Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.

NDN Warszawa 25 Lip 2017 10:31 3519 7
  • Pomocny post
    #1 25 Lip 2017 10:31
    NDN Warszawa
    Poziom 7  

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne przy projektowaniu urządzeń elektronicznych.

    Prawie każde urządzenie elektroniczne przeznaczone do użytku komercyjnego podlega testom kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Każde przedsiębiorstwo planujące sprzedaż swoich wyrobów w danym kraju musi zagwarantować, że produkt został przetestowany pod katem kompatybilności zgodnie z wymaganiami wprowadzonymi przez państwowego regulatora tego kraju. W USA przepisy regulujące zasady testowania urządzeń pod kątem kompatybilności elektromagnetycznej ustala Federalna Komisja Łączności, na podstawie wytycznych i szczegółowych procedur opracowanych przez CISPR (ang. International Special Committee on Radio Interference) i IEC (ang. International Electrotechnical Commission).

    Aby sprzedawać produkty zgodnie z prawem, próbka wyrobu elektronicznego musi pozytywnie przejść szereg szczegółowych testów. W wielu przypadkach producenci wykonują samodzielnie odpowiednie testy i deklarują, że urządzenie spełnia wymagania odpowiednich norm, ale muszą posiadać szczegółowy raport przedstawiający warunki i wyniki wykonanych pomiarów. Wiele przedsiębiorstw wybiera inną drogę, zlecając wykonanie takich testów wyspecjalizowanym laboratoriom, które posiadają niezbędną akredytację. Pomiary sprawdzające czy dany produkt spełnia wszystkie wymagania opisane szczegółowo w obowiązującej specyfikacji pomiarowej urządzeń, nazywane są testami zgodności.

    Pełne testy zgodności ściśle realizują wytyczne i ustawienia, a ich wyniki mogą być podstawą do wydania certyfikatu zgodności urządzenia z wymogami procedur testowych. Jednakże taki rodzaj testów może być kosztowny i może wymagać wyspecjalizowanego środowiska pomiarowego i osprzętu, co dla wielu firm może być nieosiągalne.

    Jedną z metod pozwalających obniżyć dodatkowe koszty związane z zapewnieniem zgodności projektowanego obwodu z normami kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) jest wykonywanie pomiarów kompatybilności w całym procesie projektowania, przed wysłaniem gotowego urządzenia do pełnych testów zgodności. Takie testy przedcertyfikacyjne mogą być bardzo opłacalne i mogą być wykonywane w taki sposób, aby zbliżyć się do warunków używanych w testach zgodności. Takie pomiary zwiększą pewność przejścia testów zgodności za pierwszym razem, obniżą koszty związane z tymi testami i przyspieszą wprowadzenie produktu na rynek.

    Omówimy metody testów przedcertyfikacyjnych, które mogą być używane do lokalizacji w projektowanym obwodzie potencjalnych problemów związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną. Naszym celem jest ułatwienie czytelnikowi poznania stosowanych na świecie testów EMI/EMC z użyciem prostych narzędzi i metod pomiarowych.

    Pomiary zakłóceń promieniowanych/pomiary bliskich pól

    Promiennik nieintencjonalny jest urządzeniem, które generuje promieniowanie w paśmie RF wynikające z jego konstrukcji bądź stanowiące efekt uboczny jego działania. Mówiąc prościej promiennik nieintencjonalny jest bardzo podobny do nadajnika radiowego transmitującego szum w wielu kanałach radiowych jednocześnie. Takie promieniowanie może mieć niekorzystny wpływ na inne urządzenia, które odbierają taki niepożądany sygnał.

    Jednym z podstawowych testów jest pomiar emisji promieniowanych przez produkt przy ustawieniu analizatora spektralnego z anteną kilka metrów od badanego urządzenia. Test taki nazywany jest pomiarem emisji promieniowanych dalekiego pola, a jego schemat blokowy pokazano na rysunku 1.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 1: Uproszczony schemat blokowy testu emisji promieniowanych.


    W teście tym podłączamy po prostu antenę do analizatora spektralnego i dokonujemy pomiaru sygnału wejściowego w żądanym zakresie częstotliwości. Pomimo że idea pomiaru jest prosta, to na uwadze należy mieć kilka głównych kwestii związanych z pomiarami:

    1) Większość anten to anteny szerokopasmowe. Oznacza to, że odbierają szeroki zakres częstotliwości i nie rozróżniają sygnałów pochodzących od źródeł spoza mierzonego obszaru od rzeczywistych sygnałów testowanego urządzenia. Z tego powodu dowolne pomiary wykonywane za pośrednictwem anteny są bardzo wrażliwe na inne sygnały w.cz., jak sygnały stacji radionadawczych, WiFi itd.

    2) Również inne czynniki środowiskowe (metalowe regały, biurka, ludzie itp.) niekorzystnie wpływają na pomiary. Wynika to z odbić i pochłaniania sygnałów w środowisku, co powoduje, że dokładne i powtarzalne pomiary mogą być prawie niemożliwe.

    Do przeprowadzenia z powodzeniem pełnych testów emisji promieniowanych niezbędne jest podobne wyposażenie, ale wymagają one także stanowiska pomiarowego, na którym poziom promieniowania zewnętrznych źródeł RF, mogących zakłócać pomiary, jest bardzo mały. Tak zwane otwarte pola pomiarowe (ang. Open Air Test Facilities) są zasadniczo lokalizowane na obszarach geograficznych, które charakteryzują się minimalnym poziomem sygnałów radiowych, jak np. otwarta preria w środkowej części stanu Dakota Północna w USA.

