Josselin, l’ingénieur spécialisé Normes/CEM/Qualification de CATS POWER DESIGN vous explique pourquoi ces étapes (généralement mal connues des non-spécialistes) sont absolument primordiales pour la réussite de votre projet de système électronique sur-mesure.
La qualification des systèmes électroniques est une étape obligatoire : elle permet de tester, valider, puis certifier votre système. Lors de cette phase, les ingénieurs s’assurent que votre produit respecte toutes les normes en vigueur sur le marché visé. Ces normes sont nombreuses, strictes, et elles changent, pour devenir de plus en plus exigeantes. Le bureau d’études idéal doit donc être capable de qualifier et de pré-certifier lui-même votre produit, pour vous accompagner jusqu’à sa certification officielle. Cette expertise intégrée en matière de qualification électrique, thermique et de compatibilité électromagnétique est un atout indispensable pour réaliser des gains de temps et d’efficacité, explique Josselin, ingénieur Qualification au sein du BE de CATS POWER DESIGN, entreprise spécialisée en électronique sur cahier des charges, basée à Annecy.
La phase de validation permet de vérifier que votre produit respecte les deux principales directives en vigueur en ce qui concerne les produits électroniques : la directive basse tension (i.e. sécurité électrique) et la directive CEM (aptitude au bon fonctionnement du système dans son environnement électromagnétique) qui nécessite une cage de Faraday.
La validation... sans attendre !
La validation d’un produit intervient tout au long de votre projet, et cela dès la première rencontre. Ce sujet doit obligatoirement être traité avec le plus grand sérieux, car les ingénieurs doivent savoir dans quel environnement le produit va évoluer, dans quelles zones géographiques, s’il est communiquant... Bref, recueillir toutes les caractéristiques, identifier toutes les normes et contraintes à prendre en compte.
En règle générale, le client apporte un cahier des charges indiquant les normes à respecter (norme UL, EU, directive RED, R10, etc.). Les ingénieurs doivent néanmoins analyser et valider ce cahier des charges pour apporter des compléments qui peuvent se révéler cruciaux. On observe que, pour réaliser des économies d’échelle, nos clients souhaitent avoir des produits répondant aux normes de plusieurs zones géographiques afin d’optimiser la production. Cela implique de parfaitement prendre en compte le respect des normes dès le début du design.
Les grandes étapes de la validation :
1. Le référentiel normatif
Généralement, les cahiers des charges d’origine sont peu renseignés sur ce sujet. Il y est juste indiqué que « le respect des normes en vigueur est important ». C’est donc au BE de définir les normes que devra respecter le système. L’ensemble de ces normes constitue le « référentiel ».
Notre savoir-faire normatif en Qualification/CEM/Sécurité
Qualification / CEM : Directive CEM (2014/30/UE)
EN 55032 (multimédia)
EN 55011 (milieux industriels, scientifiques & médicaux)
EN 55014 (électrodomestique)
EN 61000-6-1 à 4 (normes génériques pour la CEM)
Qualification / CEM : Directive radio, RED (2014/53/UE)
EN 300328 (Bluetooth et WiFi)
Qualification / CEM : Règlementation CEM pour l’automobile
UN ECE/R10
Qualification / Sécurité : Directive basse tension, LVD (2014/35/CE)
EN 60335 (appareils domestiques)
EN 60950 (technologies de l’information)
EN 61010 (équipements de laboratoire)
Qualification / Sécurité : Directive sur les dispositifs médicaux (93/42/CEE)
EN 60601 (équipements et systèmes électro-médicaux)
EN 62304 (logiciels de dispositifs médicaux)
Accompagnement à la certification :
Marquage CE (conformité aux directives européennes) par auto-certification pour la partie électrique ; constitution et présentation du dossier de sécurité au laboratoire en charge de la qualification du produit.
Marquage UL et autres : Présentation des produits dans les laboratoires accrédités (TUV, UL, PSE, TIS, DNV, etc.)
2. Schéma électrique
Lors de cette phase, l’ingénieur HARDWARE (partie physique de la carte) travaille en collaboration étroite avec l’ingénieur CEM pour établir les schémas électriques. L’expert CEM va permettre d’intégrer certains éléments (des filtres, par exemple) indispensables pour respecter toutes les obligations normatives.
3. Routage
C’est l’étape du placement des composants sur le PCB. Une phase primordiale dans le respect des normes, puisque le livrable final est l’ensemble des fichiers pour la production. Les principales contraintes pour le respect des normes sont l’écart minimum entre les pistes, le placement des composants par rapport à leur émission de chaleur ou à leurs émissions électromagnétiques. Aujourd’hui, des logiciels métiers comme ALTIUM prennent évidemment les normes en compte, mais rien ne remplace le regard de l’ingénieur expert et sa fine connaissance actualisée des normes. Pourquoi ? Pour tenir vos exigences en matière de délais, de qualité et de budget.
Pour en savoir plus sur ce sujet précis, vous pouvez aussi lire notre article de BLOG paru en décembre 2019.
4. Essais du système
Du virtuel au physique, après la réception du premier prototype, les tests peuvent commencer. La première étape est la mise sous tension de la carte. Ici, l’objectif est de savoir si elle « démarre » sans souci. Ensuite, l’ingénieur CEM commence son étude et réalise deux types de tests :
- Les tests SAFETY :
- Sécuritaires (on vérifie qu’il n’y a ni court-circuit, ni surchauffe…)
- Electriques : on simule en laboratoire la mise en défaut de certains composants pour vérifier que le produit continue d’être parfaitement sûr pour l’utilisateur Exemple : on crée volontairement un court-circuit pour s’assurer que la carte se met bien en sécurité et que l’utilisateur reste ainsi en sécurité.
- CEM (tests de compatibilité électromagnétique) :
- Tests en émission : pour ne pas engendrer de perturbations sur les systèmes voisins, votre produit doit respecter des niveaux d’émissions maximum déterminés par les normes. Ces tests doivent être réalisés grâce à un analyseur de spectre dans une cage de Faraday (cela permet un isolement parfait par rapport aux perturbations extérieures).
- Tests en immunité : ils visent à analyser comment votre produit réagit par rapport à des changements d’état ou à des évènements extérieurs (foudre, par exemple).
Tous ces tests sont rendus possibles et efficaces grâce à une cage de Faraday qui permet d’isoler le produit testé des perturbations extérieures.
5. Rapport d’essai, pré-qualification
Pour permettre au client de valider son produit auprès d’un laboratoire accrédité (type EMITECH), le bureau d’études peut établir un rapport d’essai pré-qualification, qui reprend tous les éléments normatifs du projet : les normes à respecter, les essais effectués et les résultats obtenus.
Certains clients souhaitent aller plus loin et obtenir une validation officielle de leur produit : pour leur donner les meilleures chances de réussir cette validation rapidement, certains bureaux d’études (comme celui de CATS POWER DESIGN, à Annecy) sont en mesure d’effectuer eux-mêmes une batterie de tests similaires à ceux qui seront menés en laboratoire accrédité : cette pré-qualification effectuée au sein du BE permet d’assurer une validation facilitée en laboratoire. Au final, le client peut ainsi économiser d’importants frais de validation, car il faut savoir que les laboratoires accrédités facturent leurs prestations entre 1500 et 2000 euros/jour.
Quelle valeur ajoutée pour vos projets ?
« Basée à Annecy depuis 1996, notre équipe d’ingénieurs en électronique spécifique réalise de très nombreux projets de conformité normative, essais CEM et sécuritaires, et de qualification mettant en œuvre des exigences de plus en plus complexes », indique Alain PONTILLE, le président de CATS POWER DESIGN. “Nous disposons de notre propre chambre anéchoïque optimisée (cage de Faraday) pour effectuer ces tests en interne, sans perdre de temps. Toutes nos différentes offres intègrent donc la validation et la pré-qualification de vos produits”, précise-t-il.
“Comme nous intégrons les contraintes normatives dès les premiers schémas électriques, vous n’avez pas besoin d’un autre prestataire. De plus, en préqualifiant vos systèmes, nous vous permettons, grâce à nos rapports, d’auto-certifier vos produits ou d’accélérer votre passage en laboratoire accrédité en fin de projet, pour une qualification officielle facilitée par la préqualification et l’accompagnement expert de notre équipe.”
“Cette compétence (certifiée ISO 9001) nous démarque fortement de la concurrence : grâce à notre équipement de pointe (cage de Faraday optimisée, dotée d’un récepteur EMI ESPI7 de R&S ainsi qu’un RSIL (HM6050-2D de Hameg), nous sommes capables de faire, en interne, des mesures conformes à la norme 61000-6-3 (pré-compliance) en conduit de 9kHz à 30MHz et en rayonné de 30MHz à 1GHz avec les détecteurs peak, Q-peak et Average”, précise Josselin.
Un projet de CEM ? Faites appel à Josselin !
Vous avez déjà un projet en cours, ou besoin du re-design d’une ancienne carte ? CATS POWER DESIGN vous propose de s’occuper de la validation : comme expliqué plus haut, la préqualification vous permettra d’éviter de nombreux jours en laboratoire accrédité, généralement très onéreux. Nous réalisons les essais les plus critiques de la même façon que ces laboratoires. En pré-validant votre système, il sera donc rapidement validé en laboratoire accrédité.
Nous vous accompagnons dans les projets de qualification de vos produits, ce domaine étant très normatif et, de nos jours, stratégique pour vos projets, l’expertise et l’expérience CATS POWER DESIGN vous permettront d’économiser sur les délais et sur les coûts.
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L’offre 360° de CATS POWER DESIGN
CATS POWER DESIGN développe des solutions électroniques sur-mesure et maîtrise toutes les étapes : analyse et validation de cahiers des charges, conception (HW, SW et cloud), intégration (mécanique), prototypage, qualification, pré-certification, industrialisation, pilotage de production et la gestion de la vie série des systèmes.
Un projet à développer ? Nous vous proposons, après validation de votre cahier des charges, de développer, qualifier et produire votre électronique et mécanique, de A à Z. Confiez-nous aussi la gestion de la Supply Chain de votre produit électronique (gestion de la production, obsolescences…). « Nous pouvons assurer le développement complet de votre carte électronique (hardware et software), mais aussi créer la passerelle vers le cloud, et la gestion des données de vos produits connectés », précise Florian GERMAIN, ingénieur software, responsable du bureau d’études.
Une question ? Un projet ? Un cahier des charges à valider ou à réaliser ? L’équipe CATS POWER DESIGN est à votre disposition pour vous conseiller et répondre à vos besoins sur-mesure
