Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko
Maks Sladič
Testiranje elektromagnetne združljivosti gospodinjskih aparatov
Diplomsko delo
Mentor: izr. prof. dr. Boštjan Batagelj, univ. dipl. inž. el.
ii
Zahvala
Zahvaljujem se staršema, ki sta mi omogočila nemoten študij z vso njuno podporo. Brez njiju ne bi prišel tako daleč, saj sta mi pogosto predlagala rešitve, ki jih sam nisem videl in me spodbujala, naj se trudim pri svojem delu. Zahvalil bi se tudi svojemu mentorju v podjetju, kjer sem opravljal študentsko prakso, in mentorju na fakulteti, saj sta mi bila vedno na voljo za informacije, ki sem jih potreboval za dokončanje tega dela.
iv
Povzetek
Namen te naloge je proučiti postopek testiranja električnih gospodinjskih aparatov in ta celoten postopek primerjati s predpisanim standardom. Glede na pričakovanja se lahko predpostavi, da je samo testiranje skladno z vsemi predpisanimi standardi in da odstopa le v manjših nepredpisanih okoliščinah, če sploh. Da to lahko potrdimo, je potrebno podrobno spremljati celoten postopek testiranja in ga po možnosti opraviti samostojno z namenom pridobitve lastne izkušnje. Potrebno je obravnavati vsak test posamezno, kot tudi vse teste skupaj kot eno samo celoto ter po teh kriterijih primerjati s standardi, ki so predpisani za te teste.
Preko postopka pisanja te naloge smo prišli do sklepa, da so praktično izvedeni testi skladni s standardi in odstopajo od njih le v navedenem vrstnem redu zaradi praktičnih izkušenj inženirjev, ki te teste izvajajo. Zaradi ohranjanja zasebnosti in varovanja podatkov je bilo potrebno cenzurirati točen model, proizvajalca in izgled naprave, ki je bila namenjena za obravnavo v tem delu. Prav tako je potrebno izvzeti rezultate testov, ki se nanašajo na testirano napravo.
Ključne besede: EMC, standardizacija, testiranje
vi
Abstract
The purpose of this thesis is to study the methods of testing electronic household appliances and the process of testing as a whole according to the relevant standards. According to expectations, it can be assumed, that the testing itself complies with all the prescribed standards and deviates only in small, unspecified points, if at all. In order to confirm this, it is essential to carefully observe the entire testing process and if possible, to execute all the tests ourselves to gain first-hand experience. It is necessary to address each test individually and also all the tests as a whole and with this in mind compare them with the standard.
During the process of writing this thesis, we came to the conclusion, that tests are performed in accordance with the standards and that they do not deviate from the standards except in the order in which they are performed based on the experience of the engineers performing these tests. In order to preserve privacy and sensitive information, it was necessary to censure the model, manufacturer, and the appearance of the appliance used in this thesis. In addition, it was necessary to exclude the results of the tests of the tested appliance.
Key words: EMC, Standardization, Testing
viii
Kazalo vsebine
1 Uvod ... 1
2 SIQ ... 2
2.1 SIQ zgodovina ... 3
3 Standard ... 4
3.1 Standardizacija ... 4
4 Akreditacija ... 5
5 Standarda EN 55014-1:2017 in EN 55014-2:2015 ... 6
5.1 Standard EN 55014-2:2015 ... 7
5.2 Standard EN-55014-1:2017 ... 8
6 Delitev testov... 8
6.1 Sevalni testi ... 8
6.1.1 Test elektrostatičnih razelektritev ... 9
6.1.2 EMI (61000-4-3) ... 11
6.1.3 Burst (61000-4-4) ... 12
6.1.4 Surge (61000-4-5) ... 13
6.1.5 Konduktivne motnje (61000-4-6)... 14
6.1.6 Dips (61000-4-11) ... 15
6.2 Imunostni testi ... 15
6.2.1 Sevalne emisije ... 16
6.2.2 Konduktivne emisije ... 16
6.2.3 Fliker test ... 17
6.2.4 Merjenje harmonikov ... 18
6.2.5 Click test ... 18
7 Praktično izvajanje testov na napravi ... 19
7.1 Dips ... 19
7.2 Surge ... 20
x
7.3 Burst ... 21
7.4 Konduktivne emisije... 21
7.5 Harmonični tokovi ... 23
7.6 Fliker ... 23
7.7 Sevalne emisije ... 23
7.8 Odpornost na sevalne motnje ... 27
7.9 Odpornost na konduktivne motnje ... 27
7.10 Elektrostatična razelektritev ... 28
8 SAC komora ... 29
9 Zaključek ... 31
9 Literatura ... 32
Kazalo slik
Slika 1: ESD pištola ... 10
Slika 2: konice za ESD pištolo ... 10
Slika 3: ESD generator ... 10
Slika 4: SAC komora ... 11
Slika 5: Burst / surge postavitev... 13
Slika 6: Načrt postavitve za večje vzorce na konduktivni imunosti ... 14
Slika 7: Postavitev konduktivnih emisij ... 17
Slika 8: Postavitev za harmonike in fliker test ... 18
Slika 9: Postavitev za dips test ... 20
Slika 10: Primer grafa konduktivnih meritev iz končnega poročila ... 22
Slika 11: Sevalne emisije nad frekvenco 6 GHz ... 24