    Otwarte pola pomiarowe były bardzo popularne w XX wieku, ale ich ilość znacznie zmalała ze względu na gwałtowny wzrost liczby zewnętrznych źródeł sygnałów RF. W tamtych czasach większość sygnałów w.cz. była wytwarzana przez nadajniki radiowe AM czy FM i otwarte pola pomiarowe mogły być lokowane na obszarach bez dużej ilości sygnałów zakłócających. Obecnie mamy nadajniki WiFi, Bluetooth czy telefony komórkowe – promieniowanie radiowe jest obecne wszędzie.

    W związku z powyższym potrzebne stały się inne rozwiązania, które pojawiły się w postaci specjalnych komór pomiarowych, które tłumią zewnętrzne sygnały RF i minimalizują odbicia wewnętrznych sygnałów RF. Takie bezodbiciowe lub semi-bezodbiciowe komory spełniają taką funkcję, ale dużo kosztują. Mała semi-bezodbiciowa komora o wymiarach niewiele ponad 1m x 1m może kosztować ponad 50 000 dolarów. W większości przypadków jest koszt zbyt wysoki dla rzadko wykonywanych pomiarów.

    Sondowanie bliskich pól elektromagnetycznych jest techniką pomiarową, w której wykorzystywane są specjalne sondy pomiarowe minimalizujących wpływ promieniowania RF pochodzącego z otoczenia. Sondy bliskich pól typowo charakteryzują się dwoma rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Sondy pola magnetycznego, inaczej sondy pola H, posiadają pętle, które sprzęgają sondę z polami magnetycznymi wytwarzanymi przez zmieniające się w czasie prądy. Obie konstrukcje są bardzo czułe na odległość od źródła promieniowania. Aby zapewnić skuteczny pomiar, nawet z bardzo czułym analizatorem lub podłączonym przedwzmacniaczem, sondy muszą się znajdować w odległości maksimum kilkunastu centymetrów od większość badanych źródeł radiacji.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 2: Sondy EMC firmy Rigol. Sondy z końcówką pętlową są sondami pola H. Sondy o najmniejszych końcówkach są sondami składowej elektrycznej pola (pole E).


    Najprostszym testem jest skonfigurowanie analizatora spektralnego do pracy z detektorem szczytowym oraz ustawieniami filtra RBW i zakresu przemiatania obejmującymi obszar unormowany wymaganiami regulatora dla danego urządzenia. Następnie należy wybrać odpowiednią dla badanej konstrukcji sondę H lub E i przesuwać ją nad całą powierzchnią obwodu (urządzenia).

    Orientacja sondy w przestrzeni (kąt, odległość) ma również istotne znaczenie. Sondy pracują jak antena, wychwytując promieniowanie spoin, otworów w obudowie, ścieżek i innych elementów obwodu, które mogą emitować sygnały w.cz.

    Dokładne przeskanowanie wszystkich elementów obwodu, złączy, pokręteł, otworów w obudowie i spoin jest niezwykle istotne. Rysunek 4 przestawia zastosowanie sondy pola H do testów emitowanego promieniowania.

    Przy pierwszym teście ustawić w analizatorze spektralnym detektor szczytowy. Pozwoli to wykryć „najgorszy przypadek” odczytu promieniowania RF i jest to najszybsza droga do zlokalizowania miejsc mogących sprawiać problemy. Większe sondy pozwalają na większą szybkość skanowania, jednakże z mniejszą rozdzielczością przestrzenną.

    Mając już rozeznanie obszarów będących źródłem problemów, można uzyskać bardziej szczegółowe informacje, stosując kilka powszechnych technik. Jeżeli to możliwe, wybrać analizator spektralny, który posiada standardową konfigurację stosowaną w pełnych testach zgodności. Wchodzą w to: tryb detektora quasi-szczytowego, filtr EMI i ustawienia pasma rozdzielczego (RBW) zgodne z wymaganiami pełnego testu zgodności dla badanego produktu.

    Taki rodzaj ustawień wydłuży czas pomiarów, ale powinien być zastosowany w miejscach sprawiających problemy. Takie ustawienia są wykorzystywane w pełnym teście zgodności, zatem pomiary przedcertyfikacyjne w identycznej konfiguracji zapewnią większy stopień zobrazowania charakterystyki zakłóceń elektromagnetycznych badanej konstrukcji.

    W pamięci wielu przyrządów można zachować współczynniki korekcyjne dla kabli i anten, co pozwala na obserwację czystego sygnału, bez dodatkowych błędów wprowadzanych przez osprzęt.

    Kolejnym krokiem procedury testów zakłóceń emitowanych jest zastosowanie anten zamiast sond bliskich pól, obrotowego stołu na badany sprzęt (ang. EUT – Equipment under Test) i w miarę możliwości wykonywanie testów w specjalnym pomieszczeniu minimalizującym wpływy czynników otoczenia (tzw. komora semi-bezodbiciowa). Szczegółowy opis takich pomiarów nie wchodzi w zakres niniejszego opracowania.

    Pomiary zestawem sond bliskich pól

    Testy emisji na poziomie płyty drukowanej mogą być wykonane za pomocą analizatora spektralnego, jak np. Rigol DSA815 (9 kHz do 1,5 GHz), sondy bliskiego pola elektrycznego (E), sondy bliskiego pola magnetycznego (H) oraz odpowiednich kabli połączeniowych.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 3: Analizator spektralny Rigol DSA815-TG.


