כפי שהוזכר במאמר האחרון בו דנו בהפרעות אלקטרומגנטיות (EMI), כמעט כל המוצרים האלקטרוניים המיועדים לשימוש מסחרי ומכירות חוקיות, נדרשים להחזיק אישורים אחת או יותר כהוכחה לכך שהמוצר עומד בתקנות / הנחיות מסוימות ועבר מבחנים קשורים. יש טונות של תקנות והן נבדלות ממקום למקום, לפעמים בהבדלים קלים, אך בכל מקום בו אמור להימכר מכשיר אלקטרוני, עליו לעמוד בסטנדרטים שצוינו על ידי הגורם המנהל במקום זה.
למאמר של היום, נבחן את אחד ממבחני ההסמכה הפופולריים ביותר שנדרשים לעבור מכשירים אלקטרוניים; EMC אישור (אלקטרומגנטית Compliance). המאמר יעסוק בכמה דברים אודות EMC כולל; מה זה EMC, מדוע יש צורך ב- EMC, סוג המוצרים הזקוקים לו והחוקים השונים לגבי EMC ממדינה למדינה.
מה זה EMC?
EMC מייצג תאימות אלקטרומגנטית וזה תהליך שקיים לספק אמצעי שבאמצעותו ניתן לאמת את יכולתו של מכשיר לפעול בסביבה אלקטרומגנטית.
כל המערכות או המכשירים החשמליים והאלקטרוניים פולטים רמה כלשהי של גלים אלקטרומגנטיים העלולים להפריע לפעילותם של מכשירים אחרים כאשר הם מחוברים או ממוקמים בסמיכות הדדית. הפרעה זו עלולה לגרום לתקלה בהתקנים באופן שעלול להזיק למשתמשים או פשוט להפוך את המוצר ללא שמיש. מניעה והפחתה של האפשרויות להתרחשות זו הובילה לפיתוח דרישות EMC במטרה לספק בסיס משותף לפיו מוערכים מוצרים / מערכות חשמל / אלקטרוניות לצורך בטיחות איכות ותפקוד.
לרוב משתמשים ב- EMC להחלפה עם EMI אך אמנם קיימים דמיון רב ביניהם, אך חשוב לציין כי EMC שונה למדי מ- EMI. EMI (הפרעות אלקטרומגנטיות) הוא מדד לקרינה הנובעת ממכשיר יחד עם התוצאה האפשרית שלו בעוד ש- EMC, לעומת זאת, הוא המאפיין של מערכת או מכשיר המבטיחים שהוא מתנהג כפי שתוכנן כאשר הוא נמצא בסביבה עם EMI. הַפרָעָה.
החשיבות של EMC
המפרט המדויק אמנם משתנה בין מדינות ואזורים, אך אישורי EMC נותרו אחת הדרישות החוקיות לאישור מכירת מכשירים אלקטרוניים ברוב המדינות. בשווקים באירופה, למשל, יש להחיל סימן CE על כל מוצרי האלקטרוניקה לפני שהם יכולים להימכר והוא מוחל רק כאשר היצרן מילא את כל ההוראות החלות על המוצר, כולל הסמכת EMC. הוכחה לכך היא הצהרת התאימות (DOC) המועברת בדרך כלל עם מדריך המשתמש / המדריך למוצר. עבור מוצרים חדשים, ספקים / מפיצים בקנה מידה גדול בדרך כלל מאמתים את ה- DOC בבדיקות מכיוון שהם מסתכנים באספקת מכשירים לא מאומתים, שזה מעשה שמתייחס אליו כמרמה ועלול להוביל לקנסות משמעותיים, משיכת מוצרים ומאסר.
מלבד דרישות החוק, אי ביצוע בדיקות EMC במכשירים יכול להיות בעל השלכות קשות למדי לאחר המכירה. הסמכת EMC מסייעת בהגברת אמינות המוצר מכיוון שהבדיקות יסייעו להדגיש את כל הבעיות הפוטנציאליות במוצר לפני הייצור, ונותנות ליצרן את האפשרות לפתור את הבעיה מבלי להעלות עלויות ומבוכה הקשורות להחזרת מוצר מהשוק או אחריות שירות.
בטווח הארוך, מעבר של תהליך הסמכת EMC לא רק מבטיח שאתה מסוגל למכור את המוצרים שלך בשווקים הדורשים זאת, אלא גם עוזר לך לבנות מוצר אמין שמביא לאמון הלקוחות ולהגדיל את המכירות.
חוקי EMC ודרישות הסמכה
כאמור, דרישות ההסמכה שונות בין מדינות ואזורים. לדוגמא, בארה"ב, ה- FCC מציין את הכללים לבדיקת EMC עם כללים כמו כללי FCC חלק 15, המגדירים את הכמות המקסימלית של הפרעות בתדרי רדיו ללא רישיון שניתן לייצר על ידי מכשירים שונים. בהסמכה בארה"ב, מכשירים זוכים בתו FCC.