Slika 12: Postavitev vzorca za merjenje sevalnih emisij ... 24
Slika 13: Primer grafa sevalnih emisij ... 25
Slika 14: Primer grafa meritve v najslabši vertikalni orientaciji... 26
Slika 15: Postavitev za test odpornosti na sevalne emisije ... 27
Slika 16: Log-periodična antena ... 30
Slika 17: Lijakasta antena ... 30
Kazalo tabel
Tabela 1: Predpisani nivoji za burst test na AC linijah ... 12Tabela 2: Predpisani nivoji za burst test na komunikacijskih linijah ... 12
Tabela 3: Nivoji za surge test in nastavitev, med katerimi linijami je vsiljena napetost 13 Tabela 4: Nivoji vhodne napetosti pri dips testu ... 15
Tabela 5: Kritične točke z grafa na sliki 10 ... 22
Tabela 6: Kritične točke z grafa na sliki 13 ... 25
Tabela 7: Izpis odstopanja QP točk od limite (mejne vrednosti) ... 26
xii
Seznam uporabljenih kratic in simbolov
kratica angleško slovensko
EMC electromagnetic
compatibility
elektromagneta združljivost
EMI electromagnetic
interference
elektromagnetne motnje
EN European standard Evropski standard
Hz Hertz Herc
ESD electrostatic discharge elektrostatična
razelektritev SAC semi-anechoic chamber delno neodbojna komora
AC alternating current izmenični tok
CDN coupling decoupling
network
povezovalno razklopilno vezje
AMN amplitude modulating
network
amplitudno modulacijsko vezje
LISN line impedance
stabilization network
vezje za impedančno stabilizacijo RC resistor-capacitor (filter) upor-kondenzator (filter)
L load priključna linija
N neutral nevtralna linija
Ω Ohm Om
IOT internet of things internet stvari
xiv
Uvod
1 Uvod
V vsakdanjem življenju se pogosto srečujemo z elektronskimi napravami, ki ljudem omogočajo neverjetne stvari, brez da bi ovirale njihov način življenja. Vse naprave, ki jih jemljemo za običajen del vsakdana, morajo svoje naloge opravljati sočasno z vsemi ostalimi, kar pa ni tako enostavno, kot se sliši. Veliko naprav med svojim delovanjem povzroča motnje, ki lahko škodujejo ljudem ali drugim napravam.
Vsak se še spomni pojava prasketanja v zvočnikih in kaj je to pomenilo. Ko si zaslišal tisti klasični zvok, si vedel, da bo v naslednjih trenutkih nekdo blizu prejel telefonski klic. To nenavadno obnašanje zvočnikov je stranski učinek elektromagnetnih valov v zraku, preko katerih se prenaša telefonski signal mobilne telefonije.
Z namenom preprečevanje podobnih motenj je v svetu uveljavljeno pravilo o standardizaciji izdelkov in storitev. To pomeni, da izdelki na trgu sledijo določenim smernicam, ki sicer niso zahtevane, so pa priporočene z namenom, da so izdelki lahko konkurenčni ostalim podobnim izdelkom na trgu.
V Slovenskem inštitutu za kakovost in meroslovje (v nadaljevanju SIQ) se ukvarjajo s postopkom validacije skladnosti naprav s standardi na različnih nivojih. V oddelku, v katerem delam, se ukvarjamo predvsem s testi za elektromagnetno združljivost (angl. ectromagnetic compatibility – EMC) na vzorcih, ki jih prejmemo. Postopek preverjanja skladnosti je natančno predpisan v standardih in v tej nalogi bom predstavil testiranje po standardu EN 55014-1:2017 in EN 55014-2:2015, ki se nanašata na gospodinjske aparate.
2
2 SIQ
SIQ je strokovna, neodvisna in nepristranska institucija, ki nudi celovite rešitve s področja preizkušanja in certificiranja proizvodov, ocenjevanja sistemov vodenja, meroslovja in izobraževanja. S široko in celovito ponudbo podpirajo prizadevanja organizacij, da uresničijo svoje cilje za kakovost izdelkov in storitev ter sledijo svojim usmeritvam za povečevanje produktivnosti in uspešnosti poslovanja. Mednarodno veljavnost in strokovni nivo našega dela potrjujejo številne akreditacije in članstva v mednarodnih certifikacijskih shemah in združenjih.
[21]
Aktivnosti ocenjevanja, preverjanja, kontrole in certificiranja na SIQ izvajamo v skladu s politiko certificiranja in politiko kontrole. Organizacijska struktura zagotavlja, da osebje pri opravljanju vsakodnevnih nalog ni pod vplivom kogar koli, ki ima neposreden komercialen interes v zvezi z ugotavljanjem skladnosti, in da pri delu ne pride do konflikta interesov. SIQ zagotavlja nevtralnost pri izvajanju vseh svojih storitev tudi tako, da ne opravlja svetovalnih aktivnosti pri vzpostavljanju in/ali vzdrževanju skladnosti s standardi. Poštenost, neodvisnost in nepristranskost so naše vrednote. [21]
2.1 SIQ zgodovina
1960 Začetek vzpostavljanja okvirov za razvoj dejavnosti današnjega Slovenskega instituta za kakovost in meroslovje sega v leto 1960, ko je ustanovljen specializiran industrijski institut Zavod za avtomatizacijo.
1961 Razvojne enote Iskrinih tovarn se vključijo v Zavod za avtomatizacijo, ki postane skupna raziskovalno-razvojna organizacija za celo Iskro.