    Do pracy analizatora spektralnego z sondami bliskich pól (pokazanych na rysunku 2) potrzebny jest 50 Ω kabel zakończony wtykami typu N (strona analizatora) i SMB (strona sondy).

    Można także skonstruować swoją własną sondę z niezbyt sztywnego kabla koncentrycznego w.cz. Po usunięciu zewnętrznej powłoki kabla i izolatora na długości kilku centymetrów, należy zwinąć kabel w pętlę i zanurzyć w preparacie Plasti Dip lub innej specjalnej płynnej masie izolacyjnej. Pętle o większej średnicy będą wychwytywać mniejsze sygnały, ale nie będą mieć takiej rozdzielczości przestrzennej, jak pętle o mniejszej średnicy.

    Przy pierwszym teście ustawić w analizatorze spektralnym detektor szczytowy. Takie ustawienie daje pewność , że przyrząd wychwytuje „najgorsze przypadki” szczytowych wartości emisji RF. Jest to najszybsza droga do zlokalizowania miejsc mogących sprawiać problemy, gdyż pozwala tracić najmniej czasu w jednym miejscu przy skanowaniu całego obwodu. Większe sondy pozwalają na większą szybkość skanowania, jednakże z mniejszą rozdzielczością przestrzenną. Mniejsze sondy, jak sondy pola E, zapewniają doskonałą rozdzielczość przestrzenną i mogą być użyte do detekcji promieniowania RF na pojedynczych wyprowadzeniach elementów obwodu.

    Orientacja sondy w przestrzeni (kąt względem płaszczyzny obwodu i odległość od obwodu) ma również istotne znaczenie. Sondy pracują jak antena, wychwytując emitowane promieniowanie w.cz. Ustawienie pętli sondy możliwie najbardziej prostopadle do linii sił pola magnetycznego (największe natężenie pola H) maksymalizuje siłę sygnału na wyjściu sondy.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 4: Przykład wykorzystania sondy pola H i analizatora spektralnego do lokalizacji punktów podejrzanych o nadmierną emisję zakłóceń. Zwrócić uwagę na orientację końcówki sondy.


    Należy zadbać o przeskanowanie spoin ekranów i osłon, otworów, ścieżek i innych elementów, które mogą emitować promieniowanie RF. Dokładne przeskanowanie wszystkich elementów obwodu, złączy, pokręteł, otworów w obudowie i spoin puszek ekranujących jest decydujące przy identyfikacji potencjalnych miejsc obwodu, gdzie promieniowanie RF może „wyciekać” na zewnątrz obudowy urządzenia.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 5: Pomiar emisji kabla wstążkowego ekranu sondą pola H.


    Do przysłonięcia miejsc mogących być potencjalnym źródłem emisji, jak otwory wentylacyjne, osłony, przepusty, spoiny ekranów czy przepusty kabli przez obudowę, można użyć folii aluminiowej lub taśmy przewodzącej. Należy wykonać test tych miejsc bez folii lub taśmy, a następnie przesłonić je i powtórzyć skanowanie sondą.

    Po wykryciu obszarów będących źródłem problemów, można uzyskać bardziej szczegółowe informacje, stosując kilka powszechnych technik. Jeżeli to możliwe, wybrać analizator spektralny, który posiada standardową konfigurację stosowaną w pełnych testach zgodności. Wchodzą w to: detektor quasi-szczytowy, filtr EMI i ustawienia pasma rozdzielczego (RBW) zgodne z wymaganiami pełnego testu zgodności dla badanego produktu.

    Taki rodzaj ustawień wydłuży czas pomiarów, ale powinien być zastosowany w miejscach sprawiających problemy. Takie ustawienia są wykorzystywane w pełnym teście zgodności, zatem pomiary przedcertyfikacyjne w identycznej konfiguracji zapewnią większy stopień zobrazowania charakterystyki zakłóceń elektromagnetycznych badanej konstrukcji.

    Wskazówki

    Analizator spektralny z sondami bliskich pól mogą być przydatnymi narzędziami do lokalizacji problemów z emisją zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).
    - Przy pracy z sondą pola H próbować jej różnej orientacji w przestrzeni, aby wyizolować punkty emisji.
    - Pamiętać o przetestowaniu wszystkich spoin ekranów, miejsc styku powierzchni obudowy i zakończyć testem skuteczności uziemienia i ekranowania.
    - Otwory w obudowie czy puszkach ekranujących emitują promieniowanie podobnie jak struktury stałe. Pracują jak anteny.
    - Kable wstążkowe oraz kable/gniazda wejściowe ze złym ekranowaniem i nieprawidłowym uziemieniem są powszechnie znanymi przyczynami emisji promieniowanych.

    Pomiary zakłóceń elektromagnetycznych przewodzonych

    Pomiary przewodzonych zakłóceń EMI wymagają analizy energii częstotliwości radiowych, które przedostają się z urządzenia lub badanego obwodu do sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia zasilającej to urządzenia/obwód. Sygnały RF wracające do linii energetycznej mogą powodować zakłócenia w pasmach transmisyjnych sygnałów radiowych AM. Dla zminimalizowania takich zakłóceń ważne jest określenie ilościowe mocy i częstotliwości RF, które urządzenie wytwarza, gdy jest podłączone do sieci zasilającej.

