Διαδικασία δοκιμής EMC και απαιτήσεις για συμμόρφωση με EMC

Όπως αναφέρθηκε στο τελευταίο άρθρο όπου συζητήσαμε Ηλεκτρομαγνητικές Παρεμβολές (EMI), σχεδόν όλα τα ηλεκτρονικά προϊόντα που έχουν σχεδιαστεί για εμπορική χρήση και νόμιμες πωλήσεις, πρέπει να διαθέτουν μία ή περισσότερες πιστοποιήσεις ως απόδειξη ότι το προϊόν συμμορφώνεται με ορισμένους κανονισμούς / οδηγίες και έχει περάσει σχετικές δοκιμές. Υπάρχουν τόνοι κανονισμών και διαφέρουν από τόπο σε τόπο, μερικές φορές με μικρές διαφορές, αλλά για κάθε τοποθεσία όπου πρόκειται να πωληθεί μια ηλεκτρονική συσκευή, πρέπει να πληροί τα πρότυπα που καθορίζονται από το διοικητικό όργανο σε αυτήν την τοποθεσία.

Για το σημερινό άρθρο, θα εξετάσουμε μια από τις πιο δημοφιλείς δοκιμές πιστοποίησης που πρέπει να περάσουν οι ηλεκτρονικές συσκευές. την πιστοποίηση EMC (Ηλεκτρομαγνητική Συμμόρφωση). Το άρθρο θα καλύψει πολλά πράγματα σχετικά με την EMC, όπως: Τι είναι το EMC, γιατί χρειάζεται το EMC, το είδος των προϊόντων που το χρειάζονται και οι διαφορετικοί νόμοι σχετικά με το EMC από χώρα σε χώρα.

Τι είναι το EMC;

Το EMC σημαίνει Ηλεκτρομαγνητική συμμόρφωση και είναι μια διαδικασία που υπάρχει για να παρέχει ένα μέσο μέσω του οποίου μπορεί να επαληθευτεί η ικανότητα μιας συσκευής να λειτουργεί σε ένα ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον.

Όλα τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα ή συσκευές εκπέμπουν κάποιο επίπεδο ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη λειτουργία άλλων συσκευών όταν είναι συνδεδεμένα ή τοποθετούνται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους. Αυτή η παρέμβαση θα μπορούσε να προκαλέσει δυσλειτουργία των συσκευών κατά τρόπο που να είναι επιβλαβής για τους χρήστες ή απλώς να καταστήσει το προϊόν άχρηστο. Η πρόληψη και η μείωση των δυνατοτήτων αυτού του γεγονότος, ήταν αυτό που οδήγησε στην ανάπτυξη απαιτήσεων EMC, έτσι ώστε να παρέχει μια κοινή βάση στην οποία τα ηλεκτρικά / ηλεκτρονικά προϊόντα / συστήματα αξιολογούνται για την ποιότητα και τη λειτουργική ασφάλεια.

Το EMC χρησιμοποιείται συχνά εναλλακτικά με το EMI, αλλά ενώ υπάρχουν πολλές ομοιότητες μεταξύ τους, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το EMC είναι αρκετά διαφορετικό από το EMI. Το EMI (Ηλεκτρομαγνητική Παρεμβολή) είναι ένα μέτρο ακτινοβολίας που προέρχεται από μια συσκευή μαζί με την πιθανή συνέπεια, ενώ το EMC, από την άλλη πλευρά, είναι η ιδιοκτησία ενός συστήματος ή μιας συσκευής που διασφαλίζει ότι συμπεριφέρεται όπως είχε σχεδιαστεί όταν ήταν σε περιβάλλον με EMI Παρέμβαση.

