Blindagem Eletromagnética: Elemento Chave das Considerações de Design de Projetos de Engenharia
Baixar white paperÀ medida que os drones e os UAVs se tornam cada vez mais importantes para as operações comerciais, industriais e de defesa, o ambiente eletromagnético no qual eles operam se torna mais complexo. A interferência eletromagnética (EMI) pode comprometer sistemas de missão crítica, degradar o desempenho e representar riscos à segurança. Este whitepaper explora a importância técnica, operacional e estratégica da blindagem eletromagnética em VANTs e descreve como a TE Connectivity oferece soluções avançadas e integradas para mitigar esses desafios. A interferência eletromagnética em sistemas de VANTs pode se originar de fontes internas e externas. Internamente, componentes como controladores eletrônicos de velocidade (ESCs), motores sem escova, reguladores de comutação e módulos de radiofrequência geram interferência.
Considerações sobre o design eletromagnético de subsistemas de drones
A interferência eletromagnética em sistemas de VANTs pode se originar de fontes internas e externas. Internamente, componentes como controladores eletrônicos de velocidade (ESCs), motores sem escova, reguladores de comutação e módulos de radiofrequência geram interferência. Externamente, radares terrestres, links de satélite, drones próximos e torres 5G contribuem para o eletromagnetismo encontrado no ambiente. Os subsistemas vulneráveis à interferência eletromagnética incluem receptores GNSS/GPS, unidades de controle de voo (FCUs), links de telemetria e vídeo e grupos de sensores, como LiDAR, sensores infravermelho e sensores multiespectrais. As consequências da interferência eletromagnética vão desde a perda de controle e erros de navegação até a corrupção de dados, redução da confiabilidade da missão e riscos à segurança.
Os veículos aéreos não tripulados (UAVs) integram vários subsistemas eletrônicos – controle de voo, navegação, comunicação, distribuição de energia e sistemas de carga útil – que são altamente suscetíveis à interferência eletromagnética (EMI). Uma blindagem eletromagnética eficaz é essencial para garantir a integridade do sinal, a confiabilidade operacional e a conformidade com as normas regulamentares.
Sistema de Controle de Voo (FCS)
O sistema de controle de voo (FCS) é um dos subsistemas mais importantes dos UAVs, abrigando microcontroladores sensíveis e unidades de medição inercial (IMUs) que são altamente vulneráveis à interferência eletromagnética (EMI) de motores e sistemas de RF. Para atenuar esses riscos, elastômeros condutores são usados com frequência devido à sua eficácia excepcional em blindagem de até 120 dB (com base em testes internos em condições controladas), além de oferecerem vedação ambiental contra poeira e umidade. Além disso, gaxetas para conectores são aplicadas nos pontos de interface para evitar vazamento de eletromagnetismo através dos conectores. Juntas, essas soluções mantêm a integridade do sinal para um desempenho de voo estável e garantem proteção de longo prazo contra contaminantes ambientais.
Módulos de GPS e Navegação
Os módulos de GPS e de navegação são particularmente vulneráveis porque os sinais de GPS são inerentemente fracos e facilmente interrompidos pela eletrônica de bordo. Para reduzir a interferência, fitas condutoras são uma solução leve e flexível que envolve módulos e cabos de GPS, enquanto os anéis do tipo O-ring condutores oferecem vedação eletromagnética e ambiental para montagens de antena. Essas soluções melhoram o bloqueio e a precisão do GPS sem adicionar peso significativo.
Sistemas de Comunicação (telemetria, links de radiofrequência)
Os sistemas de comunicação, incluindo sistemas de telemetria e links de radiofrequência, enfrentam o desafio de emitir e receber interferência, o que pode comprometer a transmissão de dados. Gaxetas para conectores são usadas para proteger os conectores de radiofrequência e evitar vazamentos, enquanto elastômeros condutores isolam os módulos RF dentro dos gabinetes. Essa combinação reduz a diafonia e garante uma comunicação confiável de longo alcance.
Sistema de Distribuição de Energia (PDB, ESCs, baterias)
O sistema de distribuição de energia, que inclui ESCs, baterias e fiação, gera um forte eletromagnetismo devido à comutação de alta corrente. Fitas condutoras são uma solução eficaz para envolver ESCs e cabos de alimentação, suprimindo emissões, enquanto elastômeros condutores fornecem blindagem para módulos de alimentação dentro de gabinetes. Essas medidas reduzem as emissões irradiadas e conduzidas, melhorando a conformidade com os padrões de interferência eletromagnética.
Sistemas de Carga pUtil (câmeras, sensores, LIDAR)
Esse subsistema inclui os acessórios ou a carga útil relevantes para aplicações para as quais os drones comerciais são empregados, como fotogrametria, cinematografia, mapeamento de campo, modelos digitais de elevação, monitoramento e vigilância. Para sistemas de carga útil, como câmeras, sensores e LIDAR, a interferência eletromagnética pode corromper a integridade dos dados e prejudicar o desempenho. Para evitar isso, anéis de vedação tipo O-ring e elastômeros condutores são usados para vedação do gabinete, enquanto fitas condutoras oferecem blindagem rápida para cabos e conectores. Essas soluções preservam a qualidade da imagem e a precisão do sensor, além de proteger contra contaminantes ambientais.
Motores e Atuadores
Os motores e atuadores são as principais fontes de interferência que pode afetar componentes eletrônicos próximos. Uma fita condutora é aplicada aos cabos e à estrutura do motor para suprimir emissões, e gaxetas para conectores protegem as conexões do motor. Essas soluções são leves e minimizam o acoplamento de interferência aos circuitos de controle, sem afetar o desempenho mecânico.
