Процес тестування на електромагнітну суміш та вимоги до відповідності електромагнітній суміші

Як згадувалося в останній статті, де ми обговорювали електромагнітні перешкоди (ЕМІ), майже всі електронні вироби, призначені для комерційного використання та легальних продажів, повинні мати один або кілька сертифікатів як доказ того, що виріб відповідає певним правилам / рекомендаціям і прийняв відповідні тести. Існує маса тонн нормативних актів, і вони різняться залежно від місця, іноді з незначними відмінностями, але для кожного місця, де продається електронний пристрій, він повинен відповідати стандартам, визначеним керівним органом у цьому місці.

У сьогоднішній статті ми розглянемо один з найпопулярніших сертифікаційних тестів, через які проходять електронні пристрої; ЕМС (Електромагнітна сумісність) Сертифікація. Стаття висвітлить декілька речей про електромагнітну сумісність, зокрема; Що таке ЕМС, для чого потрібна ЕМС, тип продукції, яка її потребує, та різні закони про ЕМС у різних країнах.

Що таке ЕМС?

EMC розшифровується як електромагнітна відповідність, і це процес, який існує, щоб забезпечити засіб, за допомогою якого можна перевірити здатність пристрою працювати в електромагнітному середовищі.

Усі електричні та електронні системи або пристрої випромінюють певний рівень електромагнітних хвиль, які можуть перешкоджати роботі інших пристроїв, коли вони підключені або розташовані в безпосередній близькості один від одного. Це перешкоджання може спричинити несправність пристроїв таким чином, що може завдати шкоди користувачам або просто зробити продукт непридатним для використання. Запобігання та зменшення можливостей цього відбулося, що призвело до розробки вимог щодо електромагнітної сумісності, щоб забезпечити загальну базу, на якій електричні / електронні вироби / системи оцінюються за якістю та функціональною безпекою.

ЕМС часто використовують як взаємозамінні з ЕМІ, але хоча між ними існує багато подібностей, важливо зазначити, що ЕМС значно відрізняється від ЕМІ. EMI (Електромагнітні перешкоди) - це міра випромінювання, що випромінюється від пристрою, разом з можливим наслідком, тоді як EMC, навпаки, є властивістю системи або пристрою, що забезпечує її поведінку так, як вона була розроблена в середовищі з EMI Втручання.

Значення ЕМС

Хоча точні технічні характеристики різняться залежно від країни та регіону, сертифікації EMC залишаються однією із законодавчих вимог щодо схвалення продажу електронних пристроїв у більшості країн. Наприклад, на європейських ринках знак CE потрібно застосовувати до всіх електронних виробів перед їх продажем, і він застосовується лише тоді, коли виробник виконав усі директиви, що застосовуються до виробу, включаючи сертифікацію EMC. Доказом цього є Декларація відповідності (DOC), яка зазвичай постачається разом з посібником користувача / посібником для виробу. Для нових продуктів великомасштабні постачальники / дистриб'ютори зазвичай перевіряють DOC тестами, оскільки вони ризикують поставити неперевірені пристрої, що є актом, який розглядається як шахрайство і може призвести до значних штрафів, вилучення товару та ув'язнення.

Окрім законодавчих вимог, непроведення тестів ЕМС на пристроях може мати досить серйозні наслідки післяпродажного обслуговування. Сертифікація EMC сприяє підвищенню надійності продукту, оскільки тести допоможуть висвітлити будь-які потенційні проблеми з продуктом перед виробництвом, даючи виробнику можливість вирішити проблему, не несучи витрат та незручностей, пов’язаних з відкликанням товару з ринку чи обслуговуванням гарантій.

У довгостроковій перспективі проходження процесу сертифікації EMC не лише гарантує, що ви зможете продавати свою продукцію на ринках, які цього потребують, але й допомагає вам створити надійний продукт, що викликає довіру клієнтів і, безумовно, збільшує продажі.

Закони EMC та вимоги до сертифікації

Як зазначалося раніше, вимоги до сертифікації різняться між країнами та регіонами. Наприклад, у США FCC визначає правила тестування на електромагнітну сумісність з такими правилами, як правила FCC, частина 15, яка визначає максимальну кількість неліцензійних радіочастотних перешкод, які можуть створюватися різними пристроями. Під час сертифікації в США пристрої отримують знак FCC.

