Slika 11: Sevalne emisije nad frekvenco 6 GHz
Ko na kavomatu opravimo meritev v stanju pripravljenosti, izberemo vrstico v horizontalni in vertikalni poziciji, kjer se točka najbolj približa mejni vrednosti. V primeru na sliki 13 smo ugotovili, da sta najslabši točki posledica GSM signala, zato smo v tem primeru izbrali vrstici z drugo najvišjo točko.
Tabela 6: Kritične točke z grafa na sliki 13 Slika 13: Primer grafa sevalnih emisij
26 Glede na izbrano vrstico nastavimo kot vrteče mize (Azimuth), polarizacijo antene (Pol) ter njeno višino (Height). V tej poziciji ponovno opravimo meritev brez premikanja vzorca ali antene. To storimo v podanem delovnem načinu na celotnem frekvenčnem območju. Razlog za to je, da se prihrani čas, saj vemo, da je pozicija pri najslabši točki v stanju pripravljenosti tudi najslabša pozicija v katerem koli drugem načinu delovanja. Na sliki 14 vidimo primer, ko smo izmerili motnje kavomata pri poziciji, ki smo jo razbrali s tabele 6. Čeprav gre izmerjena vrednost preko mejne črte, to ne pomeni, da vzorec ni prestal testa. Program nam določi najbolj kritične točke na tej meritvi in gre v stanje čakanja. Od tu naprej se postopek upočasni, saj moramo za vsako od teh točk opraviti QP meritev čez celoten cikel obratovanja. V primeru, da so vse QP točke pod mejno črto, je vzorec test prestal.
Slika 14: Primer grafa meritve v najslabši vertikalni orientaciji Tabela 7: Izpis odstopanja QP točk od limite (mejne vrednosti)
7.8 Odpornost na sevalne motnje
Ker se za izvajanje odpornosti na sevanje prav tako uporablja komora, testiranje nadaljujemo s tem testom. Komoro pripravimo tako, da notri razporedimo feritne vozičke, na katere postavimo osnovne stirodurne absorberje (druge kot v primeru merjenja sevalnih emisij nad 6 GHz) in v ustrezni postavitvi. Ti absorberji morajo biti v komori ne glede na to, na katerem frekvenčnem področju se izvaja testiranje.
Kavomat se postavi na rob mize in se zraven njega izpostavi tudi 1 meter kabla, kot narekuje standard. Antena v komori je na razdalji 3 metre od roba vzorca. Odziv kavomata spremljamo preko z optičnim kablom povezane kamere, ki je v sami komori.
Ta test se pogosto ustavlja, saj moramo pogosto vstopati v komoro, da ponovno poženemo cikel priprave kave. Test se izvede na vseh štirih stranicah kavomata, kar pomeni, da ga vmes prestavljamo tako, da se ohranja enako oddaljenost od antene.
7.9 Odpornost na konduktivne motnje
Testiranje odpornosti na konduktivne motnje je eden od najmanj prijetnih testov, saj moramo celoten čas testiranja konstantno preverjati odzivnost zaslonov na dotik. Ko zaznamo odstopanje od normalne odzivnosti, zabeležimo, pri kateri frekvenci testnega signala se je napaka pojavila in pri kateri končala. Kasneje, ko preidemo čez celotno frekvenčno področje,
Slika 15: Postavitev za test odpornosti na sevalne emisije
28 pa ponovimo test na tistih delih frekvenčnega spektra, kjer se je napaka pojavila. S tem jo lahko potrdimo kot dejansko napako in ne le kot napačno uporabniško izkušnjo.
Za test na konduktivne motnje je kavomat postavljen na 10 cm visoki pručki. Napajalni kabel, preko katerega se vsiljujejo motnje, pa se priklopi na omrežje preko povezovalno razklopnega vezja (angl. coupling decoupling network – CDN). CDN poskrbi, da so napake, ki jih vsiljujemo, usmerjene le proti napravi in ne v omrežje.
7.10 Elektrostatična razelektritev
Za testiranje odpornosti na elektrostatično razelektritev se uporablja ločen prostor, kjer je na leseni mizi prevodna aluminijasta plošča, ki je prekrita z neprevodnim pleksi steklom. Na to mizo se postavi testni kavomat in se ga priklopi na omrežje.
Za začetek se po navadi izvede testiranje razelektritve na kovinske dele kavomata. Po standardu na vsako točko sprožimo 20 strelov, in sicer 10 s pozitivnim nabojem in 10 z negativnim. Ker kovinsko ohišje največkrat ni ozemljeno, ga ozemljimo preko RC člena, ki je povezan na stene ozemljene sobe. Točka ozemljitve ne sme biti dlje kot 2 cm od točke razelektritve. Nekateri deli kovinskega ohišja so včasih prekriti z barvo, ki jo moramo odstraniti, vendar samo v točkah razelektritev, kar storimo tako, da jo okrušimo.
Ko z določeno napetostjo preizkusimo vse kovinske dele, nivo napetosti dvignemo na naslednjega, ki je predpisan v standardu in ponovimo meritev v vseh točkah. Med testiranjem spremljamo delovanje ekrana in beležimo možne prekinitve cikla dvojni espresso.
