Skaner EMC/HEAT - w pomiarach odporności

Fot. 1. Skaner EMC model RS 321

Jak szybko znaleźć źródło nadmiernej emisji promieniowanej? Jak skutecznie walczyć z taką emisją? Jak weryfikować działanie pod względem EMC nowo zamontowanych elementów? Jak "odchudzać" płytki PCB, aby zminimalizować koszty produkcji? Jak utrzymać stały poziom jakościowy układów elektronicznych?

Do listy tych znanych problemów dzisiaj należałoby wręcz dopisać kilka dodatkowych, takich jak sprawdzać odporność swojego urządzenia? Jak znaleźć i skutecznie eliminować słabe (nieodporne) punkty swojego produktu? Jak prawidłowo ukierunkować swoje działania w celu optymalizacji pod względem odporności?

Wymagania rynku się zmieniają. Normy się zmieniają. Ale zasady uniwersalne i prawa fizyki pozostają te same, no może poza "teorią wszystkiego" Stephena Hawkinga, który sam ją podważył. Jedną z takich uniwersalnych zasad jest to, że jeżeli zlokalizujemy i wyeliminujemy źródło (hałasu, emisji pola elektromagnetycznego, nieodporności naszego produktu), to z dalszej odległości również zostanie ono wyeliminowane. Zasada ta obowiązuje również przy zakładaniu np. wszelkiego rodzaju filtrów. Im bliżej źródła zaburzeń taki filtr umieścimy, tym skuteczniej będzie działał i pozwoli zdusić hałas i zakłócenia oraz niedoskonałości w zarodku.

O czym mówią nam normy?

Rys. 2. Obrazy uzyskiwane w trybie Scan

Określają one maksymalny poziom hałasu młota pneumatycznego bez zainteresowania, czy elementem najbardziej hałasującym jest silnik, dłuto czy jeszcze jakiś inny element tego urządzenia. Podobnie jest w elektronice - norma określa charakterystykę dobraną do urządzenia, której nie może ono przekroczyć.

Zarówno pod względem emisji, jak i odporności. Po pomiarach w laboratorium w komorze bezodbiciowej wiemy, jakie są przekroczenia, wiemy, na jakiej częstotliwości, ale nierzadko nie mamy pojęcia co realnie jest ich przyczyną. Często mamy jakąś hipotezę, co to może być, ale jak można ją zweryfikować? Jakie kroki podjąć i jak zweryfikować, czy nasze działania pchnęły nas w dobrym, czy w złym kierunku? Jeśli w dobrym w tym miejscu, to czy przypadkiem w innym miejscu coś się nie pogorszyło?

Skaner daje odpowiedź

Odpowiedzi na te i podobne pytania pomaga znaleźć skaner EMC/HEAT z dodatkową opcją immunity (odporność). Ścieżka na płytce PCB przesunięta o jeden milimetr może zarówno stukrotnie zmniejszyć poziom emisji pola elektromagnetycznego, jak i spowodować stratę miliona obudów, które udało nam się okazyjnie kupić, a po zmianie po prostu nie pasują.

Dlatego właśnie tak ważne jest, aby zawsze projektować urządzenia nie tylko pod względem funkcjonalności, ale również zgodnie z wymaganiami EMC. Żeby weryfikować, czy poczynione zmiany konstrukcyjne idą w dobrym kierunku, warto jak najszybciej rozpocząć pomiary i do maksimum wykorzystywać fakt, że na poziomie projektowania zmiany są relatywnie tanie i zmieniamy jeden, dwa czy trzy egzemplarze, nie tak, jak w fazie produkcji nawet milion. Dzięki zestawieniu kilku płaszczyzn pomiaru, tj. emisji, odporności, ciepła, za pomocą skanera można weryfikować tworzone urządzenia z kilku stron.

Zestawy pomiarowe

Rys. 3. Przestrzenne rozkłady temperatur

Dla pomiaru emisji kompletny zestaw pomiarowy składa się z numerycznie sterowanego robota przemieszczającego się w trzech wymiarach, zestawu sond pola bliskiego do badania zarówno pola magnetycznego, jak i elektrycznego, standardowego przedwzmacniacza oraz analizatora widma komputera klasy PC z zainstalowanym specjalnym oprogramowaniem.

Skaner za pomocą sond pola bliskiego przesuwanych wokół obiektu lub nad (zależnie od orientacji sondy) obiektem badanym dokonuje trzykrotnego pomiaru w każdym punkcie pomiarowym. Siatka pomiarowa wyznaczana jest przez oprogramowanie na podstawie wytycznych użytkownika, takich jak powierzchnia obiektu badanego, jego wysokość czy długość kroku lub na podstawie zaimportowanej powierzchni obiektu w formacie STL.

Dla serii RS (standardowej) minimalny krok pomiędzy jednym punktem pomiarowym a drugim to 1 mm, natomiast dla wersji skanera o wysokiej rozdzielczości HR najmniejszy możliwy przesuw to 0,025 mm.

Urządzenie pozwala też na testy odporności z wizualizacją. Nowa opatentowana opcja oprogramowania skanera EMC umożliwia dokonanie badania odporności z wizualizacją wyników. Do takiego testu oprócz urządzenia potrzebny jest jeszcze generator sygnału z małą anteną oraz urządzenie wykrywające błąd (Error Detection Device w skrócie EDD). Zestaw ten pozwala na pomiar odporności na zakłócenia elektromagnetyczne poszczególnych komponentów, kabli, płytek PCB i całych urządzeń elektronicznych.

Funkcja EDD odpowiada za wykrywanie błędów w działaniu urządzenia badanego (Equipment Under Test - EUT) spowodowanych narażeniem na pole elektromagnetyczne wstrzykiwane naszą małą anteną. Takim urządzeniem do wykrywania błędów może być dowolny miernik sterowany przez GPIB lub po Ethernecie, mający sterownik kompatybilny z VISA. Przykładowymi EDD mogą być woltomierz lub tester poprawności protokołu.

Podczas pomiaru skaner EMC przesuwa antenę nad urządzeniem badanym po wcześniej określonej siatce pomiarowej. W każdym punkcie pomiarowym generator sygnału przemiata cały zadany zakres częstotliwości i amplitudy. W trakcie tego procesu EDD kontroluje, czy w działaniu badanego urządzenia nie występują błędy. Wszystkie parametry są zapisywane i na końcu przedstawiane jako barwna mapa. Jeżeli pozwala na to generator, to można również użyć różnych modulacji np. FM, AM czy modulacji impulsowej.

Zestaw pomiarowy ciepła

Kompletny zestaw pomiarowy pozwalający na uzyskanie przestrzennego rozkładu temperatur składa się z:

• numerycznie sterowanego robota,
• komputera klasy PC z zainstalowanym oprogramowaniem,
• sondy termicznej działającej na zasadzie pirometru.

Automatyczne pomiary urządzenia elektronicznego w polu bliskim są teraz możliwe w wielu płaszczyznach z pomocą jednego skanera z oprzyrządowaniem, bez względu na to, w której płaszczyźnie chcemy dokonywać pomiarów.

Astat
www.astat.com.pl