Σημασία της EMC

Ενώ οι ακριβείς προδιαγραφές διαφέρουν μεταξύ χωρών και περιοχών, οι πιστοποιήσεις EMC παραμένουν μια από τις νομικές απαιτήσεις για την έγκριση της πώλησης ηλεκτρονικών συσκευών στις περισσότερες χώρες. Στις ευρωπαϊκές αγορές, για παράδειγμα, ένα σήμα CE πρέπει να εφαρμόζεται σε όλα τα ηλεκτρονικά προϊόντα πριν μπορέσουν να πωληθούν και εφαρμόζεται μόνο όταν ο κατασκευαστής έχει εκπληρώσει όλες τις οδηγίες που ισχύουν για το προϊόν, συμπεριλαμβανομένης της πιστοποίησης EMC. Απόδειξη αυτού είναι η Δήλωση Συμμόρφωσης (DOC) η οποία συνήθως αποστέλλεται με τον οδηγό χρήστη / εγχειρίδιο του προϊόντος. Για νέα προϊόντα, οι προμηθευτές / διανομείς μεγάλης κλίμακας συνήθως επαληθεύουν το DOC με δοκιμές, καθώς κινδυνεύουν να παρέχουν μη επαληθευμένες συσκευές, κάτι που θεωρείται πράξη απάτης και θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικά πρόστιμα, αποσύρσεις προϊόντων και ποινές φυλάκισης.

Εκτός από τις νομικές απαιτήσεις, η αποτυχία διεξαγωγής δοκιμών EMC σε συσκευές μπορεί να έχει πολύ σοβαρές μεταπωλήσεις. Η πιστοποίηση EMC συμβάλλει στην αύξηση της αξιοπιστίας του προϊόντος, καθώς οι δοκιμές θα βοηθήσουν στην επισήμανση τυχόν ζητημάτων με το προϊόν πριν από την παραγωγή, δίνοντας στον κατασκευαστή την ευκαιρία να διορθώσει το πρόβλημα χωρίς να επιβαρύνει το κόστος και την αμηχανία που σχετίζεται με την ανάκληση ενός προϊόντος από την αγορά ή την εγγύηση συντήρησης.

Μακροπρόθεσμα, η διαδικασία πιστοποίησης EMC όχι μόνο διασφαλίζει ότι είστε σε θέση να πουλήσετε τα προϊόντα σας σε αγορές που το απαιτούν, αλλά επίσης να σας βοηθήσει να δημιουργήσετε ένα αξιόπιστο προϊόν που θα επιφέρει εμπιστοσύνη των πελατών και σίγουρα αυξημένες πωλήσεις.

Νόμοι EMC και απαιτήσεις πιστοποίησης

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι απαιτήσεις πιστοποίησης διαφέρουν μεταξύ χωρών και περιοχών. Για παράδειγμα, στις ΗΠΑ, η FCC καθορίζει τους κανόνες για τη δοκιμή EMC με κανόνες όπως οι κανόνες FCC του μέρους 15, οι οποίοι καθορίζουν το μέγιστο ποσό παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων χωρίς άδεια που μπορούν να παραχθούν από διαφορετικές συσκευές. Κατά την πιστοποίηση στις ΗΠΑ, οι συσκευές απονέμονται με το σήμα FCC.

Εκτός των ΗΠΑ, διάφορα πρότυπα ISO, IEC και CISPR χρησιμοποιούνται στον κανονισμό EMC. Στην ΕΕ, το σήμα CE που απονέμεται μόνο μετά την πιστοποίηση ενός προϊόντος απαιτείται για τις πωλήσεις προϊόντων. Στην Αφρική, χώρες όπως η Νότια Αφρική απαιτούν ένα «Πιστοποιητικό Συμμόρφωσης» που εκδίδεται από το Γραφείο Προτύπων της Νότιας Αφρικής (SABS) και χώρες όπως η Νιγηρία αξιοποιούν τα πρότυπα IEC / CISPR.

Η σοβαρότητα της τιμωρίας λόγω μη συμμόρφωσης ποικίλλει από χώρα σε χώρα, καθώς η συμμόρφωση εξακολουθεί να είναι εθελοντική σε ορισμένες αναπτυσσόμενες χώρες, αλλά καθώς οι χώρες μεγαλώνουν και οι επιπτώσεις του ΕΝΙ γίνονται πιο εμφανείς, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η αυστηρότερη νομοθεσία θα αρχίσει να αναδύονται γύρω από αυτό.