    Podobnie jak promieniowane zakłócenia EMI, także zakłócenia przewodzone mierzy się analizatorem spektralnym, ale dodatkowo wymagane są ogranicznik przepięć i układ stabilizacji impedancji sieci (ang. LISN – Line Impedance Stabilization Network). Układ LISN izoluje sieć zasilającą od testowanego sprzętu, odcina wszystkie zakłócenia generowane przez EUT i sprzęga sygnały generowane przez EUT z wejściem analizatora spektralnego.

    Podobnie jak przy testach emisji najlepiej jest zacząć od skanowania analizatorem całego wymaganego pasma detektorem wartości szczytowych. Następnie wykonuje się skanowanie z detektorem quasi-szczytowym, aby zwiększyć pewność i dokładność pomiarów.

    Konfiguracja pomiarów emisji przewodzonych

    Im bardziej układ pomiarowy jest zgodny z konfiguracją pełnych testów zgodności, tym uzyskane dane będą bliższe wynikom testów zgodności wykonanym przez laboratorium certyfikacyjne. Ale nie zawsze takie postępowanie jest praktyczne.

    Poniższe schematy blokowe pokazują standardowo zalecaną konfigurację elektryczną i fizyczną stanowiska pomiarowego.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 6: Obwód elektryczny stanowiska do testów emisji przewodzonych.


    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.[/url]
    Rysunek 7: Fizyczny układ stanowiska do pomiarów emisji przewodzonych.


    Kluczowe zagadnienia:

    1. Pionowa i pozioma płaszczyzny uziemiające typowo są arkuszami blachy o wymiarach dwukrotnie większych niż wymiary badanego urządzenia (EUT).

    2. Pionowa i pozioma płaszczyzny uziemiające powinny być elektrycznie połączone ze sobą i uziemione.

    3. Badane urządzenie musi być umieszczone na izolowanym stole ponad poziomą płaszczyzną ekranującą. Żadne urządzenia ani kable nie mogą znajdować się między EUT a poziomą płaszczyzną uziemiającą.

    4. Układ LISN jest elektrycznie połączony z poziomą płaszczyzną uziemiającą. LISN jest układem stabilizacji impedancji sieci. Jego zadaniem jest oddzielnie zakłóceń z sieci elektrycznej napięcia zmiennego od zakłóceń przewodzonych generowanych przez EUT. Należy dobrać układ LISN o napięciu, prądzie i częstotliwości znamionowych odpowiednio do badanego urządzenia.

    5. Zwracać uwagę, żeby wszelkie kable połączeniowe leżały swobodnie i nie tworzyły zwojów, a tym samym pętli indukcyjnych.

    6. Analizator spektralny powinien być zlokalizowany w pewnej odległości od poziomej płyty uziemiającej, typowo nie mniej jak 1 m.

    Procedura testowa

    Po zestawieniu stanowiska pomiarowego i połączeniu układu LISN z płaszczyznami uziemiającymi włączyć analizator na minimum 30 minut przed rozpoczęciem testów, aby osiągnął maksymalną stabilność i dokładność.

    Konfiguracja analizatora spektralnego

    - Opcja: Jeżeli posiadany analizator posiada możliwość ustawienia detekcji quasi-szczytowej oraz pasm rozdzielczych ustalonych przez FCC tj. 200 Hz, 9 kHz i 120 kHz, można ich użyć, aby uzyskać dane, które będą bardziej dokładnie reprezentować dane zbierane podczas rzeczywistych testów zgodności. należy pamiętać, że detektory quasi-szczytowe potrzebują znacznie więcej czasu do zakończenia skanowania wymaganego zakresu częstotliwości.

    - Ustawić pasmo filtru rozdzielczego RBW.

    UWAGA: Pasmo rozdzielcze jest określone normą i rodzajem testowanego urządzenia. Przykładowo, specyfikacja FCC subpart-15 określa ustala pasmo RBW na 9 kHz przy testowaniu EUT w paśmie 150 kHz – 30 MHz.
    Należy sprawdzić w przepisach krajowych normy specyfikujące testy EMC obowiązujące dla badanego urządzenia.
    UWAGA: Wiele specyfikacji podaje wartości graniczne w dBμV lub w V.
    Opcjonalnie: Jeżeli analizator ma taką możliwość, ustawić skalę amplitudy na V.
    UWAGA: Część analizatorów posiada funkcję selekcji dobry/zły (ang. Pass/Fail), która pozwala na ustawienie górnej linii granicznej. Może to być przydatne przy ewaluacji widma w odniesieniu do wartości granicznych określonych normą EMC, według której wykonuje się test.
    W pamięci wewnętrznej analizatora można zachować dowolne linie graniczne.

    - Ustawić w analizatorze detektor dodatnich wartości szczytowych (ang. Positive Peak). Detektor ten pokaże najwyższe wartości, czyli wartości „najgorszego przypadku” w testach przedcertyfikacyjnych.

    - Zalecane jest włączenie w obwód sygnału wejściowego analizatora ogranicznika stanów przejściowych (przepięć) i zewnętrznego tłumika 10 do 20 dB w celu minimalizacji prawdopodobieństwa uszkodzenia czułych obwodów wejściowych przyrządu. Tłumik chroni obwody wejściowe analizatora przed nieznanymi sygnałami, które mogą uszkodzić przyrząd. Służy także do wygodnej kontroli ewentualnego przeciążenia po sprawdzeniu widma szumów tła.
    Analizator spektralny posiada obwody zabezpieczające, ale na jego wejściu mogą pojawić się stany przejściowe (impulsy zakłócające) zbyt szybkie do zadziałania zabezpieczenia.