1964 Dejavnosti preskušanja kakovosti, merilne tehnike in vzdrževanja meril se začno sistematično razvijati v takrat osnovanem Sektorju za meritve in kvaliteto, ki deluje kot centralni preskusni in metrološki laboratorij Iskre, zato leto 1964 štejemo kot ustanovno leto dejavnosti današnjega instituta. Neodvisnost in nepristranskost sta načeli, na katerih temelji delovanje sektorja že od samih začetkov.
1974 Sektor za meritve in kvaliteto se preoblikuje v samostojno organizacijo z imenom ISKRA – Institut za kakovost in metrologijo (ISKRA – IKM).
1987 IKM se izloči iz Iskre in s tem tudi formalno postane neodvisna organizacija.
1992 V skladu z zakonom o zavodih se IKM preoblikuje v zavod Slovenski institut za kakovost in meroslovje, urejen po zgledu tovrstnih institucij v Evropi in svetu ter po zahtevah zadevnih standardov. Na ta način so postavljeni novi temelji za sodelovanje Slovenije v obstoječih in nastajajočih mednarodnih sporazumih o medsebojnem priznavanju rezultatov preskušanja in ocenjevanja. [22]
4
3 Standard
Standard je dokument, ki je narejen z namenom določanja pravil, smernic in značilnosti za delovanje izdelkov, storitev, procesov in proizvodnih postopkov. Nastane s konsenzom in je odobren s strani priznanih organov. Standardi se uvajajo na različnih nivojih, kot so svetovni, evropski, mednarodni, državni in privatni.
Standardi pripomorejo k skladnosti izdelkov ali storitev z namenom večjega zadovoljstva končnih uporabnikov in medsebojne uporabe. Standardi so po navadi prevzeti od vodilnih podjetji na določenem področju, saj so le tako manjša podjetja lahko konkurenčna večjim, zaradi odpora ljudi do učenja novih pravil in navodil uporabe za funkcionalno isto napravo oziroma storitev. Najboljši primer tega so povezovalni kabli v elektronskih napravah. V primeru, da ima vsak proizvajalec svojo vrsto priklopov in kablov, bi stranke lahko istočasno uporabljale naprave le od enega proizvajalca. Ker pa je na razpolago večino standardiziranih stvari, lahko smiselno povezujemo naprave različnih proizvajalcev brez večjih težav.
3.1 Standardizacija
Standardizacija je proces ustvarjanja standardov z namenom usmerjanja načina izdelave izdelkov in storitev s strinjanjem vseh glavnih skupin v industriji. Standardizacija pripomore k varnosti, kompatibilnosti in interoperabilnosti izdelkov. V skupine, ki sodelujejo v postopku standardizacije, sodijo končni uporabniki, interesne skupine, vladni organi, korporacije in organizacije za standardizacijo. [2]
Standardizacija je tudi proces izdelave izdelka po predpisanih standardih. Da lahko trdimo, da naši izdelki sledijo standardom, moramo postopek izdelave akreditirati s strani neodvisnih inštitucij.
4 Akreditacija
Akreditacija je potrditev, ki se nanaša na organ za ugotavljanje skladnosti, in jo kot tretja stranka izda akreditacijski organ (v Sloveniji je to Slovenska akreditacija) ter z njo prizna usposobljenost akreditiranega organa (npr. laboratorija, kontrolnega ali certifikacijskega organa) za izvajanje specifičnih nalog ugotavljanja skladnosti.
Akreditiranje je strokovni, nepristranski in neodvisni postopek, s katerim nacionalna akreditacijska služba uradno potrdi usposobljenost akreditiranega organa za izvajanje specifičnih nalog ugotavljanja skladnosti. Akreditacija predstavlja enega ključnih stebrov tehnično kakovostne infrastrukture vsake države, saj pripomore k izboljšanju kakovosti proizvodov in storitev, pomaga gospodarstvu dosegati globalno konkurenčnost in prispeva k pospeševanju mednarodne trgovine. [3]
Inštitut SIQ gre pogosto čez postopek akreditacije, saj jo je potrebno obnavljati. Z akreditacijo se dokazuje sposobnost preverjanja skladnosti izdelkov s standardi.
6
5 Standarda EN 55014-1:2017 in EN 55014-2:2015
Standard EN-55014-1 se nanaša na merjenje motenj, ki jih naprava oddaja v okolico, medtem ko se standard EN-55014-2 nanaša na teste imunosti.
Z razlogom, da se naprava testira do konca, je po izkušnjah testiranje najbolje začeti s sevalnimi testi, saj le-ti naprave ne bodo uničili, ker bo naprava delovala pod predvidenimi pogoji. Za razliko od sevalnih testov, pa testi imunosti napravo lahko trajno poškodujejo.
Napravam se pred testi določi ena od štirih kategorij, ki bolj podrobno opredelijo cilje vsakega testa. V kategorijo 1 spadajo vse naprave brez elektronskega krmiljenja, kar ne zajema naprav s pasivnimi vezji. Kategorija 2 se nanaša na naprave, ki imajo elektronsko krmiljenje, vendar njihova operacijska ura ne presega frekvence 15 MHz. Pod kategorijo 3 uvrščamo naprave, ki med njihovim delovanjem ne rabijo biti priključene na omrežje. Te naprave se testira tudi pod kategorijo 2 v priklopljenem načinu. Kategorija 4 pa obsega vse ostale naprave, ki ne sodijo v nobeno od prejšnjih. Testi in nivoji, ki so zahtevani za vsako kategorijo, so sledeči:
Kategorija 1: Za napravo se predvidi, da prestane vse smiselne imunitetne zahteve brez testiranja.