Διαδικασία δοκιμής EMC

Υπάρχουν 3 κύριες κατηγορίες ζητημάτων σε ηλεκτρονικές συσκευές που παρακολουθούνται από την EMC. Οι κατηγορίες περιλαμβάνουν:

1. Εκπομπή
2. Ευαισθησία
3. Ασυλία, ανοσία

1. Δοκιμή εκπομπών:

Η εκπομπή αναφέρεται στη σκόπιμη ή τυχαία παραγωγή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας από οποιαδήποτε πηγή. Για ηλεκτρονικές συσκευές, οι δοκιμές EMC έχουν σχεδιαστεί για να ελέγχουν για ανεπιθύμητες εκπομπές από τη συσκευή και τα αντίμετρα που ενδέχεται να ληφθούν προκειμένου να μειωθούν και να αποφευχθούν οι αρνητικές επιπτώσεις σε άλλες συσκευές γύρω τους.

Ο έλεγχος εκπομπών περιλαμβάνει τη μέτρηση της διεξαγόμενης και ακτινοβολημένης ισχύος πεδίου των εκπομπών στη συσκευή, με τις διεξαγόμενες εκπομπές να πραγματοποιούνται μαζί με καλώδια και καλωδιώσεις, ενώ η ακτινοβολία (Επαγωγική και χωρητική) μετράται προς όλες τις κατευθύνσεις γύρω από τη συσκευή.

Η παρακολούθηση των ακτινοβολημένων εκπομπών είναι πολύ σημαντική για συσκευές που θα χρησιμοποιηθούν σε κοντινή απόσταση από άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας κεραίες ως μορφοτροπείς, ενώ εργαλεία όπως τα RF Current Clamps ή Line Impedance Stabilization Networks (LISN) χρησιμοποιούνται ως μετατροπείς για διεξαγόμενες εκπομπές. Οι μετατροπείς συνδέονται με έναν εξειδικευμένο δέκτη δοκιμής EMI ή αναλυτή που ενσωματώνει εύρη ζώνης και ανιχνευτές με βάση τις απαιτήσεις σε διαφορετικά διεθνή πρότυπα EMC.

2. Δοκιμή ευαισθησίας:

Η ευαισθησία αναφέρεται στην τάση ενός ηλεκτρικού εξοπλισμού (Συνήθως αναφέρεται ως θύμα) να σπάσει ή να δυσλειτουργήσει όταν βρίσκεται κοντά σε εκπομπές από άλλη συσκευή (EMI).

Όπως και ο έλεγχος εκπομπών, ο έλεγχος ευαισθησίας γίνεται επίσης για παρεμβολές που εκπέμπονται και ακτινοβολούνται. Για την ευαισθησία σε ακτινοβολία, ο έλεγχος συνήθως περιλαμβάνει τη χρήση μιας πηγής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υψηλής ισχύος και μιας κεραίας που εκπέμπει για να κατευθύνει την ενέργεια στο DUT (συσκευή υπό δοκιμή). Για την αγωγιμότητα ευαισθησίας, από την άλλη πλευρά, ο έλεγχος γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας γεννήτριες σήματος υψηλής ισχύος μαζί με έναν τρέχοντα σφιγκτήρα ή κάποιο άλλο τύπο μετασχηματιστή για την έγχυση της παρεμβολής στο καλώδιο.

Όπως όλες οι δοκιμές συμμόρφωσης, και για τις δύο δοκιμές, τα τυπικά έγγραφα καθορίζουν ποιο θα πρέπει να είναι το περιβάλλον δοκιμής, κάποιο εξοπλισμό που πρέπει να χρησιμοποιηθεί και τη βαθμονόμησή τους. Στα περισσότερα πρότυπα, οι ιστότοποι δοκιμής ανοιχτού χώρου (OATS) είναι οι συνιστώμενοι χώροι δοκιμών, αλλά τα τελευταία χρόνια, οι δοκιμές διεξάγονται σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιώντας εξειδικευμένους θαλάμους δοκιμών EMC, όπως ο θάλαμος ανύχισης και αντήχησης. Ορισμένες παραλλαγές στις περιγραφές που δίνονται παραπάνω μπορεί να παρατηρηθούν λόγω της διαφοράς στις συσκευές.