За межами США в регулюванні ЕМС використовуються різні стандарти ISO, IEC та CISPR. У ЄС для продажу продукції потрібен знак СЕ, який присвоюється лише після того, як продукт сертифікований. В Африці такі країни, як Південно-Африканська Республіка, вимагають «Сертифікат відповідності», який видається Південноафриканським бюро стандартів (SABS), а такі країни, як Нігерія, використовують стандарти IEC / CISPR.

Серйозність покарання за невиконання залежить від країни залежно від країни, оскільки дотримання в деяких країнах, що розвиваються, все ще є добровільним, але в міру зростання країн і наслідків ЕМІ стає все більш помітним, безсумнівно, почнеться посилюватись жорсткіше законодавство. виникають навколо нього.

Процес тестування ЕМС

Є 3 основні категорії проблем в електронних пристроях, які контролюються EMC. Категорії включають;

1. Викиди
2. Сприйнятливість
3. Імунітет

1. Тестування викидів:

Викиди стосуються навмисного або випадкового виробництва електромагнітної енергії будь-яким джерелом. Що стосується електронних пристроїв, тести на електромагнітну сумісність призначені для перевірки небажаних викидів від пристрою та контрзаходів, які можуть бути вжиті для зменшення та запобігання негативному впливу на інші пристрої навколо них.

Випробування на випромінювання включає вимірювання напруженості випроміненого та випромінюваного поля в приладі, при цьому провідні випромінювання виконувались разом із кабелями та проводкою, тоді як випромінюване (індуктивне та ємнісне) вимірюється у всіх напрямках навколо приладу.

Моніторинг випромінених викидів дуже важливий для пристроїв, які будуть використовуватися в безпосередній близькості від інших електронних пристроїв. Він виконується з використанням антен як перетворювачів, тоді як інструменти, такі як радіочастотні затискачі або мережі стабілізації імпедансу лінії (LISN), використовуються в якості перетворювачів для провідних випромінювань. Перетворювачі підключені до спеціалізованого тестового приймача або аналізатора EMI, який включає смуги пропускання та детектори на основі вимог різних міжнародних стандартів EMC.

2. Тестування сприйнятливості:

Сприйнятливість означає схильність одного електричного обладнання (зазвичай його називають жертвою) до поломки або несправності, коли знаходиться поблизу викидів від іншого пристрою (ЕМІ).

Як і тестування на викиди, тестування на сприйнятливість також проводиться як для випромінених, так і для проведених перешкод. Що стосується випроміненої сприйнятливості, тестування, як правило, передбачає використання потужного джерела електромагнітного випромінювання та випромінюючої антени для спрямування енергії на DUT (випробовуваний пристрій). З іншого боку, для проводимої сприйнятливості тестування зазвичай проводиться за допомогою потужних генераторів сигналу разом із струмовим затискачем або іншим типом трансформатора для інжекції перешкод на кабелі.

Як і всі випробування на відповідність, для обох випробувань стандартні документи визначають, яким має бути тестове середовище, яке обладнання буде використовуватися та їх калібрування. У більшості стандартів рекомендуються місця для випробувань на відкритих майданчиках (OATS), але останнім часом випробування проводяться в приміщенні із застосуванням спеціалізованих випробувальних камер ЕМС, таких як анехогенна та ревербераційна камери. Через різницю в пристроях можуть спостерігатися деякі зміни в описах, наведених вище.

3. Тестування на імунітет:

Імунітет електронного пристрою означає здатність електронного обладнання правильно функціонувати за наявності електромагнітних перешкод.

Хоча за визначенням імунітет можна сказати зворотним до сприйнятливості, вони часто використовуються як взаємозамінні. Визначивши їхні рівні, можна перевірити здатність електронного пристрою нормально працювати в умовах електромагнітних перешкод.

