Les systèmes d'automatisation industrielle regroupent des bras robotisés, des capteurs, des réseaux sans fil et d'autres équipements qui interagissent en permanence. Avec autant d'appareils fonctionnant de concert, les interférences électromagnétiques (IEM) peuvent prendre diverses formes. La diaphonie entre les appareils peut entraîner des erreurs de données ou des pannes de machines, générant des temps d'arrêt coûteux. Connaître les différents types de matériaux de blindage IEM vous permettra de choisir la solution la plus adaptée et de réduire ces risques.
Qu'est-ce qu'un matériau de blindage EMI ?
Vous rencontrerez différents types d'interférences électromagnétiques pendant le fonctionnement de l'équipement ; matériaux de blindage électromagnétique Ces dispositifs sont conçus pour bloquer ces interférences. Ils empêchent les ondes électromagnétiques externes de pénétrer dans l'équipement et empêchent également les signaux générés par l'équipement lui-même de fuir, assurant ainsi le fonctionnement stable des circuits. On les trouve généralement dans les boîtiers d'équipement, les joints, les circuits imprimés et les connecteurs de câbles.
Pourquoi l'automatisation industrielle a-t-elle besoin d'un blindage EMI ?
Le blindage contre les interférences électromagnétiques (IEM) contribue à protéger les systèmes de production intelligents et à minimiser l'impact des interférences électromagnétiques sur le fonctionnement des équipements. Des matériaux de blindage appropriés peuvent réfléchir ou absorber une partie de l'énergie électromagnétique, réduisant ainsi les risques pour les composants électroniques sensibles aux interférences. Pour les usines, ce blindage est essentiel non seulement pour garantir la bonne communication entre les équipements, mais aussi pour assurer le bon fonctionnement des lignes de production, en limitant les temps d'arrêt et les pannes.
Dans le domaine de la fabrication intelligente, le blindage EMI ne se limite pas à la réduction des interférences électromagnétiques occasionnelles ; il est également essentiel de donner la priorité à la protection des dispositifs et des composants qui ont un impact significatif sur les opérations de production.
Capteurs : Les capteurs sont chargés de collecter des données en temps réel et de fournir un retour d’information au système. En cas de perturbation des signaux, les données collectées peuvent être inexactes, ce qui affecte les opérations de contrôle ultérieures.
Contrôleurs : Les contrôleurs ajustent l’état de fonctionnement des équipements en fonction des données reçues. En cas d’interférences électromagnétiques, des problèmes peuvent survenir lors de la transmission ou du traitement des commandes, affectant ainsi le processus de production.
Systèmes de communication : Les réseaux sans fil, les équipements de communication industrielle et autres liaisons de transmission de données doivent rester stables pour permettre l’échange normal d’informations entre les différents appareils.
Le choix de matériaux de blindage EMI adaptés à ces composants critiques contribue à réduire le risque d'anomalies de signal et de pannes d'équipement, permettant ainsi à toutes les parties du système automatisé de fonctionner ensemble de manière plus fiable et minimisant les interruptions de production causées par les interférences.
Matériaux de blindage EMI courants pour l'automatisation industrielle
Caoutchouc conducteur et élastomères conducteurs
caoutchouc conducteur Les élastomères conducteurs conservent l'élasticité naturelle du caoutchouc, ce qui leur permet d'épouser les interstices des équipements, même sous pression, tout en assurant une conductivité électrique qui bloque les ondes électromagnétiques. Si le boîtier de votre équipement nécessite à la fois un blindage contre les interférences électromagnétiques et une certaine étanchéité, le caoutchouc conducteur est une solution à envisager. Ces matériaux peuvent être utilisés dans les armoires électriques, les boîtiers électroniques et autres applications où un contact conducteur est requis au niveau des joints.
Avec ces matériaux, il convient de prêter attention à la déformation rémanente ; si le boîtier doit rester fermé pendant de longues périodes, le joint peut perdre son élasticité, ce qui pourrait ensuite affecter la qualité du contact électrique.
Joints en mousse conductrice et en tissu sur mousse
Ces deux matériaux sont à base de mousse. La mousse recouverte de tissu conducteur comporte une couche supplémentaire de tissu conducteur par-dessus la mousse conductrice, alliant ainsi la souplesse de la mousse à la conductivité de surface. Ces deux types de matériaux sont couramment utilisés dans la fabrication d'appareils électroniques nécessitant le remplissage d'espaces. Matériaux de blindage non rigides, ils n'exercent pas de contraintes importantes sur la structure du boîtier. Souples et compressibles, ils conviennent parfaitement aux espaces irréguliers.
Vous pouvez les installer aux joints des boîtiers de contrôleur, des boîtiers électroniques et des panneaux amovibles afin de maintenir le contact électrique au niveau des joints.