Kategorija 2: Naprava mora doseči sledeče zahteve: ESD (61000-4-2) kriterij B, burst (61000-4-4) kriterij B, vsiljen tok (61000-4-6) do frekvence 230 MHz kriterij A, surge (61000- 4-5) kriterij B, dips (61000-4-11) kriterij C.
Kategorija 3: Naprava mora doseči sledeče zahteve: ESD (61000-4-2) kriterij B, EMI (61000-4-3) kriterij A.
Kategorija 4: Naprava mora doseči sledeče zahteve: ESD (61000-4-2) kriterij B, burst (61000-4-4) kriterij B, vsiljen tok (61000-4-6) do frekvence 80 MHz kriterij A, surge (61000- 4-5) kriterij B, dips (61000-4-11) kriterij C.
Te kategorije se nanašajo na teste imunosti. Za emisijske teste pa so prav tako navedene mejne vrednosti, ki jih naprava lahko doseže, da še ustreza standardu. Te so navedene znotraj dokumenta EN-55014-1 in se pri nekaterih testih delijo glede na tip naprave.
Kriteriji imajo svoje pomene in na hitro ter brez podrobnosti opišejo, na kakšen način je naprava prestala oziroma padla test. Kriterij A pomeni, da med vsiljevanjem motenj na napravi
ni bilo zaznano nobeno odstopanje od normalnega delovanja. Kriterij B pove, da je med testom naprava delovala napačno oziroma v zmanjšanem obsegu, vendar se je po testu sama po sebi povrnila v prvotno stanje brez posledic. Kategorija C pomeni, da je bilo potrebno za odpravo napake, ki se je pojavila med testom, ročno poseči po napravi oziroma njenih nastavitvah.
Kategorija D pa pomeni, da naprave po testu ni bilo možno ponovno zagnati ali je ni bilo mogoče povrniti v stanje, kjer deluje, v polnem obsegu. Za razliko se pri testih imunosti napravi določi le PASS ali FAIL glede na dejstvo, ali so bile mejne vrednosti presežene, in se ne deli podrobneje v kategorije.
5.1 Standard EN 55014-2:2015
Standard EN55014-2-15 je harmonizirana verzija standarda, ki se uporablja za testiranje imunosti gospodinjskih aparatov. Izdan je bil leta 2015 in je posodobljena različica starejšega standarda EN55014-2:1997. Vključuje manjše spremembe v postopkih testiranja in vključuje nova pravila za testiranje naprav, ki vključujejo novejšo tehnologijo. Bil je odobren s strani CENELEC 25.3.2015 kot evropski standard.
Združuje postopke testiranja imunosti v enem dokumentu. Postopki, na katere se bomo osredotočili mi, so sledeči: IEC 61000-4-2, IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-4, IEC 61000-4-5, IEC 61000-4-6, IEC 61000-4-11 ter IEC 61000-4-22. Vsak od teh postopkov se nanaša na drugačen test.
Pod aparate, ki se testirajo po tem standardu, sodijo mikrovalovne pečice za domačo uporabo, indukcijske kuhalne plošče, naprave za osebno nego, ki vsebujejo sevalne elemente v področju med UV in IR svetlobo, kar vključuje tudi vidno svetlobo, napajalnike in baterijske polnilnike za naprave, ki so bile že naštete.
Standard pa ne pokriva naprav, katerih glavni namen je osvetlitev, naprav za industrijsko rabo, naprav, ki so del fiksne električne infrastrukture, naprave, ki zahtevajo delovanje v zahtevnih pogojih (npr. blizu radijskih oddajnikov), video in avdio sprejemnikov, električnih instrumentov, ki niso igrače, električnih medicinskih naprav, osebnih računalnikov, radijskih oddajnikov in še več.
Glavni namen tega standarda je, da določi zahtevano imuniteto naprav na konduktivne, sevalne, dolgotrajne in kratkotrajne električne motnje ter električno razelektritev.
8
5.2 Standard EN-55014-1:2017
Prav tako kot EN-55014-2 je tudi EN-55014-1:2017 posodobljena in harmonizirana verzija standarda, in sicer je bila implementirana leta 2017, kar je nadomestilo verzijo iz leta 2006. Predloga za standard je bila odobrena s strani CENELEC kot evropski standard brez kakršnih sprememb.
Standard združuje teste neželenih motenj naprav, ki jih oddajajo v omrežje, in mi se bomo osredotočili na sledeče: sevalne emisije, konduktivne emisije, harmonični tokovi, fliker test, click test.
Ker sta standarda EN-55014-1 in EN-55014-2 namenjena za testiranje istih naprav, le-teh ni potrebno še enkrat naštevati.
Standard narekuje postopke in način testiranja, postavitev naprav med testi ter mejne vrednosti, ki jih naprava ne sme preseči, da test prestane.
6 Delitev testov
V standardu se testi v grobem delijo na dva dela – imunostni in sevalni. Tako jih delimo, ker pri imunostnih gledamo odziv naprave na vsiljene motnje, pri sevalnih pa vpliv naprav na okolico.
6.1 Sevalni testi
Postopek testiranja naprave se začne s testiranjem motenj, ki jih naprava oddaja v okolje med svojim normalnim delovanjem. Razlog, da začnemo s temi testi, je preprosto v tem, da so bolj varni za napravo kot imunostni testi. To ne pomeni, da jih naprave lažje opravijo, ampak da sem med izvajanjem ne pokvarijo. Testira se elektromagnetno valovanje, ki ga naprava povzroča, nivoji motečega toka in napetosti, ki ga proizvede, ter konduktivne motnje, ki se pojavijo.