Če naprava prestane vse nivoje kontaktne razelektritve, preidemo v zračno razelektritev na neprevodnih delih kavomata, kot je zaslon in plastični deli ohišja. Pri zračni razelektritvi so nivoji napetosti višje, je pa manj možnosti za okvaro, razen v okolici zaslona, kjer lahko iskra preskoči okoli stekla na zaslon in ga poškoduje trajno ali pa je ta neuporaben samo do ponovnega zagona.
Ta test lahko vzame veliko časa, kar je odvisno od velikosti vzorca. S kavomati celoten test ESD traja približno 30 minut, vključno s fotografiranjem vseh strani kavomata, da lahko na slikah v poročilu kasneje označimo točke razelektritve.
8 SAC komora
SAC komora oziroma neodbojna komora, je največji instrument, ki se uporablja pri izvajanju meritev na inštitutu za kakovost in meroslovje. Njen namen je, da izolira merilni prostor od zunanjih vplivov elektromagnetnega valovanja. Vse verzije, ki jih uporabljamo tukaj, so proizvedene v podjetju Rohde & Schwarz, kot tudi večina ostale opreme.
Standard zahteva uporabo 10 metrske komore, kjer je merilna antena oddaljena 10 metrov od vzorca, vendar dopušča tudi uporabo 3-metrske, saj je ta dovolj dober približek večje. V primeru, da vzorci ne prestanejo testov, imamo opcijo uporabe »zunanje« komore, kjer se vzorec odpelje na ločeno lokacijo, kjer imamo merilni stolp z anteno na odprtem terenu, ki deluje enako kot komora, ki preprečuje odboje, omogoča pa meritve na razdalji 10 metrov.
Razlog za to, da nimamo 10-metrske komore v podjetju, je preprosto prostorska omejitev in cena takšne komore. Zunanjo komoro se največ uporablja za medicinske in večje naprave.
SAC se dobesedno prevede v delno neodbojna komora in razlog, da se v svetu večinoma uporabljajo delno neodbojne in ne samo neodbojne komore, je, da za popolno neodbojnost potrebuješ stirodurne absorberje tudi po tleh komore, kar ni praktično. Namesto tega se najpogosteje uporablja premične absorberje, ki se postavijo na kritične točke znotraj komore, ki so določene preko kalibracijskih meritev. Pri določenih frekvenčnih področjih potrebujemo tudi premične feritne vozičke, ki so iz enakega materiala kot stene komore pod absorberji.
Natančna postavitev absorberjev in feritov med meritvijo je določena med kalibracijo, saj le tako zagotovimo verodostojne rezultate. Kalibracijski faktorji, vneseni v merilne instrumente, se seveda razlikujejo za vsako različno anteno, kabel in postavitev.
Ker z eno samo anteno ne moremo pokriti celotnega frekvenčnega območja, jih uporabimo več, ki se menjajo med testi. V območju od 30 MHz do 1 GHz se uporablja log-periodična antena [slika 16], ki za večino testov zadošča, saj nad 1 GHz merimo le v primerih, ko stranka zahteva te meritve ali pa takrat, ko ima naša naprava Wi-Fi ali kakšno drugo visokofrekvenčno povezavo z omrežjem, kar sicer postaja vse bolj pogosto tudi za kavne avtomate. Z napredovanjem IOT tehnologije se bo to število samo še povečevalo. Za področje med1 GHz in 6 GHz se uporabi lijakasto anteno na isti postavitvi kot log-periodično [slika 17].
V frekvenčnem področju nad 6 GHz se hišnih aparatov sicer ne meri. Pri napravah, kjer je to potrebno, se v tem področju uporablja manjša lijakasta antena, ki pa mora biti povezana s spektralnim analizatorjem znotraj komore, saj bi se pri klasični postavitvi na dolge visokofrekvenčne kable sklopilo preveč motenj iz zraka.
30 Vsi električni priklopi znotraj komore so skozi stene speljani s pomočjo ločilnika, ki prepreči prenos motenj iz zunanjosti v komoro preko kablov. Za komunikacijo pa se uporabljajo optični kabli, ki imajo priklop zunaj in znotraj, saj se preko njih električne motnje ne prenašajo.
Običajno so uporabljeni za priklop kamere, ki je namenjena spremljanju dogajanja na vzorcu med testom.
Slika 16: Log-periodična antena
Slika 17: Lijakasta antena
9 Zaključek
Izdelava diplomske naloge mi je vzela več časa kot predvideno predvsem zaradi uvajalnega časa na delovnem mestu. Prvih par mesecev sem na SIQ lahko le spremljal inženirje, ki so opravljali teste. Temu je sledilo obdobje, ko je bila moja pomoč v obliki rutinskega dela, kar pa ni pripomoglo h globljemu razumevanju samih testov. V tem času sem večinoma bral oziroma preučeval standarde, ki te teste opisujejo, kar je pospešilo razumevanje in učenje postopkov testiranja, preden sem jih lahko začel izvajati v praksi.