Готуємось до тестування на відповідність EMC

Незважаючи на те, що тести на електромагнітну сумісність здаються простими, їх проходження вимагає великої праці, грошей та часу. Це не пов'язано з нематеріальним характером електромагнітної сумісності, що унеможливлює виробникам визначити, чи відповідає продукція стандартам, якщо не проведено випробування, а також високу вартість обладнання, необхідного для випробування, що робить володіння ними поганою ідеєю, а аутсорсинг його (також дорого, кілька тисяч доларів на день тестування) акредитованих лабораторій з дотримання вимог, як правило, є кращим варіантом.

Однак, хоча більшість фірм можуть подолати бар'єр витрат, найбільша проблема полягає у негативних результатах тестування. Зазвичай це досить складний момент для компанії та керівників проектів, оскільки під час випробування не можна вносити зміни, тобто продукт потрібно відправити назад до команди дизайнерів для редизайну, і потрібно буде витратити більше тисяч доларів на повторно перевірити.

Неефективність описаного вище процесу є одним із основних факторів, що сприяють високій вартості досліджень та розробок та затримкам у термінах розробки продукту. Щоб зменшити цей ризик і збільшити шанси на те, що пристрої проходять тести з першої спроби, компанії застосовують певні підходи, які можна широко класифікувати за двома підзаголовками, зокрема;

1. Дизайн
2. Тестування на відповідність вимогам

1. Проектні підходи для покращення відповідності EMC

Найрозумніший дизайн (для продуктів, для яких це прийнятно) полягає у використанні попередньо сертифікованих модулів при розробці продукції, оскільки це забезпечує суттєве зменшення зусиль, що спрямовуються на сертифікацію вашого товару. Однак врахування відповідності EMC у конструкції нового продукту передбачає оцінку (на основі сценаріїв, у яких продукт буде використовуватися), можливого;

1. Джерела ЕМІ (внутрішні або зовнішні) та тип сигналу.
2. Природа "жертви" та значення можливих несправностей.
3. Шлях зчеплення з «жертвою» - ваш пристрій (у випадку зовнішнього) або інші пристрої навколо нього.

Мінімізація перешкод під час проектування передбачає зменшення внутрішніх джерел ЕМІ, звертаючи увагу на «дрібниці», такі як тип комутатора, який ви використовуєте, і трохи більш вагомі речі, як інтерфейси з'єднання / зв'язку, які ви використовуєте, частоту, на якій він працює, і можливе втручання з боку зовнішніх джерел. Досліджуючи середовище, в якому пристрій повинен бути встановлений / використаний, можна отримати доступ до природи жертв або потенційних випромінювачів та значення можливих несправностей, які вони можуть спричинити, та ефективно врахувати їх у конструкції.

Що стосується сполучення, система, яка легко поєднує енергію з "назовні", однаково легко буде з'єднувати енергію "всередину", оскільки такі багато аспектів належної практики проектування ЕМС стосуються як випромінювача, так і потерпілих, тобто одне вдосконалення конструкції для зменшення викидів також зменшить сприйнятливість. Деякі з методів проектування для зменшення викидів, такі як заземлення, екранування, були обговорені в попередній статті EMI, доступній тут.

2. Перевірка відповідності вимогам

Іншим способом зниження вартості та можливості невдалого випробування є проведення тестування на електромагнітну сумісність протягом усього проектування за допомогою установки тестування на відповідність стандартам електромагнітної сумісності, яка пристосована до умов, які будуть використовуватися під час тестування на відповідність. Хоча це може коштувати вам трохи менше, ніж ви можете заплатити за день в акредитованій лабораторії, це збільшить шанси пристрою пройти тест з першої спроби, знизить загальну вартість тесту та зменшить ваш час на ринку.

Висновок

Поки підготовка до сертифікацій, таких як EMC, є простою для великих організацій, стартапів та малих компаній, це інша гра з м’ячем через брак коштів та необхідність перевірки кількох припущень протягом перших днів. Однак стартапи можуть зменшити ризики, забезпечуючи, щоб команда проектувальників якомога раніше в процесі проектування враховувала міркування EMI / EMC у своєму процесі проектування. У командах, де знань про сертифікацію недостатньо, вони можуть вибрати співпрацю з консультантами, які мають досвід роботи в цьому напрямку, щоб надати підтримку команді. Це допоможе не тільки підготувати продукт до майбутньої сертифікації, але й допоможе їм поставити продукт, надійний для своїх клієнтів.