6.1.1 Test elektrostatičnih razelektritev
Test imunosti na elektrostatično razelektritev (ESD 61000-4-2) se izvaja v dveh delih.
Prvi je kontaktna razelektritev, ki simulira kontakt s prevodnimi površinami vzorca. Do takšnega kontakta pride na primer, ko s ključem nehote podrgnemo po napravi. Zaradi tega moramo na prevodnih površinah odstraniti barvo za namen simulacije najslabšega primera. Pod kontaktno razelektritev sodi tudi indirektno kontaktno, preko kovinskih plošč ob in pod napravo.
Drugi del testa ESD je zračna razelektritev, ki se testira na neprevodnih površinah, kot so plastika in steklo. Takim površinam se z ESD pištolo (slika 1) približamo z okroglo konico (slika 2) in postopek ponovimo po vseh podobnih površinah.
10 Postavitev testa je sledeča. Napravo postavimo na leseno mizo, visoko 80 cm, na kateri je s plastiko pokrita kovinska plošča, ki je ozemljena preko RC člena na zemljo. 10 centimetrov stran od naprave postavimo manjšo ploščo, ki se uporabi za vertikalno razelektritev. Napetostni nivoji razelektritve so za kontaktno in zračno različni. Za kontaktno je nivo 4 kV, za zračno pa 8 kV. Na vsako točko testiranja spustimo 20 nabojev, 10 pozitivnih in 10 negativnih.
Slika 3: ESD generator Slika 1: ESD pištola
Slika 2: konice za ESD pištolo
6.1.2 EMI (61000-4-3)
Pri tem testu preizkušamo odpornost naprave na elektromagnetno polje. Za ta namen se vzorec testira v delno neodbojni sobi (angl. semi-anechoic chamber – SAC), saj so lahko velika elektromagnetna polja nevarna za zdravje preizkuševalca. SAC komora je od znotraj obložena s feritnimi ploščicami, na katerih so stirodurni absorberji, ki pomagajo pri nastavljanju homogenega polja na sredini, saj preprečujejo odboje elektromagnetnih valov. Vzorec postavimo na sredino sobe na stirodurno mizo, visoko 80 cm, ki je na vrtljivi plošči. Vzorec mora biti pravilo postavljen, da se izpostavi polju, kar pomeni, da moramo izpostaviti tudi napajalne in komunikacijske kable. Stirodur se postavi drugače glede na to, ali izvajamo meritev do ali nad frekvenco 1 GHz, saj se za ta frekvenčna področja uporabijo različne antene, ki so različno kalibrirane glede na sobo.
Vzorec se po navadi testira le na vseh štirih glavnih straneh, saj bi bilo več kot to v večini primerov nesmiselno. Med testom se preko kamere v sobi opazuje delovanje testirane naprave oziroma preko merilnika toka zunaj komore, če naprava nima zaslona.
Slika 4: SAC komora
12 6.1.3 Burst (61000-4-4)
Za izvajanje testa hitrih prehodnih pojavov oziroma burst testa, se napravo priredi tako, da napajalni kabel skrajšamo na dolžino 50 cm, kar je oddaljenost od generatorja motenj.
Naprava je postavljena na leseni pručki, ki je visoka 10 cm in stoji na ozemljeni površini.
S pomočjo programa iec.control se nastavi parametre, ki so definirani v standardu. Teste se v večini primerov izvaja le na AC napajalnih linijah, saj standard narekuje, da se test izvede na kontrolnih linijah (na primer kabel daljinca) le v primeru, da je ta daljši od treh metrov. V tem primeru se za vsiljevanje motenj v kabel uporabi objemalka oziroma clamp.
Tabela 1: Predpisani nivoji za burst test na AC linijah
Tabela 2: Predpisani nivoji za burst test na komunikacijskih linijah
6.1.4 Surge (61000-4-5)
Test počasnih prehodov oziroma surge se izvaja v enaki postavitvi kot burst test in se po navadi izvajata en za drugim. Pri tem testu vsiljujemo motnje v napajalni kabel, in sicer med linijami ter med linijami in maso. Motnjam prav tako določimo kot, pod katerim bo motnja vsiljena, ter njeno polariteto. Pozitivne pulze vsilimo 90º relativno na fazni kot napajalne napetost naprave, negativne pa 270º relativno na ta kot.
Tabela 3: Nivoji za surge test in nastavitev, med katerimi linijami je vsiljena napetost
Slika 5: Burst / surge postavitev
14 6.1.5 Konduktivne motnje (61000-4-6)
Test imunosti na vsiljen tok se izvaja na frekvenčnem področju od 0,15 MHz do 230 MHz po sledečem postopku. Testna naprava se postavi na leseno pručko, ki je postavljena na ozemljeno površino. Test se izvaja na napajalnih kablih za izmenični in enosmerni tok ter na komunikacijskih kablih, daljših od 3 metrov. Najpogosteje imajo gospodinjski aparati samo napajalne kable za izmenični tok. Kable, ki izstopajo iz naprave na višji točki, se vodi navpično navzdol do dna naprave, kjer ga preusmerimo do povezovalno razklopnega vezja (angl.
coupling decoupling network - CDN), ki je med 20 in 30 cm stran od naprave.
Vsak kabel, ki izhaja iz naprave, mora biti zaključen preko CDN-ja. Kable, na katerih se test trenutno ne izvaja, zaključimo z uporovnim bremenom. Komunikacijskih kablov po navadi ne režemo in se zato test na njih izvaja preko clampa, ki nadomesti CDN.