    - Ustawić wartości częstotliwości startowej i końcowej określone w normie EMC mającej zastosowanie dla badanego urządzenia.

    - Ustawić pasmo flitra RBW zgodnie z wartością określoną w normie EMC mającej zastosowanie dla badanego urządzenia.

    Kontrola szumów tła

    - Włączyć zasilanie układu LISN.

    - Podłączyć analizator do wyjścia układu LISN.

    - Przeskanować wymagany zakres częstotliwości z użyciem detektora szczytowego i wejściowego tłumika ustawionego na 10 dB.

    Test wartości szczytowych

    - Odłączyć analizator od układu LISN.

    - Podłączyć testowane urządzenia (EUT) do układu LISN.

    - Powtórnie podłączyć analizator do układu LISN. Takie postępowanie pozwala na minimalizację ryzyka uszkodzenia analizatora przez pojawienie się na jego wejściu stanów przejściowych.

    - Obserwować widmo emisji przewodzonych i ustawić wartość tłumienia tłumika na 20 dB. Jeżeli krzywa na ekranie nie zmienia się przy różnych wartościach tłumienia, to jest prawdopodobne, że wejście analizatora nie jest przeciążone i jakość pomiarów będzie wysoka. Można kontynuować testy przedcertyfikacyjne.
    Jeżeli widmo zmienia wartość przy różnych ustawienia tłumika, to prawdopodobnie wejście jest przeciążane mocą szerokopasmową i wymagane jest dodatkowe tłumienie. Można porównywać widma dla 20dB, 30 dB itd., aż do uzyskania widma, które nie będzie podlegało zamianom.
    Należy dobrać najmniejszą wartość tłumienia, przy której nie widać błędów wynikających z przeciążenia wejścia.
    W najgorszym przypadku nie będzie możliwe wykonanie testów EUT analizatorem spektralnym. Konieczne będzie zastosowanie typowego odbiornika EMI z filtrami preselekcyjnymi

    - Obserwować widmo emisji przewodzonych i poszukiwać prążków częstotliwości, które przekraczają ustawione wcześniej linie wartości granicznych. Zanotować wartości tych częstotliwości.

    Skanowanie quasi-szczytowe

    W kolejnym kroku przeskanować należy szczegółowo częstotliwości, które przekroczyły wartości graniczne w poprzednim teście.

    - Ustawić częstotliwość środkową analizatora kolejno na częstotliwości przekraczające wartości graniczne.

    - Dobrać odpowiednie pasmo RBW i ustawić zakres przemiatania równy podwójnej szerokości pasma RBW.
    Przykładowo, jeżeli nadmierny pik emisji ma częstotliwość 10 MHz i RBW jest ustawione na 120 kHz, to częstotliwość środkową skanowania trzeba ustawić na 10 MHz i zakres przemiatania od 9,88 MHz do 10,12 MHz.

    - Opcjonalnie: Zmienić detektor na quasi-szczytowy (QP).

    UWAGA: Działanie detektora quasi-szczytowego jest oparte na czasach ładowania i rozładowania znormalizowanego obwodu rezonansowego. Ten rodzaj detektora wymaga 3-krotnie dłuższego czasu skanowania niż detektor szczytowy. Dlatego najlepiej stosować skanowanie quasi-szczytowe tylko przy małych zakresach przemiatania.

    - Porównać uzyskane wyniki z dopuszczalnymi wartościami granicznymi dla danej częstotliwości.

    - Zalecane jest utrzymanie poziomu emisji przewodzonych 10 dB poniżej określonej wartości granicznej.

    - Zaleca się także porównanie uzyskanych wyników testów przedcertyfikacyjnych i konfiguracji pomiarów (stanowisko pomiarowe, procedura pomiarów, ustawienia sprzętu pomiarowego) z konfiguracją stosowaną przez laboratorium certyfikacyjne, które będzie testowało kompatybilność EMC waszego produktu. Takie postępowanie pozwoli zidentyfikować problemy występujące w wykonywanych samodzielnie testach przedcertyfikacyjnych. Dokładne porównanie umożliwi oszczędności w budżecie testów przedcertyfikacyjnych i pozwoli na większe zaufanie do uzyskanych wyników własnych testów.

    Testy odporności na zakłócenia

    Produkty zawierające obwody elektroniczne mogą być czułe na zakłócenia radioelektryczne. Urządzenia narażone na zakłócenia RF mogą być podatne na nieprawidłowe lub wadliwe działanie. Produkty doznające szkody w wyniku ekspozycji na zakłócenia radioelektryczne nazywane są podatnymi na zakłócenia, natomiast produkty nie wykazujące problemów w obecności takich zakłóceń określane są mianem odpornych na zakłócenia.

    Zakłócenia radioelektryczne mogą powodować:

    - Przestawianie/mieszanie informacji ekranowych.

    - Spowolnienie pracy, zawieszanie się bądź blokowanie (brak odpowiedzi na obsługę klawiszy, przycisków) urządzenia.

    - Fałszowanie lub zniekształcanie danych.

    - Resetowanie lub restartowanie systemów.

