans ton câble.
Pour éliminer plus radicalement une fréquence donnée, on en dispose deux distantes d'un quart d'onde...

il en existe même des toutes plates pour les câbles plats.

Pour les bandes plus bases en fréquence, ( HF) , on peut utiliser un tore de ferrite sur lequel on fait trois ou quatre spires avec le câble....