61 848 88 71
info@astat.pl
Zdj.1. Uniwersalne stanowisko do pomiarów emisji przewodzonej 150 kHz-30 MHz i badań odporności ESD, EFT/Burst oraz odporności przewodzonej RF.
Normy dają wytyczne do budowy stanowisk testowych EMC
Praktycznie każde urządzenie wprowadzane na rynek Unii Europejskiej musi zostać przetestowane w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej. Tematyka EMC (z angielskiego ElectroMagnetic Comaptibility) wiąże się z dwoma zjawiskami:
- emisją z urządzeń szeroko rozumianych zaburzeń elektromagnetycznych,
- odpornością urządzeń na zaburzenia elektromagnetyczne.
Odpowiednie uregulowania prawne, takie jak: normy produktowe, normy ogólne i normy środowiskowe oraz wiele innych dokumentów opisujących zagadnienia EMC, pozwalają osiągnąć kompatybilność elektromagnetyczną pomiędzy urządzeniami działającymi w jednym środowisku.
Z praktycznego punktu widzenia możemy podzielić producentów i produkowane urządzenia elektroniczne na rynki oraz normy, które opisują szczegóły sprzętu pomiarowego i środowisko pomiarowe na:
- komercyjny (np. PN-EN 55015, PN-EN 55016, PN-EN 55032, PN-EN 50121 PN-EN 61000-4-2, PN-EN 61000-4-4, PN-EN 61000-4-6 i wiele innych),
- motoryzacyjny – automotive (Regulamin nr 10 - EKG ONZ, PN-EN 55025, ISO 11452 i wiele innych),
- wojskowy – militarny (MIL-STD-461G, NO-06-A200 oraz NO-06-A500),
- lotniczy cywilny (RTCA DO-160G).
Każdy produkt i urządzenie projektowane jest najczęściej dla jednej z opisanych powyżej głównych grup. Charakteryzują się one specyficznymi warunkami pracy z punktu widzenia środowiska elektromagnetycznego oraz interakcji z elementami środowiska, w którym pracuje urządzenia oraz innych urządzeń w bezpośrednim jego sąsiedztwie.
Analiza wymagań norm jako podstawa do wymagań projektowych
Każdy producent urządzeń elektronicznych musi przeanalizować, która z norm jest dla niego właściwa. Jeżeli są to urządzenia oświetleniowe (PN-EN 55015), sprzęt elektroniczny (PN-EN 55032) lub urządzenia przeznaczone dla przemysłu kolejowego (PN-EN 50121) i wiele innych norm podejmujących tematykę pomiarów emisji zaburzeń, to niezbędny jest oczywiście właściwy sprzęt pomiarowy. Drugim najważniejszym elementem do prawidłowego wykonania pomiaru są stanowisko i środowisko pomiarowe. O ile środowisko testowe, którym najczęściej jest odpowiednio dobrana komora pomiarowa, zazwyczaj dostarczane jest z dokumentami walidacyjnymi potwierdzającymi jakość i dokładność pomiarów, to stanowisko testowe często nastręcza problemów laborantom.
Jednym z najczęściej wykonywanych pomiarów emisji są zaburzenia przewodzone częstotliwości radiowych w zakresie częstotliwości 150 kHz-30 MHz.
Dostarczamy wymagane stoły, które nie zawierają metalowych elementów, o wymiarach pozwalających na spełnienie narzuconych przez normy odstępów oraz pozwalające na wygodne ułożenie mierzonego urządzenia. W zależności od wymagań Klienta i ustaleń, przygotowujemy metalowe płaszczyzny referencyjne oraz niskoimpedancyjne połączenia uziemiające.
Rys.1. Schemat stanowiska do pomiarów emisji przewodzonej zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 55016-2-1:2014. Z lewej stanowisko z pionową płaszczyzną referencyjną (RGP), z prawej z poziomą płaszczyzną referencyjną (RGP).
Rys.2. Poglądowy schemat stanowiska do pomiarów emisji przewodzonej zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 55016-2-1:2014 z pionową RGP.