    Dokładna analiza projektu, włączając w to dobór podzespołów, sposobu ekranowania i dobór kabli, jest pierwszym krokiem do stworzenia produktu, który jest zdolny do pracy „zgodnej z oczekiwaniami” przy określonym poziomie zakłóceń RF, ale wczesne testy w rzeczywistych warunkach środowiskowych są jedynym pewnym sposobem ustalenia, czy opracowana konstrukcja jest wrażliwa na problemy związane z zakłóceniami radioelektrycznymi w.cz.

    W poniższych akapitach postaramy się pokazać, jak generator w.cz. i kilka prostych narzędzi pozwalają na zidentyfikowanie słabości konstrukcji produktu.

    Podatność na zakłócenia promieniowane

    Testy podatności na zakłócenia promieniowane polegają na obserwacji pracy badanego urządzenia (DUT) w polu oddziaływania znanego źródła sygnałów RF. Sygnał jest dostarczany do DUT z użyciem anten przy testach dalekich pól lub sond bliskiego pola przy testach na poziomie płyty głównej.

    definiuje zakres częstotliwości sygnałów testowych na 80-1000 MHz. Takie sygnały mogą być modulowane amplitudowo sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości 1 kHz, z głębokością modulacji 80%. Sygnał modulowany pomaga szybko identyfikować zjawiska związane z prostowaniem prądu w czułych elementach obwodu.

    Przy testach dalekiego pola źródło sygnału RF, jak generatory DSG3000 lub DSG800 firmy Rigol, jest podłączone do anteny ustawionej metr lub dwa od DUT. Źródło w.cz. jest następnie konfigurowane do generacji sygnału z 80% modulacją AM i częstotliwości modulacji 1 kHz. Amplituda powinna być ustawiona tak duża, jak to możliwe, a częstotliwość nośna może być ustawiona np. na 9 kHz.

    UWAGA: DUT powinno być skonfigurowane jak do pracy w najczęściej używanym stanie. Wszystkie kable (zasilające, WE/WY itd.) powinny być podłączone i na swoim miejscu. Kable mogą pracować jak anteny i tym samym mogą bezpośrednio wpływać na działanie urządzenia.

    Należy obserwować , czy w DUT nie zachodzą jakiekolwiek zmiany funkcjonowania lub problemy, jak zakłócenia czy szumy na ekranie. Następnie należy stopniowo zwiększać częstotliwość nośną sygnału testowego i obserwować pracę DUT, zapisując częstotliwości nośne, przy których pojawiają się problemy oraz rodzaj tych problemów. Po zakończeniu testów po dojściu do częstotliwości 1 GHz, można obrócić badane urządzenie względem anteny nadawczej i powtórzyć procedurę testów, jeżeli wymaga się bardziej dokładnego testu.

    UWAGA: Anteny z generatorem powinny być używane jedynie w ekranowanej komorze bezodbiciowej lub semi-bezodbiciowej, aby nie powodować zakłóceń w pasmach komunikacji rozsiewczej i pasmach służb ratowniczych. Nadawanie sygnału radiowego w szerokim zakresie częstotliwości jest nielegalne bez odpowiedniej licencji.

    Wykorzystanie do testów przyrządów Rigol-a, jak generatory serii DSG3000 lub DSG800, zapewnia dużą elastyczność w ustawieniu długości fali, mocy i modulacji sygnału wyjściowego, co pomaga w szybkiej identyfikacji problemów z kompatybilnością elektromagnetyczną produktu.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 8: Źródła sygnału RF – generatory DSG800 i DSG3000 firmy Rigol.


    Testy bliskiego pola są pomocne, ponieważ nie wymagają specjalnych komór pomiarowych. Sondy pola E i pola H wytwarzają pola o dużym natężeniu w odległości mniejszej niż 3 cm od końcówki sondy i tym samym nie powodują problemów z zakłócaniem systemów telekomunikacji rozsiewczej i systemów służb ratowniczych. Jednocześnie Ich małe rozmiary pozwalają na podawanie sygnału RF bezpośrednio w określonych punktach obwodów.

    Rynkowym przykładem sond bliskiego pola jest, pokazany poniżej, zestaw sond EMC firmy Rigol.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 9: Sondy EMC firmy Rigol. Sondy z końcówkami pętlowymi są sondami pola H. Najmniejszą końcówkę posiada sonda pola E.


    W testach bliskiego pola źródło sygnałów RF jest skonfigurowane tak samo, jak w testach dalekiego pola, ale tym razem końcówka sondy (pełniąca rolę anteny) jest umieszczana bardzo blisko obwodów lub elementów na płycie każdej częstotliwości nośnej sygnału testowego. Skanując całą powierzchnię płyty, obserwować DUT i upewnić się, że sprawdzono wszelkie punkty podejrzane o problemy, szczególnie w pobliżu czułych obwodów analogowych.

    W teście pokazanym na zdjęciu poniżej usunęliśmy pokrywy puszek ekranujących z płyty głównej oscyloskopu i użyliśmy sondy pola E zasilanej generatorem DSG3000 do podania sygnałów w.cz. do czułych analogowych obwodów wejściowych. Jak można zauważyć na widoku ekranu (rysunek 11 i 12), przy usuniętych puszkach ekranujących promieniowanie RF powoduje deformację danych wejściowych i znaczące zmiany kształtu wyświetlanego przebiegu.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 10: Zastosowanie sondy bliskich pól w nieekranowanym, analogowym obwodzie wejściowym oscyloskopu.


