Rīgā atklāj Baltijā modernāko elektronikas ierīču testēšanas centru

 

Darbu sāk pirmā Latvijas elektronikas industrijas izveidotā testēšanas un pētniecības laboratorija – Latvijas elektronisko iekārtu testēšanas centrs (LEITC). To ir izveidojusi Latvijas Elektrotehnikas un elektronikas uzņēmumu asociācija (LEtERA) kopā ar partneriem, realizējot Eiropas Savienības programmas PHARE 2003 ekonomiskās un sociālās kohēzijas projektu. Centra izveidē ieguldīti vairāk nekā miljons eiro.

 

Bezatbalss kamera

LEITC darbinieku rīcībā ir bezatbalss mērījumu kamera ar darba diapazonu līdz 40 GHz un pati modernākā mēraparatūra Baltijas valstīs, kas to ierindo pasaules testēšanas centru saimē. Centrs spēs piedāvāt kompleksus pārbaudes pakalpojumus un konsultācijas elektromagnētiskās saderības (EMS) un elektrodrošības jomā atbilstoši vairāk nekā 25 Eiropas Savienības standartiem un direktīvām.

LEITC bezatbalss kamera ir konstruēta, lai veiktu mērījumus atbilstoši ES standartiem: emisijai EN 55022B un imunitātei EN/IEC 61000-4-3, ar ferīta un daļēju hibrīdo absorberu pārklājumu frekvenču diapazonam no 26 MHz līdz 40 GHz, sk. 1. zīm. Maksimāli pieļaujamā vājinājuma novirze no normalizētu mērījumu pozīcijas ir ± 3,5dB visā kameras frekvenču darbības joslā. Bezatbalss kamera ir aprīkota ar vēl divām papildus ekranētām telpām: vadības telpu, kurā ir izvietota mēraparatūra, un pastiprinātāju telpa. Iekārtu sistēma un bezatbalss kamera kopumā veido vienotu datorizētu mērījumu kompleksu, kas ļauj maksimāli automatizēti un kvalitatīvi veikt mērījumus.

Tabulā norādīts bezatbalss kameras ražotāja definētais vājinājums frekvenču diapazonā no 10 kHz līdz 40 GHz, savukārt, veicot neatkarīgu parametru pārbaudi, kompānija Seibersdorf Research apstiprināja labākus radītājus.

 

Attēls

 