מחוץ לארה"ב, משתמשים בתקני EMC שונים בתקני ISO, IEC ו- CISPR. באיחוד האירופי, נדרש סימן CE אשר מוענק רק לאחר אישור מוצר לצורך מכירת מוצרים. באפריקה, מדינות כמו דרום אפריקה דורשות "תעודת תאימות" המונפקת על ידי לשכת התקנים בדרום אפריקה (SABS), ומדינות כמו ניגריה ממנפות את תקני חברת החשמל / CISPR.
חומרת הענישה על אי ציות משתנה ממדינה למדינה, מכיוון שהציות עדיין מרצון במדינות מתפתחות מסוימות, אך ככל שהמדינות גדלות, וההשפעות של EMI הופכות בולטות יותר, אין ספק שהחקיקה המחמירה תחל קמים סביבו.
תהליך בדיקת EMC
ישנן 3 קטגוריות עיקריות של בעיות במכשירים אלקטרוניים המנוטרים על ידי EMC. הקטגוריות כוללות;
- פְּלִיטָה
- רְגִישׁוּת
- חֲסִינוּת
1. בדיקת פליטה:
פליטה מתייחסת לייצור מכוון או מקרי של אנרגיה אלקטרומגנטית על ידי כל מקור. עבור מכשירים אלקטרוניים, בדיקות EMC נועדו לבדוק אם קיימות פליטות לא רצויות מהמכשיר ואמצעי הנגד אשר ניתן לנקוט על מנת להפחית ולמנוע מהן להשפיע לרעה על מכשירים אחרים סביבם.
בדיקות פליטה כוללות מדידה של עוצמת השדה המתבצעת והמוקרנת של פליטות המכשיר, כאשר הפליטה המתבצעת נעשתה יחד עם כבלים וחיווט, ואילו הקרינה (אינדוקטיבית וקיבולית) נמדדת לכל הכיוונים סביב המכשיר.
ניטור פליטת קרינה חשוב מאוד למכשירים שישמשו בסמיכות למכשירים אלקטרוניים אחרים. הוא מתבצע באמצעות אנטנות כמתמרים, בעוד כלים כמו מלחציים זרם RF או רשתות ייצוב עכבת קו (LISN) משמשים כמתמרים לפליטה מתבצעת. המתמרים מחוברים למקלט או מנתח בדיקות EMI מיוחד המשלב רוחבי פס וגלאים על פי הדרישות בתקנים EMC בינלאומיים שונים.
2. בדיקת רגישות:
רגישות מתייחסת לנטייה של ציוד חשמלי אחד (המכונה בדרך כלל הקורבן) להתקלקל או לתקלה כאשר הוא נמצא בסמוך לפליטות ממכשיר אחר (EMI).
בדומה לבדיקות הפליטות, בדיקת הרגישות נעשית גם עבור הפרעות מוקרנות וגם מתבצעות. עבור רגישות מוקרנת, בדיקות בדרך כלל כוללות שימוש במקור קרינה אלקטרומגנטי בעל עוצמה גבוהה ובאנטנה מקרינה להפניית האנרגיה ל- DUT (מכשיר הנבדק). לעומת זאת, לגבי רגישות מוליכה, הבדיקה נעשית בדרך כלל באמצעות מחוללי אותות בעלי עוצמה גבוהה יחד עם מהדק זרם או שנאי מסוג אחר כדי להזריק את ההפרעה בכבל.
כמו כל בדיקות התאימות, בשני הבדיקות, המסמכים הסטנדרטיים מציינים מהי סביבת הבדיקה, כמה ציוד שיש להשתמש בו וכיולם. ברוב הסטנדרטים, אתרי בדיקה בשטח פתוח (OATS) הם אתרי הבדיקה המומלצים, אך בתקופה האחרונה, הבדיקות נערכות בתוך הבית באמצעות תאי בדיקת EMC מיוחדים כמו תא האנרגיה והדהוד. וריאציות מסוימות בתיאורים שניתנו לעיל עשויות להיות נצפות עקב ההבדל במכשירים.
3. בדיקת חסינות:
חסינות של מכשיר אלקטרוני מתייחסת ליכולתו של ציוד אלקטרוני לתפקד כראוי בנוכחות הפרעות אלקטרומגנטיות.
אמנם ניתן לומר כי חסינות מעצם הגדרתה היא הפוכה של רגישות, אך לעתים קרובות משתמשים בהן לסירוגין. ועל ידי קביעת הרמות שלהם ניתן לאמת את יכולתו של המכשיר האלקטרוני לעבוד כראוי מול הפרעות EM.
מתכונן לבדיקת תאימות EMC שלך
אמנם מבחני EMC נראים פשוטים, אך העברתם דורשת עבודה, כסף וזמן רב. זה לא קשור לאופי הבלתי מוחשי של EMC מה שלא מאפשר ליצרנים לקבוע אם המוצרים תואמים לתקנים אלא אם כן נעשית בדיקה והעלות הגבוהה של הציוד הנדרש לבדיקה, מה שהופך את הבעלות עליהם לרעיון רע., ומיקור חוץ למעבדות תאימות מוכרות (גם יקרות, כמה אלפי דולר ליום הבדיקה) היא בדרך כלל אפשרות טובה יותר.