    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 11: Sygnał na ekranie oscyloskopu przy ekranowanych obwodach wejściowych.


    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 12: Sygnał na ekranie oscyloskopu przy usuniętym ekranie obwodów wejściowych.


    Testy dodatkowe

    Innym przydatnym testem jest podanie sygnałów RF do kabli podłączonych do DUT z wykorzystaniem źródła RF i sondy prądowej. Kable również mogą funkcjonować jak antena odbiorcza i sprzęgać niepożądane sygnały z badanym urządzeniem. Za pomocą takiego układu pomiarowego można sprawdzać podatność obwodu na zewnętrzne zakłócenia RF dostające się przez kable połączeniowe, zmieniając skokowo częstotliwość generatora w całym wymaganym paśmie częstotliwości. Można zastosować dostępne na rynku sondy prądowe, ale akceptowalną sondę można zbudować samodzielnie, wykorzystując zatrzaskowy rdzeń ferrytowy, kilka zwojów izolowanego przewodu, trochę kleju epoksydowego i gniazdo BNC. Przykład takiej sondy pokazano na rysunku 13.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 13: Wykonana sposobem domowym sonda prądowa.


    Aby przeprowadzić ten test, należy do badanego urządzenia podłączyć wszystkie kable, jak przy normalnej pracy. Skonfigurować źródło RF do generacji z maksymalną mocą sygnału AM, takiego jak używany w poprzednich testach (głębokość modulacji 80%, częstotliwość modulująca 1 kHz), zapiąć sondę na testowany kabel i obserwować pracę DUT. Taką obserwację przeprowadzić dla różnych częstotliwości nośnych. Test kontynuować do osiągnięcia żądanej częstotliwości maksymalnej, a następnie powtórzyć procedurę dla każdego kabla podłączonego do DUT.

    UWAGA: Testy z prądową sondą cęgową powinny być wykonywane jedynie w ekranowanej komorze bezodbiciowej lub semi-bezodbiciowej, aby nie powodować zakłóceń w pasmach komunikacji rozsiewczej i pasmach służb ratowniczych. Nadawanie sygnału radiowego w szerokim zakresie częstotliwości jest nielegalne bez odpowiedniej licencji.

    Aby zademonstrować zastosowanie sondy prądowej, wykonaliśmy eksperyment na zasilanej magistralą USB płycie demonstracyjnej. Użyliśmy generatora DSG3000 i wykonanej domowym sposobem sondy zapiętej na podłączonym do płyty kablu USB bez filtra i obserwowaliśmy jej sygnał wyjściowy.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 14: Wprowadzanie za pośrednictwem sprzężenia magnetycznego częstotliwości RF do kabla USB bez dławika filtrującego.


    Bez częstotliwości RF oddziałującej na kabel przebieg na ekranie był gładki.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 15: Przebieg sinusoidalny z płyty demonstracyjnej bez zakłóceń RF.


    Po włączeniu sygnału RF przebieg wyjściowy płyty zaczął wykazywać oznaki zakłóceń. Najsilniejsze zakłócenia pojawiły się przy częstotliwości nośnej 110 MHz, co pokazano na rysunku poniżej.

    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 16: Zniekształcony wyjściowy przebieg sinusoidalny z zakłóceniami
    o częstotliwości 111,1 MHz spowodowanymi wpływem zakłóceń na kabel USB.


    Testy zgodności EMC i pomiary przedcertyfikacyjne.
    Rysunek 17: Powiększony funkcją Zoom odcinek przebiegu pokazujący szczegóły zakłóceń.


    Konkludując, źródło sygnałów RF jak generator DSG3000 lub DSG800 firmy Rigol i kilka prostych narządzi umożliwią samodzielne przeprowadzenie testów odporności projektowanego urządzenia na zakłócenia już na wczesnym etapie prac projektowych, oszczędzając czas i pieniądze firmy.


    Zgoda na publikację //gulson

  • #2 25 Lip 2017 14:50
    JasnyKris
    Poziom 17  

    Witam.

    Elegancko napisane, ale mimo wszystko nie mogę znaleźć jednoznacznej odpowiedzi na pewne pytania...

    Jeśli jakikolwiek producent stwierdzi, badając dajmy na to zaprojektowany swój sterownik, że działa bez zarzutu, nie stwarza ryzyka porażenia, ani też nie robi zakłóceń zewnętrznych bądź owych z zewnątrz nie zbiera, to producent ten może po prostu stwierdzić że jest OK i normalnie wprowadzać na rynek??? Coś tam doczytałem, że testy są konieczne, ale że firma może zrobić we własnym zakresie itd. itp. dlatego pytam jak to konkretnie wygląda.

    Jak to się ma do sytuacji, w której jakiś układ elektroniczny pełni rolę pośrednią? Czyli na przykład : jakaś tam firma XYZ stworzy, strzelam, grupy pompowe do CO, w których sterowanie zaworami/pompami/grzałkami/czymkolwiek innym odbywa się przez jakiś sterownik (który nie jest osobnym produktem, a częścią tej grupy) - czy i tutaj wymagane jest przejście takich testów?