Joints d'étanchéité EMI CMS et blindages au niveau de la carte
blindages au niveau de la carte Les joints EMI CMS sont généralement des structures métalliques compactes montées directement sur les circuits imprimés afin d'isoler les interférences entre les différents modules de la carte. Les joints EMI CMS, quant à eux, sont des composants de contact blindés adaptés à la technologie de montage en surface (CMS) et peuvent être utilisés sur les composants électroniques et les points de connexion qui répondent à leurs exigences de conception. L'espace étant généralement limité sur les cartes mères des automates programmables et des modules d'E/S, les boîtiers de blindage au niveau de la carte et Joints SMT EMI sont très compactes et donc idéales pour de telles applications.
Si l'espace disponible sur votre circuit imprimé est limité, il est conseillé de prévoir des emplacements pour les boîtiers de blindage ou les joints dès la phase de conception. L'ajout de structures de blindage après la finalisation de la conception du circuit imprimé peut nécessiter une nouvelle implantation, augmentant ainsi les coûts de développement.
Ruban conducteur et ruban en feuille de cuivre
Le ruban conducteur se compose généralement d'un substrat conducteur et d'une couche adhésive ; il est simple et facile à utiliser : il suffit de retirer le film protecteur pour l'appliquer. Ruban de cuivre, En revanche, elle utilise une feuille de cuivre comme substrat principal. Ces dispositifs peuvent servir au blindage localisé, à l'étanchéité des joints et aux connexions conductrices.
Elles sont particulièrement adaptées au blindage de surfaces planes et fixes. Leur utilisation est déconseillée dans les zones soumises à des flexions ou des frottements fréquents, car la couche adhésive a tendance à se décoller avec le temps. Pour le traitement de joints localisés sur les boîtiers d'équipements ou l'ajout d'une couche de blindage aux composants électroniques, le ruban conducteur peut constituer une solution pratique.
Tube en caoutchouc conducteur
Tubes en caoutchouc conducteur Il s'agit d'un matériau conducteur et flexible de structure tubulaire qui se glisse directement sur les câbles de signal. Contrairement aux gaines en caoutchouc classiques, il forme une couche de blindage continue à la surface du câble, supprimant le bruit émis par celui-ci et empêchant les interférences externes de se propager le long du câble jusqu'à l'équipement. Il peut être utilisé pour blinder des câbles de signal individuels ou de petits faisceaux de câbles.
Tissu conducteur
Tissu conducteur Ce matériau est généralement composé d'une base comme le polyester ou le nylon ; léger et fin, il peut être coupé et plié à volonté. Relativement souple, il n'a pas de forme fixe et offre une grande flexibilité ; il est aussi couramment utilisé comme couche extérieure pour recouvrir la mousse. Cependant, nous déconseillons son utilisation pour les applications nécessitant une étanchéité sous haute pression continue. Le tissu conducteur est plus souvent utilisé lorsque la compression rigide n'est pas requise.
Fingerstock
Joints de crosse Les composants de blindage métallique sont constitués de bandes métalliques flexibles qui assurent le contact électrique avec la surface d'accouplement grâce à leur déformation élastique. Leur ressort de maintien robuste garantit une performance de blindage durable, même en cas d'ouvertures répétées du boîtier pour maintenance.
Si les boîtiers de vos armoires de commande ou de vos instruments de test doivent être fréquemment ouverts et fermés, ce produit est idéal. Si votre équipement industriel nécessite une maintenance régulière, les lames de ressort métalliques peuvent également constituer une solution adaptée pour le blindage des joints.
Joints moulés sur place
Joints moulés sur place Ces joints sont fabriqués à partir d'un matériau liquide déposé sur un tracé prédéfini du boîtier à l'aide d'un équipement de distribution. Après polymérisation à température ambiante ou sous l'effet de la chaleur, ils forment un matériau de blindage EMI. Pour les formes complexes et irrégulières, ainsi que pour les interstices où le coût de production de joints préformés par moulage est trop élevé, les joints de blindage moulés par distribution constituent une solution idéale. Il est cependant indispensable de prévoir un canal de distribution et de contrôler la largeur et la hauteur de l'adhésif ; tout écart de hauteur après polymérisation affectera les performances de compression.
Absorbeurs de micro-ondes
Les matériaux absorbant les micro-ondes fonctionnent selon un principe différent de la plupart des matériaux de blindage évoqués précédemment. Alors que les matériaux de blindage conventionnels réfléchissent les ondes électromagnétiques, les matériaux absorbant les micro-ondes absorbent l'énergie électromagnétique dans des bandes de fréquences spécifiques. Si votre contrôleur industriel rencontre des problèmes d'interférences persistants dans une bande de fréquences spécifique, et que des tests ont révélé que des réflexions localisées ou une résonance pourraient en être l'une des causes, vous pourriez envisager d'utiliser des matériaux absorbant les micro-ondes. absorbeurs de micro-ondes. Cependant, dans les scénarios d'interférences basse fréquence standard, il n'est pas nécessaire de les sélectionner, car leur rapport qualité-prix est médiocre.