Nivoji testiranja so podani sledeče. Na kablih za enosmerno napajanje in komunikacijskih je nivo napetosti 1 V in impedanca izvora 150 Ω. Na kablih za izmenično napajanje pa 3 V in prav tako 150 Ω.
Slika 6: Načrt postavitve za večje vzorce na konduktivni imunosti
6.1.6 Dips (61000-4-11)
Postavitev je enaka kot pri testih burst in surge, z razliko da se med omrežjem in testnim generatorjem uporabi napetostni delilnik, ki ima več že vnaprej nastavljenih nivojev napetosti.
Pri tem testu se testira, kako se naprava odzove na prekinitev napetosti oziroma na padce napetosti. Standard določa nivoje in čase, pri katerih se testira. Podani so v številu period in odstotku nazivne napetosti. Pove tudi, da se prekinitev zgodi, ko sinusni signal preide nulo.
6.2 Imunostni testi
Ti testi se izvajajo na koncu, saj je možnost, da se med testiranjem naprava trajno pokvari, kar je še posebej verjetno pri elektrostatičnih razelektritvah (angl. electrostatic discharge – ESD) in burst testu. Pri teh testih se simulira skrajne pogoje in prekomerne razmere, ki jih naprava lahko sreča v svoji življenjski dobi v predvidenem delovnem okolju. Simulira se vse od obsevanja z elektromagnetnimi valovi do simulacije udara strele. To, ali naprava test prestane, se v večini primerov izvede z vizualnim opazovanjem naprave, medtem ko deluje in je test v teku. Vsakršno odstopanje od normale je zabeleženo, kar pripomore k določanju kriterija, ki ga je naprava dosegla in ga nato primerjamo z željeno kategorijo.
V primeru, ko se naprava pokvari, preden se zaključijo vsi testi, se od naročnika, ki je napravo priskrbel, najprej prosi za nadomestno napravo, na kateri se dokonča testiranje.
Naročniki lahko sami podajo višje zahteve, kar jim seveda omogočimo, saj se postopek testiranja ne spremeni, le pri zaključitvi se upošteva oba nivoja.
Tabela 4: Nivoji vhodne napetosti pri dips testu
16 6.2.1 Sevalne emisije
Sevalne emisije se nanašajo na elektromagnetno sevanje, ki ga naprava oddaja v okolico med delovanjem. Test se izvaja v komori SAC, kjer napravo postavimo na sredino vrteče se podlage, ki je nadzorovana s programom. Ko test poženemo, se vrtljiva miza začne počasi vrteti, kar omogoči merjenje sevanja naprave v vsaki smeri in višini s pomočjo antenskega stolpa, ki merilno anteno premika na nastavljene višine, omogoči pa tudi spreminjanje polaritete antene v vertikali in horizontali. Antena je preko kabla povezana na spektralni analizator zunaj komore.
Pri opravljanju testa je v pomoč program emc.32, ki poenostavi nastavitve in pospeši celoten postopek.
S programom se nastavi predpisan nivo mejne vrednosti in nato sam preračuna ter podrobneje izmeri nivoje sevanja v kritičnih točkah. Končno meritev se shrani kot poseben dokument, ki se priloži končnemu poročilu, ki ga podjetje izda naročniku meritev.
Zaradi omejitev merilne opreme se test izvaja v dveh delih. Za začetek z log-periodično anteno merimo na frekvenčnem področju med 30 MHz in 1 GHz, saj je umerjena le za to področje v določeni komori. Za frekvenčno področje med 1 GHz do 6 GHz pa se uporablja lijakasta antena. Da je antena umerjena, pomeni, da je bila s to anteno izvedena kalibracija, kjer so pod znanimi pogoji in sevanjem merili signal, ki ga antena zaznava in ji določili korekcijske faktorje tako, da se jakosti znanega signala v komori in tistega, ki ga sporoča antena, ujemata.
6.2.2 Konduktivne emisije
Test konduktivnih emisij se izvaja preko impedančnega stabilizatorja (LISN), saj želimo ločiti vse motnje, ki lahko pridejo preko realnega omrežja in vplivajo na meritev. Testni vzorec mora biti postavljen 0,4 metra od prevodne površine, ki je velika vsaj 2 x 2 m. Njegov napajalni kabel mora biti dolg 0,8 m, kar je zahtevana razdalja od LISN-a ter vsaj toliko od ostalih prevodnih površin. Namesto da napajalni kabel krajšamo z rezanjem, lahko to storimo tako, da ga zvijemo v pentljo, dolgo med 0,3 in 0,4 m, če je to le možno.
Meritev se izvaja na L in N liniji v normalnem delovanju naprave, v stanju pripravljenosti oziroma še v kakšnem drugem načinu na zahtevo stranke.
Preko spektralnega analizatorja se merijo konduktivne motnje, ki jih naprava proizvaja in se primerjajo z mejno vrednostjo, ki je definirana znotraj standarda. Glede na to, katero napravo merimo oziroma kaj želi stranka, je na razpolago več nivojev mejnih vrednosti. Po opravljenem testu se ustvari poročilo, ki se shrani in priloži h končnemu poročilu testiranja.
6.2.3 Fliker test
Pri fliker testu se spremlja spremembe napetosti med delovanjem naprave. Test se izvaja na dva načina glede na to, na kakšen način naprava deluje. V primeru, da se naprava med delovanjem pogosto prižiga in ugaša, kot na primer vrtalni stroj, se jo vklopi tik preden se cikel začne in izklopi takoj, ko se konča. Znotraj enega testa se po navadi izvede 24 ciklov, vsak je dolg 1 minuto. Znotraj vsakega cikla se zabeleži najvišji nivo, ki je bil zabeležen.