3. Δοκιμή ανοσίας:

Η ασυλία μιας ηλεκτρονικής συσκευής αναφέρεται στην ικανότητα του ηλεκτρονικού εξοπλισμού να λειτουργεί σωστά παρουσία ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.

Ενώ η ασυλία εξ ορισμού μπορεί να θεωρηθεί ως το αντίστροφο της ευαισθησίας, συχνά χρησιμοποιούνται εναλλακτικά. Και με τον καθορισμό των επιπέδων τους, μπορεί να επαληθευτεί η ικανότητα της ηλεκτρονικής συσκευής να λειτουργεί σωστά σε σχέση με τις παρεμβολές EM.

Ετοιμαστείτε για τη δοκιμή συμμόρφωσης EMC

Ενώ οι δοκιμές EMC φαίνονται απλές, το να περνάς απαιτεί πολλή δουλειά, χρήματα και χρόνο. Αυτό δεν συνδέεται με την άυλη φύση του EMC που καθιστά αδύνατο για τους κατασκευαστές να προσδιορίσουν εάν τα προϊόντα συμμορφώνονται με τα πρότυπα, εκτός εάν έχει γίνει μια δοκιμή και το υψηλό κόστος του εξοπλισμού που απαιτείται για τη δοκιμή, γεγονός που καθιστά την ιδιοκτησία τους κακή ιδέα, και η εξωτερική ανάθεση σε διαπιστευμένα εργαστήρια συμμόρφωσης (επίσης ακριβά, αρκετές χιλιάδες USD / ημέρα δοκιμής) είναι συνήθως μια καλύτερη επιλογή.

Ωστόσο, ενώ οι περισσότερες εταιρείες ενδέχεται να είναι σε θέση να ξεπεράσουν το εμπόδιο κόστους, το μεγαλύτερο πρόβλημα είναι όταν τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι αρνητικά. Αυτή είναι συνήθως μια δύσκολη στιγμή για την εταιρεία και τους διαχειριστές έργων, καθώς δεν μπορούν να γίνουν αλλαγές κατά τη διάρκεια του τεστ, πράγμα που σημαίνει ότι το προϊόν πρέπει να σταλεί πίσω στην ομάδα σχεδιασμού για επανασχεδιασμό και περισσότερες χιλιάδες δολάρια θα πρέπει να διανεμηθούν για δοκιμάστε ξανά.

Η αναποτελεσματικότητα της διαδικασίας που περιγράφεται παραπάνω είναι ένας από τους σημαντικότερους συντελεστές στο υψηλό κόστος Έρευνας & ανάπτυξης και καθυστερήσεις στο χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης προϊόντων. Για να μετριαστεί αυτός ο κίνδυνος και να αυξηθούν οι πιθανότητες των συσκευών να περάσουν τα τεστ κατά την πρώτη δοκιμή, οι εταιρείες χρησιμοποιούν ορισμένες προσεγγίσεις που θα μπορούσαν να ταξινομηθούν ευρέως σε δύο υπότιτλους, όπως:

1. Σχέδιο
2. Δοκιμή προ-συμμόρφωσης

1. Σχεδιασμός προσεγγίσεων για τη βελτίωση της συμμόρφωσης EMC

Το πιο έξυπνο παιχνίδι σχεδίασης (για προϊόντα για τα οποία είναι αποδεκτό) είναι η χρήση προ-πιστοποιημένων ενοτήτων για την ανάπτυξη προϊόντων, καθώς διασφαλίζει μια σημαντική μείωση του ποσού της προσπάθειας που απαιτείται για την πιστοποίηση του προϊόντος σας. Ωστόσο, η συμμόρφωση της EMC στο σχεδιασμό ενός νέου προϊόντος περιλαμβάνει την αξιολόγηση (με βάση τα σενάρια στα οποία θα χρησιμοποιηθεί το προϊόν), το πιθανό.

1. Πηγές EMI (εσωτερικές ή εξωτερικές) και τύπος σήματος.
2. Η φύση του «Θύματος» και η σημασία της πιθανής δυσλειτουργίας.
3. Διαδρομή ζεύξης προς το «Θύμα» - τη συσκευή σας (σε περίπτωση εξωτερικής) ή άλλες συσκευές γύρω από αυτήν.