עם זאת, בעוד שרוב החברות עשויות להצליח להתגבר על מחסום העלויות, הבעיה הגדולה ביותר היא כאשר תוצאות הבדיקה הן שליליות. לרוב זהו רגע די קשה עבור החברה ומנהלי הפרויקטים מכיוון שלא ניתן לבצע שינויים במהלך הבדיקה, כלומר, יש לשלוח את המוצר בחזרה לצוות העיצוב לצורך תכנון מחודש ואלפי דולרים נוספים יצטרכו להיות מוקדשים עבור לבדוק מחדש.
חוסר היעילות של התהליך שתואר לעיל הוא אחד התורמים העיקריים לעלות הגבוהה של מחקר ופיתוח ועיכובים בציר הזמן של פיתוח מוצרים. כדי להקל על סיכון זה ולהגדיל את הסיכוי שמכשירים יעברו את הבדיקות בניסיון הראשון, חברות נוקשות בגישות מסוימות שניתן לסווג אותן בשתי כותרות משנה, כולל
- לְעַצֵב
- בדיקה לפני תאימות
1. גישות עיצוב לשיפור תאימות EMC
משחק העיצוב החכם ביותר (עבור מוצרים שמקובל עליהם) הוא להשתמש במודולים מאושרים מראש בפיתוח מוצרים, מכיוון שהוא מבטיח הפחתה ברוטו בכמות המאמץ הנכנסת לאישור המוצר שלך. עם זאת, בחישוב תאימות EMC לעיצוב מוצר חדש כרוך בהערכה (על סמך התרחישים בהם ישמש את המוצר), את האפשר;
- מקורות EMI (פנימיים או חיצוניים) וסוג האות.
- אופי ה"קורבן "ומשמעות התקלה האפשרית.
- נתיב צימוד ל"קורבן "- המכשיר שלך (במקרה של חיצוני) או מכשירים אחרים סביבו.
מזעור הפרעות במהלך התכנון כרוך בהפחתת מקורות EMI פנימיים על ידי תשומת לב לדברים "קטנים" כמו סוג המתג בו אתה משתמש, ודברים קצת יותר כבדים כמו ממשקי החיבור / תקשורת שאתה משתמש בהם, התדירות שבה הוא פועל ו הפרעה אפשרית ממקורות חיצוניים. על ידי בחינת הסביבה בה אמור להתקין / להשתמש במכשיר, ניתן לגשת לאופי הקורבנות או לפולטרים הפוטנציאליים ולמשמעות של תקלה אפשרית שהם עלולים לגרום, ולשקול ביעילות בתכנון.
לצורך צימוד, מערכת המקשרת בקלות אנרגיה ל"אאוט "תתאפשר באותה קלות אנרגיה" פנימה ", שכן היבטים רבים כל כך של פרקטיקה טובה של תכנון EMC חלים גם על הפולט וגם על הקורבנות, כלומר שיפור תכנון יחיד להפחתת פליטות יפחית גם רְגִישׁוּת. חלק מטכניקות התכנון להפחתת פליטות כמו הארקה, מיגון נדונו במהלך המאמר הקודם של EMI הזמין כאן.
2. בדיקת טרום תאימות
דרך נוספת להפחתת עלויות ואפשרות להיכשל בבדיקה היא ביצוע בדיקות EMC לאורך כל תהליך התכנון באמצעות התקנת בדיקות EMC Pre-Compliance המותאמת לתנאים שישמשו במהלך בדיקת התאימות. אמנם זה עשוי לעלות לכם רק קצת פחות ממה שתשלמו ליום במעבדה מוסמכת, אך זה יגדיל את הסיכויים שהמכשיר יעבור את הבדיקה בניסיון הראשון, יקטין את עלות הבדיקה הכוללת ויקטין את הזמן שלכם לשוק..
סיכום
בעוד שההכנות להסמכות כמו EMC קלות לארגונים גדולים, לסטארטאפים ולחברות קטנות, זהו משחק כדור אחר, בגלל מחסור בכספים והצורך לבדוק כמה הנחות בימיו הראשונים. עם זאת, חברות סטארט-אפ יכולות להקל על הסיכונים הכרוכים בכך שהם מבטיחים שצוות התכנון, מוקדם ככל האפשר במהלך תהליך העיצוב, יקח את שיקולי EMI / EMC לתהליך העיצוב שלהם. בצוותים שבהם הידע על ההסמכות דל, הם יכולים לבחור לעבוד עם יועצים עם ניסיון בסגנון זה כדי לספק תמיכה לצוות. פעולה זו לא רק תסייע בהכנת המוצר להסמכה עתידית אלא גם תעזור להם לספק מוצר אמין ללקוחותיהם.