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Projetos reais de sistemas embarcados exigem soluções reais de encapsulamentos

Os sistemas embarcados, mais do que nunca, estão por toda parte: em carros, em televisores, no seu bolso (smartphones), nas ruas, nos medidores de água e energia elétrica,... enfim, estamos cada vez mais cercados por eles. Logo, pelo amplo campo de aplicação e uso dos mesmos, o projeto de sistemas embarcados sempre deve levar em consideração o encapsulamento em que será armazenado.

Muitas vezes deixado de lado no projeto, ou mesmo erroneamente comparado a somente “uma caixinha” do projeto, o encapsulamento utilizado muitas vezes define onde um sistema embarcado pode operar de forma plena. Ou seja, se um sistema embarcado deve operar em ambiente residencial, sob condições não tão adversas, o encapsulamento adequado é um. Porém, se a operação for em um lugar exposto às intempéries, em ambiente com gases inflamáveis e por aí vai, os encapsulamentos são totalmente diferentes.

Logo, o encapsulamento de um sistema embarcado real não deve ser considerado “só uma caixinha”, mas sim o corpo que o protegerá, por tempo indeterminado, das adversidades dos ambientes que o rodeia, permitindo seu uso no cotidiano.

 

Os papéis de um encapsulamento em um sistema embarcado

 

Quais são seus papéis nisso? O que os encapsulamentos oferecem e garantem ao sistema embarcado? Segue abaixo uma lista do que julgo serem os principais fatores:

 

  • Comportar o sistema de forma mecanicamente correta: um sistema embarcado não consiste de um monte de circuitos, chips e placas “jogados”. Há uma disposição mecânica correta para se obedecer. Por exemplo, se o sistema embarcado for sujeito a vibrações constantes, o encapsulamento deve prover meios mecânicos de minimizar ou anular tais vibrações às partes mais sensíveis, caso contrário a vida útil do projeto pode ser diminuta. Já imaginou um sistema embarcado do seu carro sem esse tipo de cuidado? Pode levar a sérios danos materiais e físicos ao condutor e as demais pessoas do trânsito.
  • Proteger das intempéries e de corpos estranhos: o mundo real não é como a bancada de desenvolvimento. O mundo real tem calor, frio, chuva, insetos, poeira, fuligem e tudo mais que possa imaginar. Tudo isso está pronto para entrar em contato com seu sistema embarcado e arruiná-lo. O encapsulamento, portanto, tem como função proteger o sistema embarcado das intempéries e corpos estranhos presentes no ambiente, prolongando ao máximo a vida útil da solução em campo.
  • Proteger de oxidações: sistemas embarcados, obrigatoriamente, usam componentes elétricos e eletrônicos, o que por sua vez podem oxidar. Oxidação em sistemas desse tipo podem levar a mau funcionamento, incluindo os piores tipos de problemas possíveis nesse segmento: problemas intermitentes. Nesse caso, um encapsulamento que protege da umidade excessiva é fundamental para evitar oxidações.
  • Prover proteção eletromagnética: novamente, o mundo real não é como a bancada de desenvolvimento. Interferência eletromagnética é algo que pode comprometer seriamente o funcionamento de um sistema embarcado. E pra complicar, pode vir de qualquer lugar, em qualquer situação a qualquer momento. Logo, uma das funções de um encapsulamento é proteger o sistema embarcado de interferências eletromagnéticas.
  • Estética e promoção de sua marca e produto: um sistema embarcado é, quase sempre, parte de um produto. E como tal, ele deve promover o produto e a marca do mesmo. Dessa forma, o encapsulamento é uma ótima forma de estampar sua marca e dizer ao mundo de quem é aquele equipamento. Isso não é besteira, e sim algo vital para um negócio. É como nos carros: por mais sofisticado que seja, sempre haverá a logomarca do fabricante e modelo do carro estampados nele. Portanto, o encapsulamento também é a identidade de um projeto aos olhos externos.

 

Recomendações

Até aqui, deve ter ficado claro a você, leitor, que o encapsulamento é algo vital para o sucesso (e sobrevida) de um sistema embarcado em campo. Porém, quando é a hora de pensar nele para seu projeto?

A resposta é: o quanto antes. O encapsulamento adequado é o que determinará as dimensões físicas máximas e mínimas das placas, baterias, componentes e demais itens do sistema embarcado em questão. Logo, se não definido logo no início do projeto, fatalmente ocasionará reprojeto de placas, substituição de componentes de forma tardia e outros transtornos que levarão a perda de tempo e dinheiro.

Sendo assim, a melhor recomendação é: defina, logo no início, o encapsulamento que irá utilizar em seu sistema embarcado. Isso evita dores de cabeça, perda de tempo, perda de dinheiro e, em alguns casos extremos, “recursos técnicos de rápida implementação” (as famosas gambiarras) no projeto.

O que é preciso para projetar encapsulamentos adequados?

 

Para projetar encapsulamentos adequados a operação do sistema embarcado que será abrigado, em resumo, é preciso conhecer:

  • Normas técnicas adequadas: sempre há normas técnicas (mecânicas e elétricas) a serem consideradas nos projetos de encapsulamentos referentes aos ambientes nos quais são submetidos (como, por exemplo, a
    ABNT NBR IEC 60079-14:2016, norma de instalações elétricas para atmosferas explosivas). É fundamental conhecer e seguir tais normas no projeto do encapsulamento.
  • Conhecimentos em materiais: conhecer propriedades mecânicas do material que irá compor o encapsulamento é algo fundamental, sobretudo em ambientes críticos, como em atmosferas explosivas, por exemplo.
  • Conhecimentos em algum software CAD: projetar um encapsulamento envolve fazê-lo em um software CAD profissional (como, por exemplo, o SolidWorks). Este tipo de software permite o desenho fiel ao resultado final e, ainda, fazer simulações mecânicas precisas. Conhecendo as propriedades do material a ser usado no encapsulamento, é possível fazer ensaios virtuais de esforços / resistência mecânica, temperatura, etc. Dessa forma, fica mais simples (e viável) prever, com fidelidade, os limites mecânicos de seu encapsulamento em campo, algo vital para sua aplicação e garantia de funcionamento.

 

Conclusão

Sistemas embarcados reais exigem soluções reais de encapsulamento. O encapsulamento é o corpo de seu sistema embarcado para suportar as adversidades do ambiente que o cerca. Portanto, menosprezar ou adiar o desenvolvimento de um encapsulamento adequado significa, sem sombra de dúvidas, em perda de tempo e dinheiro no projeto.

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Fabiano Fruett
Fabiano Fruett
28/04/2020 08:37

Achei interessante ter chamado a atenção para este assunto tão importante e pouco comentado. O encapsulamento é parte fundamental na eletrônica moderna. Temos pouquíssimo RH nesta área. As etapas de backend são um nicho promissor para investimentos nos próximos anos. Se não podemos competir com as foundries, talvez possamos desenvolver packaging para sistemas embarcados com aplicações específicas em nichos importantes da nossa economia, tais como o agronegócio.

Sergio Fink
23/04/2020 22:22

Muito boa abordagem. Encapsulamento em sistemas embarcados é extremamente importante, porém muito pouco comentado. Parabéns!

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