Η ελαχιστοποίηση των παρεμβολών κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού συνεπάγεται τη μείωση των εσωτερικών πηγών EMI, δίνοντας προσοχή σε "μικρά" πράγματα όπως ο τύπος του διακόπτη που χρησιμοποιείτε και λίγο πιο σημαντικά πράγματα όπως οι διασυνδέσεις σύνδεσης / επικοινωνίας που χρησιμοποιείτε, η συχνότητα στην οποία λειτουργεί και πιθανή παρέμβαση από εξωτερικές πηγές. Εξετάζοντας το περιβάλλον στο οποίο πρόκειται να εγκατασταθεί / χρησιμοποιηθεί μια συσκευή, μπορεί να προσεγγιστεί και να εξεταστεί αποτελεσματικά η φύση των θυμάτων ή των πιθανών εκπομπών και η σημασία της πιθανής δυσλειτουργίας που μπορούν να προκαλέσουν.

Για τη σύζευξη, ένα σύστημα που συνδυάζει εύκολα την ενέργεια με το «έξω» θα εξισώνει εξίσου εύκολα την ενέργεια «μέσα», καθώς τόσο πολλές πτυχές της καλής πρακτικής σχεδιασμού EMC ισχύουν τόσο για τους εκπομπούς όσο και για τα θύματα, πράγμα που σημαίνει ότι μια μόνο σχεδιαστική βελτίωση για τη μείωση των εκπομπών θα μειώσει ευαισθησία. Μερικές από τις τεχνικές σχεδιασμού για τη μείωση των εκπομπών όπως η γείωση, η θωράκιση έχει συζητηθεί κατά το προηγούμενο άρθρο EMI που διατίθεται εδώ.

2. Δοκιμή πριν από τη συμμόρφωση

Ένας άλλος τρόπος μείωσης του κόστους και η πιθανότητα αποτυχίας της δοκιμής είναι να εκτελέσετε δοκιμές EMC καθ 'όλη τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού χρησιμοποιώντας μια ρύθμιση δοκιμών προ-συμμόρφωσης EMC που είναι προσαρμοσμένη στις συνθήκες που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη διάρκεια της δοκιμής συμμόρφωσης. Αν και μπορεί να σας κοστίσει λίγο λιγότερο από αυτό που θα μπορούσατε να πληρώσετε για μια μέρα με ένα διαπιστευμένο εργαστήριο, θα αυξήσει τις πιθανότητες της συσκευής να περάσει τη δοκιμή κατά την πρώτη δοκιμή, να μειώσει το συνολικό κόστος της δοκιμής και να μειώσει το χρόνο σας στην αγορά.

συμπέρασμα

Ενώ η προετοιμασία για πιστοποιήσεις όπως το EMC είναι εύκολο για μεγάλους οργανισμούς, για νεοσύστατες επιχειρήσεις και μικρές εταιρείες, είναι ένα διαφορετικό παιχνίδι μπάλας, λόγω έλλειψης χρημάτων και της ανάγκης να δοκιμάσουμε διάφορες υποθέσεις κατά τις πρώτες μέρες τους. Ωστόσο, οι νεοσύστατες εταιρείες μπορούν να μετριάσουν τους κινδύνους που εμπλέκονται διασφαλίζοντας ότι η ομάδα σχεδιασμού, όσο το δυνατόν νωρίτερα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, λαμβάνει υπόψη τις εκτιμήσεις EMI / EMC στη διαδικασία σχεδιασμού τους. Σε ομάδες όπου η γνώση των πιστοποιήσεων είναι περιορισμένη, μπορούν να επιλέξουν να συνεργαστούν με συμβούλους με εμπειρία σε αυτές τις γραμμές για να παρέχουν υποστήριξη στην ομάδα. Κάτι τέτοιο δεν θα βοηθήσει μόνο στην προετοιμασία του προϊόντος για μελλοντική πιστοποίηση αλλά και θα τους βοηθήσει να παραδώσουν ένα προϊόν που είναι αξιόπιστο στους πελάτες τους.