Po nekaj mesecih sem lahko teste izvajal samostojno in s tem tudi opravil celoten postopek testiranja. Med testi sem zbiral zapiske, ki so služili kot osnova za diplomsko delo.
Opažanja, ki sem jih zabeležil, so v veliki večini potrdila skladnost s standardi. Najbolj presenetljivo odkritje je bilo, koliko časa je potrebnega za izvedbo vseh posameznih testov.
Porabljen čas je bil lahko od predvidenega daljši tudi za več dni. Razlog za to je bilo v glavnem pomanjkanje merilnih naprav, ker so se le-te istočasno uporabljale na drugih testnih vzorcih.
Te merilne naprave imajo po mojih opažanjih časovno izkoriščenost približno 90 %.
Občasno se zgodi, da vsi vzorci na enkrat potrebujejo isti test oziroma merilno napravo, kar podaljša skupen čas testiranja. Ta problem ima dve rešitvi. Prva, ki ni najboljša, je nabava dodatnih merilnih inštrumentov, kar lahko pomeni strošek tudi več sto tisoč evrov na napravo, hkrati pa ni praktična, saj povzroči nov problem zaradi prostorskih omejitev in vzdrževanja.
Druga rešitev je dobro usklajevaje in planiranje med oddelki, ki potrebujejo isto opremo, na način, da se njihovo delo ne prekriva. Problem pri tem je nepredvidljivost nekaterih vzorcev, ki se lahko pokvarijo, pregrejejo ali pa so preprosto veliki in jih ni praktično večkrat prestavljati.
Ob pisanju te naloge sem se poglobil v testiranje naprav in spoznal postopke ter naprave potrebne za preverjanje skladnosti s standardi. Na inštitutu SIQ so mi tudi omogočili delo na različnih oddelkih, da sem lahko spoznal in izkusil razliko v delovnem procesu med njimi.
Na podlagi ugotovljenega lahko trdim, da sem tudi kot potrošnik oziroma uporabnik dosti bolj prepričan v zanesljivost izdelkov, ki so označeni s primernimi certifikati inštitutov, kot je SIQ.
32
9 Literatura
[1] Splošno o standardih Dosegljivo:
https://www.gzs.si/zbornica_gradbenistva_in_industrije_gradbenega_materiala/vsebina/Gradb
[4] IEC 60050 International Electrotechinical Vocabulary.
[5] IEC 61000-4-2:2008 Testing and measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test.
[6] IEC 61000-4-3:2006 Testing and measurement techniques - Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test.
[7] IEC 61000-4-4:2012 Testing and measurement techniques - Electrical fast transient/burst immunity test.
[8] IEC 61000-4-5:2014 Testing and measurement techniques – Surge imunity test.
[9] IEC 61000-4-6:2013 Testing and measurement techniques - Immunity to conducted disturbances, induced by radio-frequency fields.
[10] IEC 61000-4-11:2004 Testing and measurement techniques - Voltage dips, short interruptions and voltage variations immunity tests.
[11] IEC 61000-4-22:2010 Testing and measurement techniques - Radiated emissions and immunity measurements in fully anechoic rooms (FARs).
[12] CISPER 14-1:2005 Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus.
[13] CISPR 16-1-1:2015 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus – Measuring apparatus.
[14] CISPR 16-1-2:2014 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-2: Radio disturbance and immunity
measuring apparatus - Coupling devices for conducted disturbance measurements.
[15] CISPR 16-1-3:2004 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-3: Radio disturbance and immunity
measuring apparatus - Ancillary equipment - Disturbance power.
[16] CISPR 16-1-4:2010 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-4: Radio disturbance and immunity
measuring apparatus - Antennas and test sites for radiated disturbance measurements.
[17] CISPR 16-2-1:2014 Specification for radio disturbance an immunity measuring apparatus and methods - Part 2-1: Methods of measurement of disturbances and immunity – Conducted disturbance measurements.
[18] CISPR 16-2-2:2010 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 2-2: Methods of measurement of disturbances and immunity – Measurement of disturbance power.
[19] CISPR 16-2-3:2010 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 2-3: Methods of measurement of disturbances and immunity – Radiated disturbance measurements.
[20] CISPR 16-4-2:2011 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 4-2: Uncertainties, statistics and limit
modelling - Measurement instrumentation uncertainty.
[21] Splošne SIQ informacije Dosegljivo: https://www.siq.si/o-siq/predstavitev/
[Dostopano: 21. 6. 2021].
[22] SIQ osebna izkaznica Dosegljivo:
https://www.siq.si/wp-content/uploads/2019/10/SP005.pdf [Dostopano: 21. 6. 2021].
[23] A. VOVČKO, »Preskušanje mikrovalovne pečice skladno s standardom IEC 60335-2-25«. 2018.
[24] S. IVANOVIČ, »Testiranje električnih naprav v skladu s standardom IEC 61010-1«.
2016.
[25] D. PINTARIČ, »Testiranje gospodinjskih hladilnih aparatov za zagotavljanje varnosti v skladu s standardom 60335-2-24«. 2015.