Dla jednego z laboratoriów przygotowaliśmy specjalną składaną płaszczyznę referencyjną. Założenia projektowe to: wymiar płaszczyzny 2,4 m x 2,4 m, możliwość składania na 4 części na czas transportu, składane koła transportowe. Na rys. 3. widoczny jest projekt, który został zrealizowany i dostarczony do Klienta.
a)
b)
c)
Rys.3. Projekt mobilnej metalowej płaszczyzny referencyjnej do pomiarów emisji przewodzonych w zakresie częstotliwości 150 kHz-30 MHz; a) rozłożona płaszczyzna referencyjna widok od przodu, b) rozłożona płaszczyzna referencyjna widok od tyłu, c) złożona płaszczyzna gotowa do transportu.
Rys. 4. Poglądowy schemat stanowiska do badań odporności na ESD zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 61000-4-2:2011.
Normy także określają specyficzne stanowiska do badań odporności na wyładowania elektrostatyczne – ESD (PN-EN 61000-4-2). Jest to dość skomplikowane stanowisko, którego schemat przedstawiono na Rys. 4.
Najciekawsze realizacje to stanowiska uniwersalne, które zostały zoptymalizowane pod względem możliwie najmniejszego zajmowanego obszaru w laboratorium, ceny rozwiązania i najszerszych możliwości modyfikacji, które pozwalają na wykonywanie wielu testów EMC przy zachowaniu pełnej zgodności z normami. Takie stanowisko przygotowaliśmy dla jednego z Klientów. Uniwersalne stanowisko pokazano na Zdj. 1. i pozwala na pomiary emisji z pionową i poziomą płaszczyzną RGP oraz na wykonywanie badań odporności na ESD i EFT/Burst oraz odporności przewodzonej RF zarówno urządzeń pracujących na stole (Table-Top) oraz bezpośrednio na podłodze (Floor-Standing).
Inne rynki i normy
Jak wspominano, Klienci produkują swoje urządzenia elektroniczne, które są dedykowane do różnych rynków. Testy motoryzacyjne, wojskowe, lotnicze i kosmiczne są do siebie w pewnym stopniu zbliżone ze względu na środowisko pracy urządzeń i systemów elektronicznych. Środowiskiem tym jest bliska odległość do metalowych płaszczyzn, którymi są najczęściej: karoseria pojazdu, pancerz pojazdu wojskowego, poszycie płatowca, obudowa satelity itp.
Stanowiska opisywane w normach wymagają nieprzewodzących stołów oraz miedzianych płaszczyzn z odpowiednio zaprojektowanymi uziemianiami. Stanowiska muszą być tak zaprojektowane, aby pozwoliły na umieszczenie:
- wymaganych sieci stabilizujących napięcie zasilania (AMN),
- przewodów zasilających o wymaganej długości (najczęściej 1,5 m) biegnących wzdłuż krawędzi stołu,
- badanego urządzenia (EUT),
- dodatkowych akcesoriów i urządzeń niezbędnych do działania systemu (AE).
Jak widać na Zdj. 2. widoczne jest stanowisko o długości 4 m, które pozwala na wykonanie narażeń nawet bardzo rozbudowanych systemów zgodnie z wymaganiami norm wojskowych. Z lewej strony widoczne są stoły wyposażone w miedziane płaszczyzny uziemione oraz szerokie pasy uziemiające pozwalające na pewne i niskoimpedancyjne połączenie stanowiska.
Zdj.2. Uniwersalne stanowisko do badań odporności zgodne z MIL-STD-461G test RS103.
Podsumowanie
Stanowisko testowe ma tak samo znaczący wpływ na wyniki, jak sprzęt pomiarowy, czy środowisko pomiarowe (komory), a często była zaniedbywanym obszarem prac w projektach. Wobec powyższego należy dokładać równie dużo staranności do analizy wymagań normatywnych, specyfiki badanych obiektów oraz do innych wymagań specjalnych. Celem naszych realizacji jest zawsze spełnienie wymagań wszelkich standardów oraz uzyskanie właściwej funkcjonalności dostarczanych rozwiązań.