Drugi način izvedbe testa se uporabi, ko naprava deluje daljši čas, kot na primer kavni aparat (v nadaljevanju kavomat). Takšne naprave se testira z enim daljšim ciklom, ki traja 10 minut. Med tem časom mora naprava delovati neprekinjeno. Nivo napetosti se zabeleži le, ko se ta stabilizira. Če ima naprava zagonski cikel, se le-ta ignorira.
Slika 7: Postavitev konduktivnih emisij
18 6.2.4 Merjenje harmonikov
S testom merjenja harmonikov se meri nivoje harmoničnih tokov, ki se pojavijo med delovanjem naprave. Test se požene, ko naprava doseže stabilno delovanje in po navadi traja 2,5 minute. V primeru, ko naprava ne more delovati konstantno v enem načinu, na primer kavomat, se ta čas lahko skrajša. Na koncu testa se upošteva povprečje, ki je lahko nižje zaradi opazovanja stanja pripravljenosti.
Naprave, ki imajo več načinov delovanja, se testira v smiselnem številu teh načinov. Na primer maksimalna hitrost vrtenja mikserja, srednja hitrost in stanje pripravljenosti.
6.2.5 Click test
Click test se opravlja z namenom beleženja števila preklopov med operacijami naprave, ki so pod frekvenco 2 MHz. Test se izvaja tako, da napravo povežemo na analizator clickov, ki beleži število, amplitudo, časovni razmik in trajanje preklopov. Test po navadi traja 120 minut oziroma toliko časa, da naprava opravi celoten cikel v vseh načinih delovanja. Test se izvaja na štirih frekvencah, od katerih se lahko nekatere izvajajo hkrati. Frekvence so 150 kHz, 500 kHz, 1,4 MHz, in 30 MHz. Mejna vrednost za število preklopov je predpisana za tipe naprav in se uporabi kot merilo za to, ali naprava prestane click test.
Slika 8: Postavitev za harmonike in fliker test
7 Praktično izvajanje testov na napravi
V praktičnem izvajanju testiranja naprave se ne izvedejo vsi testi, ki se nahajajo v standardih, ampak se izvedejo le tisti, ki so navedeni pod kategorijo, v katero spada testna naprava. Na primeru kavomata, ki sodi v kategorijo 2, po standardu EN-55014-1, saj mora biti za njegovo delovanje priključen na omrežje. Za emisijske teste pa izvzamemo click test. Vrstni red testiranja je prilagojen glede na predhodne izkušnje, kar pomeni, da je edina stvar, na katero moramo biti pozorni, ta, da se najvišji nivoji burst testa in test ESD izvedeta kot zadnja testa, saj je le pri teh dveh možna trajna odpoved delovanja naprave. Za vse ostale teste pa na vrstni red vpliva le razpoložljivost merilnih instrumentov in testnih prostorov ter to, da se nekateri testi opravljajo na isti lokaciji, kar pomeni, da so po navadi izvedeni en za drugim. Vrstni red, ki je bil uporabljen za to napravo, je enak kot zaporedje opisov postopka, ki sledi.
7.1 Dips
Testiranje smo pričeli z dips testom, ker (čeprav imunostni test za napravo ali njeno delovanje ne predstavlja nevarnosti) je bil na voljo ob pričetku testiranja in je na isti lokaciji kot naslednja dva testa. Kavomat se postavi na 10 cm visoko leseno pručko, ki ga loči od ozemljenih tal in priključi na signalni generator. Pri tem testu dolžina kabla ne vpliva na test in ni definirana, zato krajšanje ni potrebno. Na vhod signalnega generatorja nato priključimo napetostni transformator, ki ga je izdelal eden od inženirjev SIQ-ja. Narejen je specifično za ta test, saj ima izhode s fiksnim nivojem padca napetosti, podanem v odstotkih. S preklapljanjem bananskih priključkov med izhodi pripeljemo napetost, ki jo predpisuje standard, na signalni generator. S pomočjo programa nastavimo čase med pojavi padca napetosti in njihovo trajanje, ki je prav tako predpisano. Proizvajalec tega kavomata pri tem testu zahteva še nekaj dodatnih nivojev, ki se prav tako izvedejo.
20 Med testom se na kavomatu spremlja njegov ekran in delovanje (priprava kave). Pogosto se zgodi, da se kavomat ugasne za čas trajanja padca napetosti in se nato ponovno prižge, kar še vedno sodi v sprejemljivo delovanje pri večjih padcih in daljših časih.
7.2 Surge
Naslednji test je surge, za katerega moramo napajalni kabel skrajšati na predpisano dolžino, kar pa je tudi ustrezno za sledeči burst test. Ker različni testi zahtevajo različne dolžine kablov, se za lažjo menjavo kabel odreže na dolžini 10 cm od kavomata in se nato podaljšuje z že vnaprej pripravljenimi kosi, ki kabel podaljšajo na želeno (potrebno) dolžino.
Ker se za test uporabi isti signalni generator, se od prejšnjega testa spremeni le dolžina napajalnega kabla in namesto napetostnega transformator priklopi varovalka med omrežno napetostjo in signalnim generatorjem.