    Pytania kierowane w ramach rozwiania wątpliwości. :P

  • #3 26 Lip 2017 08:04
    NDN Warszawa
    Poziom 7  

    JasnyKris napisał:
    Jeśli jakikolwiek producent stwierdzi, badając dajmy na to zaprojektowany swój sterownik, że działa bez zarzutu, nie stwarza ryzyka porażenia, ani też nie robi zakłóceń zewnętrznych bądź owych z zewnątrz nie zbiera, to producent ten może po prostu stwierdzić że jest OK i normalnie wprowadzać na rynek??? Coś tam doczytałem, że testy są konieczne, ale że firma może zrobić we własnym zakresie itd. itp. dlatego pytam jak to konkretnie wygląda.

    Aby sprzedać urządzenie - szczególnie na rynku konsumenckim - wymagane jest spełnienie odpowiednich norm dotyczących bezpieczeństwa EMC itd... Badanie może robić zarówno firma projektująca lub zlecić to zewnętrznemu podmiotowi. Opisany artykuł dotyczy badań przedwstępnych - czyli sytuacji, gdzie chcemy u siebie sprawdzić wstępnie urządzenie a następnie wysłać je do badań certyfikacyjnych. Za pomocą sond pola bliskiego nie jesteśmy w stanie określić bezwzględnych poziomów promieniowania - raczej namierzyć źródło promieniowania i sprawdzić czy ew. poprawki przyniosły zamierzony skutek.
    Badania przedwstępne mają na celu pomoc inżynierowi projektującemu układ uniknąć niespodzianek przy testach certyfikacyjnych.
    Zestaw do badań certyfikacyjnych jest dużo droższy - chociażby komora, która kosztuje na ogół przynajmniej kilkaset tys. zł - w zależności od wielkości.
    Drugim zastosowaniem badań przed certyfikacyjnych jest kontrola sprowadzanych urządzeń np. z Chin. Czasami zdarza się, iż producenci w jednej z kolejnych partii potrafią nieco zmienić projekt w celu optymalizacji kosztów produkcji, co potrafi skutkować brakiem spełnienia norm dotyczących EMC.
    Dzięki takim testom - możemy porównać dwie próbki np. pod kątem promieniowania i zaburzeń przewodzonych, aby stwierdzić, czy nie odbiegają od siebie zbyt mocno. Oprogramowanie RIGOL S1210 do badań EMI potrafi nałożyć na siebie wyniki dwóch pomiarów w celu szybkiego porównania urządzeń.

  • #4 26 Lip 2017 08:17
    JasnyKris
    Poziom 17  

    NDN Warszawa napisał:
    Badanie może robić zarówno firma projektująca lub zlecić to zewnętrznemu podmiotowi.

    No i tutaj już wszystko wiem. ;)

    Ale co, jeśli elektronika pełni jedynie rolę pośrednią?
    Cytat:
    Jak to się ma do sytuacji, w której jakiś układ elektroniczny pełni rolę pośrednią? Czyli na przykład : jakaś tam firma XYZ stworzy, strzelam, grupy pompowe do CO, w których sterowanie zaworami/pompami/grzałkami/czymkolwiek innym odbywa się przez jakiś sterownik (który nie jest osobnym produktem, a częścią tej grupy) - czy i tutaj wymagane jest przejście takich testów?

    Czy i tutaj wymagane jest przejście tych norm, jeśli owy sterownik/układ nie jest osobnym produktem konsumpcyjnym?

  • #5 26 Lip 2017 14:18
    OldSkull
    Poziom 27  

    JasnyKris napisał:
    Czy i tutaj wymagane jest przejście tych norm, jeśli owy sterownik/układ nie jest osobnym produktem konsumpcyjnym?

    Z tego co rozumiem chodzi co o coś co jest komponentem do budowy urządzeń.
    Urządzenia gotowe, działające, wprowadzane na rynek muszą spełniać normy. Komponenty z tego co wiem nie muszą mieć EMC - bo w wielu przypadkach nie ma takiej możliwości (np. spróbujcie zbadać kartę graficzną nie montując jej na płycie głównej komputera). Natomiast szanujące się firmy i tak dostarczają jakiś raport wykonany w pewnych konkretnych warunkach aby właśnie nikt im nie zarzucił, że jakieś urządzenie nie przechodzi testów przez ich komponent.
    Dlatego też wszelkie Shieldy, kontrolery (nie działające samodzielnie) itp. generalnie nie spełniają żadnych norm EMC.
    I dlatego też urządzenia złożone tylko i wyłącznie z innych urządzeń spełniających normy EMC i tak muszą mieć zrobione testy, gdyż to właśnie gotowy produkt musi spełniać normy.
    Problemem jest co z kitami - tutaj jeśli układ po zmontowaniu staje się urządzeniem gotowym, to jako takie też chyba powinien spełniać normy. Tak samo jeśli jest akcesorium do innego wyrobu gotowego.

  • #6 26 Lip 2017 14:56
    JasnyKris
    Poziom 17  

    Eleganckie wyjaśnienia moich problemów, dzięki Panowie!

  • #7 28 Lip 2017 15:59
    gulson

    Administrator Systemowy
  • #8 07 Sie 2017 23:06
    Kristek
    Poziom 16  

    Witam!
    Mam KH3961 Lisuna, wcześniej był KH3962 ale poleciał z powrotem do Chin...
    Chciałbym porównać wyniki moich testów z jakimś wzorcowym tudzież innym renomowanej marki systemem do badania przewodzonych do 30MHz.
    Czy któryś z Szanownych Forumowiczów ma chęć na przeprowadzenie kilku badań zasilaczy? Mogę przesłać próbki (oczywiście bez konieczności zwrotu) kilku PSU do porównania wyników.

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME