Tresse de blindage en cuivre et protection DES

Dans mon précédent article sur les décharges électrostatiques (DES) qui explique comment ne pas se faire surprendre par une décharge électrostatique, j'ai décrit comment, en tant qu'ingénieur débutant, j'ai été sensibilisé aux dangers de ce phénomène. Malheureusement, en me basant, en partie, sur la croyance optimiste et erronée selon laquelle les créateurs de composants électroniques modernes avaient pris les précautions nécessaires pour protéger les composants contre les DES, j'ai commencé à baisser la garde.

Tristement, j'ai compris mes erreurs de façon radicale lorsqu'une décharge électrostatique s'est avérée désastreuse pour mon projet de loisir, que j'avais baptisé « moteur à pronostics fantasmagorique et pédagogique » (ne me demandez pas ce que c'est). Après ce désastre, j'ai rapidement mis à jour mes protocoles et précautions antistatiques personnels.

J'ai, entre autres, acheté un grand tapis de mise à la terre dissipatif comme le 6672436 d'ACL Staticide. J'ai également acheté plusieurs bracelets antistatiques avec les cordons associés, comme le combo ECWS61M-1 de SCS, avec le nombre correspondant d'adaptateurs de fiche de terre, comme les unités 09838 de Desco.

Comme je l'ai également noté dans mon billet précédent, vous pouvez avoir tous les tampons, bracelets et adaptateurs de fiche de terre antistatiques au monde, ils ne serviront à rien s'ils ne sont pas correctement mis à la terre. C'est un autre élément que j'ai appris à mes dépens, car même si la LED de votre multiprise émet une lueur réconfortante, vous ne savez jamais si la prise murale elle-même est défectueuse. C'est pourquoi je vous recommande vivement de ne pas lésiner sur les moyens en achetant un testeur de prises, comme le RT210 de Klein Tools.

En ce qui concerne le moteur à pronostics et le câblage des interrupteurs à levier, des interrupteurs à bouton-poussoir, des potentiomètres et des LED dans l'armoire inférieure, avant ma mauvaise surprise due aux DES, j'aurais probablement utilisé des fils de câblage individuels divisés standard de 22 AWG. Après l'incident lié aux DES, j'ai appris ma leçon et j'ai décidé d'utiliser un câble blindé à quatre conducteurs, comme le câble 8723 060100 de 22 AWG de Belden (Figure 1).

Figure 1 : Tout le câblage de l'armoire inférieure du moteur à pronostics utilise des câbles blindés multiconducteurs. (Source de l'image : Max Maxfield)

Résultat : une étape de câblage à laquelle je pensais ne consacrer que quelques heures a fini par me prendre plusieurs jours. Si vous regardez du côté gauche de la Figure 1, par exemple, vous pouvez voir plusieurs sections de câble blindé, qui font environ chacune 25,4 mm de long. Je suis sûr qu'un technicien expérimenté aurait pu s'en sortir rapidement.

Le bon côté des choses, c'est que si on met un jour en doute ma stratégie de protection antistatique, je n'aurai qu'à montrer l'arrière de mon moteur à pronostics pour convaincre que je ne prends plus aucun risque.

Mais attendez, ce n'est pas tout. J'ai également investi dans du ruban de cuivre adhésif comme le 1181 X 25,4 mm de 3M. Tout en arborant l'un de mes nouveaux bracelets antistatiques, j'ai enroulé ce ruban autour des fils d'alimentation vers la carte de développement de microcontrôleur et autour des fils d'alimentation et de transmission vers le boîtier du compteur. Dans les deux cas, j'ai ajouté des fils connectant la feuille de cuivre à la terre (Figure 2).

Figure 2 : Les fils d'alimentation et de transmission vers la carte de microcontrôleur dans l'armoire supérieure du moteur à pronostics, et de la carte vers le boîtier du compteur, sont maintenant enveloppés dans un ruban de cuivre conducteur, qui est lui-même connecté à la terre. (Source de l'image : Max Maxfield)

Ce type d'utilisation du ruban de cuivre présente de nombreux avantages, notamment la possibilité de l'appliquer à des faisceaux de câblage existants sans avoir à tout débrancher. Malheureusement, alors qu'un technicien expérimenté aurait réussi à appliquer ce ruban de cuivre de manière professionnelle, ma tentative se rapprochait plutôt d'un « travail de cochon », comme on dit.

La tresse de blindage en cuivre à la rescousse

Un de mes amis, Rick Curl, m'a recommandé une autre solution à ce problème : la tresse de blindage en cuivre. Par le fruit du hasard, à l'époque, Rick Curl (qui est maintenant à la retraite) travaillait pour une entreprise qui créait des équipements de test pour les lignes de transmission électrique acheminant des centaines de milliers de volts. Son entreprise avait acheté un certain type de câble coaxial RG/8 gainé avec cette tresse, mais n'avait besoin que des conducteurs internes, et avait donc décidé de retirer la tresse et, croyez-le ou non, de la jeter. Ainsi, quelques jours plus tard, Rick s'est rendu à mon bureau et m'a offert suffisamment de tresses pour le restant de ma vie. Vous pouvez me voir montrer fièrement mon nouveau destructeur DES dans la Figure 3.

Figure 3 : Très heureux d'avoir reçu un stock de tresses de blindage en cuivre pour toute une vie, offrant non seulement un véritable système de destruction DES, mais également un système très souhaitable pour la mise à la terre RF en raison de l'effet pelliculaire. (Source de l'image : Max Maxfield)

Ce qui est intéressant avec la tresse de blindage en cuivre, c'est qu'en plus de protéger contre les DES, elle est également très utile pour la mise à la terre RF. Cela s'explique par l'effet pelliculaire, où, à des fréquences plus élevées, le courant a tendance à circuler à la surface du conducteur plutôt que sur toute la surface. La tresse présente une surface plus étendue qu'un fil plein (ou même divisé) de même calibre.

Ainsi armé de ma nouvelle tresse, je me suis immédiatement mis à protéger tous mes fils d'alimentation (5 volts) et de transmission. Le grand avantage est qu'une fois que vous avez inséré les fils dans la tresse, vous pouvez tirer sur les extrémités de la tresse pour réduire son diamètre de façon à ce qu'elle maintienne fermement les câbles qu'elle protège (Figure 4).

Figure 4 : En plus d'être extrêmement efficace contre les DES, la tresse de blindage en cuivre peut être tirée pour adhérer fermement aux câbles qu'elle protège et offrir une présentation plus esthétique. (Source de l'image : Max Maxfield)

Si vous regardez attentivement, vous pouvez voir que j'ai soudé des petits bouts de fil sur une extrémité de chaque morceau de tresse pour réaliser les connexions à la terre. En outre, j'ai utilisé des petits bouts de gaine thermorétractable sur les extrémités de chaque morceau de tresse pour éviter qu'elles s'effilochent.

Heureusement, pour ceux qui n'ont pas accès à une tresse de blindage en cuivre recyclée, ce produit remarquable est disponible à l'achat dans divers diamètres, comme la tresse de mise à la terre tubulaire MBC0.50CP25 de 12,7 mm de diamètre de Techflex.

Conclusion

Lorsque je discute avec des ingénieurs débutants qui viennent de commencer leurs carrières, l'un des conseils que je leur donne, tout en leur suggérant de faire attention et d'apprendre des erreurs des autres, est de toujours avoir un projet de loisir en cours. En ce qui me concerne, en plus de me permettre de me détendre en pensant à autre chose que le travail, le fait de travailler sur mes projets de loisir me permet constamment d'apprendre toutes sortes de choses utiles. Dans le cas de mon moteur à pronostics, j'en ai appris plus sur les DES que je ne l'aurais voulu, mais j'ai également découvert plusieurs outils, matériaux et techniques qui me seront bien utiles à l'avenir.