Comment choisir le meilleur matériau de blindage EMI
Identifier la source des interférences électromagnétiques et la fréquence de fonctionnement
Avant de choisir des matériaux de blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI), il est nécessaire d'identifier précisément la partie de l'équipement d'où proviennent les interférences, ainsi que sa fréquence de fonctionnement, plutôt que de simplement opter pour un matériau à haute conductivité électrique. Les matériaux adaptés aux interférences basse fréquence sont totalement différents de ceux adaptés aux interférences haute fréquence.
Par exemple, si un variateur de fréquence présente un dysfonctionnement en cours de fonctionnement, cela peut être dû à des interférences générées par le variateur lui-même ; si les relevés des capteurs sont instables, il convient également de vérifier les câbles de signal, la mise à la terre et les équipements environnants. Vous pouvez ainsi privilégier les options compatibles avec la bande de fréquence de votre équipement et réduire les coûts liés aux essais et erreurs.
Tenez compte de la conception de l'enceinte et de l'espace disponible.
Examinez la forme de votre boîtier et l'espace disponible à l'intérieur pour les composants de blindage. Certains systèmes d'étanchéité ne permettent l'utilisation que de joints fins ; les matériaux plus épais ne conviennent pas. Si les angles sont étroits, des matériaux flexibles, faciles à découper et à ajuster, tels que du ruban conducteur, du ruban en feuille de cuivre ou du tissu conducteur, seront plus adaptés. Pour les armoires électriques nécessitant des ouvertures fréquentes pour la maintenance, les ressorts en forme de doigt (ressorts en cuivre-béryllium) sont généralement la solution optimale ; privilégiez-les.
Évaluer l'environnement opérationnel
Il est nécessaire de confirmer les conditions d'utilisation spécifiques auxquelles l'équipement sera finalement soumis. Une exposition prolongée à des températures élevées, à l'humidité ou à des environnements contenant de l'huile ou de la poussière accélérera le vieillissement des matériaux. Si des matériaux de blindage standard sont utilisés dans de telles conditions, leurs performances de blindage se dégraderont progressivement. Il convient de choisir des matériaux résistants aux conditions environnementales concernées afin de garantir la conformité du produit aux spécifications sur le long terme. Nous vous recommandons de demander les fiches techniques pertinentes à votre fournisseur afin de vérifier la résistance à la température, la résistance chimique et les autres spécifications importantes.
Vérifier les exigences d'installation et de fabrication
Même si le matériau lui-même répond aux exigences, il faut également tenir compte de son mode d'installation et vérifier si vos processus de production existants peuvent réaliser cette étape de manière fiable.
Certains matériaux sont adaptés au placement SMT et peuvent être traités directement sur des lignes de production automatisées ; d’autres nécessitent un alignement et une installation manuels. Les rubans adhésifs requièrent une surface de collage appropriée, tandis que les joints moulés en place nécessitent un équipement de distribution et des conditions de polymérisation spécifiques. Si votre ligne de production actuelle ne dispose pas des processus de support nécessaires, même les matériaux de la plus haute qualité complexifieront votre production et risquent d’engendrer des défauts, affectant ainsi l’automatisation de l’usine.
Équilibre entre performance de blindage et coût total
Lors du choix des matériaux de blindage EMI/EMC, le prix est certes important, mais il ne faut pas se contenter de comparer leur coût d'achat. Un matériau trop bon marché s'avère inadapté à la structure de l'équipement et peut nécessiter un traitement supplémentaire, voire une refonte complète en cas d'échec aux tests.
Parallèlement, il ne faut pas rechercher aveuglément les performances de blindage les plus élevées. Commencez par vérifier les exigences minimales de vos normes de test CEM ; tant que le matériau réussit les tests de manière constante, il est suffisant. Vous devez prendre en compte le prix unitaire du matériau, les coûts de transformation et le coût de toute reprise ultérieure afin de trouver une solution qui concilie performance et coût, adaptée à votre projet.
FAQ
Réflexions finales
GALLOP INNOTEK possède plus de 10 ans d'expérience dans la fabrication de matériaux de blindage EMI. Nous proposons des conceptions sur mesure et des tests de fiabilité internes pour accompagner vos projets d'automatisation industrielle. Contactez-nous pour trouver le matériau de blindage adapté à votre équipement.