Slika 9: Postavitev za dips test
7.3 Burst
Ko preklopimo med surge in burst testom, je edina stvar, ki jo spremenimo, programske narave. Za ta test se po izkušnjah ve, da se testirani vzorci velikokrat pokvarijo na najvišjih nastavitvah, še posebej na vzorcih določenega proizvajalca, ki zahteva dodatne meritve pri višjih nivojih. Iz tega razloga se ta test izvaja v dveh delih. Zaradi praktičnosti se nižji nivoji opravijo takoj za dips in surge testoma, višji nivoji pa na koncu, ko so vsi ostali testi že opravljeni.
7.4 Konduktivne emisije
Testiranje konduktivnih emisij se izvaja preko amplitudno modulacijskega vezja (angl.
amplitude modulating network AMN) z uporabo spektralnega analizatorja. Kavomat imamo postavljen na robu lesenega vozička in 40 cm odmaknjenega od ozemljene stene. Tukaj ponovno rabimo daljši kabel (80 cm), kar je razdalja med AMN in kavomatom.
Test se izvaja tako, da najprej pomerimo emisije, ki jih naprava pošlje v omrežje na celotnem frekvenčnem področju, nato pa na kritičnih frekvencah pomerimo celoten cikel delovanja. Ta postopek se ponovi za obe liniji L in N.
Ko generiramo poročilo testa, se spremeni le vsebina glave, saj imamo vnaprej nastavljeno predlogo, ki nam prihrani veliko časa.
Kot lahko vidimo z grafa na sliki 10, je testirana naprava prestala test. To še lažje razberemo iz tabele (tabela 5), ki je razvrščena po oddaljenosti končne meritve od najvišje še dovoljene vrednosti (margin). Naprava prestane test le v primeru, da so vse vrednosti v tem stolpcu pozitivne. Test se opravi še na vsaki liniji (L in N) posebej v načinih delovanja, ki so predpisani.
22
Slika 10: Primer grafa konduktivnih meritev iz končnega poročila
Tabela 5: Kritične točke z grafa na sliki 10
7.5 Harmonični tokovi
Test harmoničnih tokov se izvaja na isti lokaciji kot konduktive emisije, vendar se uporabi druga testna oprema. Kavomat priklopimo na generator, ki ga napaja in hkrati tudi izvaja meritve. S pomočjo programa net.control izberemo test harmoničnih tokov, ki je ločen glede na napajalno napetost in frekvenco omrežja. Ker je rezultat merjenja povprečje meritev v celotnem ciklu, moramo najprej izmeriti, koliko časa traja vsak cikel, ki ga zahteva standard na vsaki napravi posebej, poleg tega pa še vsak dodaten cikel, ki ga zahtevajo naročniki. Ta čas vnesemo v program in hkrati poženemo cikel.
Najpogosteje izvajani cikli so vroča voda za 40 sekund, dvojni espresso in kombinacija obojega. Za vsak cikel se posebej generira poročilo, ki je del končnega poročila.
7.6 Fliker
Za ta test samo izberemo drugo testiranje na net.control. Ker se tukaj spremlja padce napetosti na omrežju ob priklopu, je za večino kavomatov potrebno počakati približno 10 minut, da se ob naslednjem priklopu inicializira zagonski cikel, ki kavomat očisti. Pred vklopom naprave imamo test pripravljen tako, da ga poženemo tik preden napravo priklopimo. Ko se zagonski cikel konča, sprožimo še cikel dvojni espresso + 40 sekund vode. Test traja 10 minut, kar pomeni, da kavomat pustimo priklopljen v stanju pripravljenosti.
Ko se test zaključi, nam pove, ali je bil PASS ali FAIL, nakar se generira poročilo.
7.7 Sevalne emisije
Kavomat se prestavi v neodbojno komoro (SAC komora), kjer je postavljen na 80 cm visoko stirodurno mizo. Kavomat moramo postaviti na sredino, kjer nato odmerimo razdaljo od sredine do najbolj oddaljene točke na kavomatu. To razdaljo prištejemo trem metrom, ki jih pomerimo od sredine mize do referenčne točke na anteni.
Najpogosteje se izvajajo samo meritve do frekvence 1 GHz, saj je merjenje na višjem frekvenčnem področju potrebno le v primeru, če ima kavomat funkcijo za povezavo preko Wi- Fi omrežja. V takem primeru se v komori postavijo stirodurni absorberji na vnaprej določeno
24 pozicijo. Istočasno zamenjamo tudi anteno z lijakasto anteno, ki nam omogoča meritve do frekvence 6 GHz.
Med testom se ne glede na frekvenčno področje vzorec vrti v komori, da lahko pomerimo sevanje z vseh strani. Prav tako se z istim razlogom spreminja tudi višina antene. Posebnost pri meritvah na kavomatih je ta, da morata to meritev izvajati dve osebi. Ena zunaj komore, ki nadzira meritev in druga znotraj, ki poganja cikel priprave kave. To ni nevarno, saj v komoro ne sevamo močnih signalov, kot pri testu odpornosti na sevalne motnje.
Slika 12: Postavitev vzorca za merjenje sevalnih emisij
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 eni-standardi/Splo%C5%A1no-o-standardih [Dostopano: 20. 4. 2021].
[2] Standardizacija Dosegljivo:
https://corporatefinanceinstitute.com/resources/knowledge/economics/standardization/
[Dostopano: 20. 4. 2021].
[3] Akreditacija Dosegljivo: http://www.slo-akreditacija.si/akreditacija/kaj-je-akreditacija/
[Dostopano: 20. 4. 2021].
[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.