1. Tērauda sijas: nodrošina būrveidīgu atbalstu kameras iekšējām konstrukcijām.
2. Ventilācijas siets: izpildīts līdzīgi kā medus šūnas (heksagona caurules), nodrošina frekvenču filtrēšanu līdz 40 GHz. Ventilācija vajadzīga, lai izvadītu apgaismes un iekārtu radīto siltumu, kā arī kontrolētu gaisa mitrumu kamerā. Ventilācijas sieti izvietoti kameras augšā un apakšā, nodrošinot pilnīgu gaisa caurplūdi.
3. Hibrīdie absorberi: papildina ferīta absorberu frekvenču slāpēšanas diapazonu līdz 18 GHz. Fundamentālie pētījumi cietvielu fizikā apstiprināja faktu, ka plānā kārtā metālisks pulveris, kura daļiņas ir ar izmēru no 10 līdz 500 nm un dažādi izkliedētas telpā var tikt veiksmīgi izmantotas efektīvas vadītspējas regulēšanai šiem heterogēnajiem materiāliem. Turklāt, ir kļuvis acīmredzams, ka efektīva vadītspēja nav proporcionāla frakcijas metāla daudzumam, bet no 4 līdz 15 reizes plānākam materiālam, nekā paredz vienkārša proporcionalitāte. Citiem vārdiem, pareizi sagatavots plāns metāls ar atbilstošu matricu kalpo par pamatu jaunas klases pretestības materiālam. Šim atklājumam sekoja dažādas inovatīvas RF un mikroviļņu konstrukcijas, bet lietojums EMS absorbcijā izpalika tādēļ, ka vajag daudz materiāla. Tikmēr tehnoloģiskajam procesam attīstoties, šādus plānus metālus kļuva iespējams izgatavot no pieminētā pulvera ar izkliedi plaknē (ne telpā) ar vai bez polimēru plēves, kura kalpo par konstrukcijas materiālu. Tātad rezultējošā plēves pretestība ir atkarīga no metāla elementārdaļiņu topoloģijas un var tikt pielāgota plašā frekvenču diapazonā atkarībā no procesa specifikas. Tā kā šāda veida plēves pretestības materiālu var ražot lielā daudzumā ar pieņemamām cenas un iegūtā rezultāta izmaksām, sekoja piramidālas virsmas absorbera konstrukcija. Pamata ideja ir vienkārša: izveidot stabilu, piramidālu un atbilstoša izmēra formu, kuras gabarīta izmēri ir aptuveni ceturtdaļa no viļņa garuma atbilstoši zemākajai darba frekvencei, kura ir jāabsorbē, uzklājot pretestības plēvi un aizsargājot ar izturīgu apvalku.
4. Bezatbalss kameras sienas un griesti ir pārklāti ar ferīta absorberu plāksnēm, kas kopā ar foliju loksnes otrajā pusē veido sekundāro ekranējumu. Ferītu absorberu lielākā priekšrocība ir tā, ka tie sniedz ļoti labus atstarojošā vājinājuma parametrus, sākot jau no 30 MHz frekvences, tādā veidā perfekti piemērojami mazām telpām. Šo absorberu lielākais trūkums ir maksimālās lietošanas frekvences ierobežojums - līdz 1 GHz – 2 GHz, kā arī relatīvi augstā cena. Ferītu absorberi ir jālieto visos gadījumos, kad piramīdveida absorberus nevar izmantot telpas gabarītu ierobežojumu dēļ. Frekvenču diapazona paplašinājumu līdz 18 GHz var panākt, kombinējot ferīta absorberus ar īsiem piramidāliem absorberiem (hibrīdiem absorberiem).
5. Apgaismojums: apgaismei lieto halogēna kvēlspuldzes.
6. Videosistēma: videonovērošanas sistēma paredzēta vizuālai mērāmā objekta kontrolei mērījumu laikā. Novērošana vajadzīga arī tad, ja ierīcei ir informatīvs ekrāns vai vēl kāda cita veida indikācija, kas raksturo ierīces darbību. Turklāt bezatbalss kamera ir aprīkota ar mikrofonu un skaņas iekārtu.
7. Komunikāciju filtri: nodrošina atsaisti starp mērkameru un mēraparatūru, lai kamerā izstarotie traucējumi nenonāktu ārpus kameras un otrādi.
8. Elektrosadale: iekšējā elektrosadale, nodrošina elektrobarošanas sadali kamerā. Pirms sadales uzstāda tīkla barošanas filtrus, kas nodrošina kameras iekšienē barošanas tīklā izstaroto traucējumu slāpēšanu un otrādi.
9. Primārais ekranējums: 2 mm cinkots slokšņu tērauds savstarpēji savienots ar tērauda sietu.
10. Antenas masts: paredzēts emisijas testiem, masts pielāgots darbam ar log-periodisko[1] polarizēto antenu un H veida rupora antenu. Masts izgatavots no kompozītiem polimēriem un ir automatizēti vadāms, ļauj kontrolēt augstumu un antenas polarizāciju.
11. Grīdas klājums: 2 mm cinkots lokšņu tērauds, uzklāts tā, lai šuves nepārklātos paralēli ar distancētās grīdas lokšņu savienojuma vietām.
12. Grīdas komunikācijas: šeit tiek pievadīta elektrobarošana un visas pārējās komunikācijas starp testējamo ierīci un operatoru. Datu pārraidei izmanto optisko šķiedru.
13. Distancētā grīda: distancētā grīda, zem kuras izvietotas visas mērkameras funkcionēšanai vajadzīgās komunikācijas un iztur nasu 1 t/m².
14. Kabeļu kanāls: no ārpuses izolēts un iekšpusē savstarpēji ekranēts kabeļu kanāls.
15. Rotējošā grīda: paredzēta mērāmā objekta rotēšanai horizontālajā plaknē par 360⁰.
16. Aizsardzības un kontroles panelis: šeit ir izvietota avārijas apstāšanās un apgaismes vadība.
17. Ekranētās durvis: mērkameras durvis, RF slāpēšanas izpildījums tāpat kā visai kamerai, un atsaiste no iekšējās un ārējās ekranējuma virsmas.

 

Radītā izstarojuma - emisijas mērījumi

Testējamās iekārtas radītais izstarojums tiek mērīts bezatbalss kamerā uz līdzenas virsmas, lietojot uztverošo antenu frekvenču diapazonā no 30 līdz 3000 MHz un speciāla šķērsgriezuma (H veida) rupora antenu, tiek papildināta ar priekšpastiprinātāju no 1 līdz 18 GHz, kas novietots attiecīgā attālumā (3,0 m) no pētāmās iekārtas.

Mērījumu laikā tiek mainīts mērīšanas augstums no 1 līdz 4 m, un pētāmā iekārta tiek griezta ap savu asi. Pārbaudāmās iekārtas pagriešanai kameras grīdā ir iebūvēta rotējoša virsma, kuras pozīciju un griešanās ātrumu vada dators. Lai veiktu mērījumus no 9 kHz līdz 30 MHz, izmanto telpisku trīs komponentu antenu. Šiem mērījumiem pētāmais objekts tiek novietots antenas centrā. Lielākās izstarojuma vērtības tiek fiksētas telpā (azimuts, augstums un antenas polarizācija) un sagrupētas pa frekvenču joslām.

 

Elektomagnātiskā izstarojuma uzņēmības un imunitātes mērījumi

Iekārtas imunitāte elektromagnētiskam laukam tiek mērīta bezatbalss kamerā. Elektromagnētiskā lauka intensitāte tiek noteikta, novietojot elektromagnētiskā lauka devēju mērīšanas punktos atbilstoši standartam. Pētāmo objektu novieto paralēli kalibrēšanas laukumam.

Saskaņā ar standartu ģeneratora radītais signāls vadības telpā tiek pastiprināts pastiprinātāju telpā, salāgots un raidīts ar dipolu antenu: frekvencēm no 30 MHz līdz 3000 MHz un speciāla šķērsgriezuma (H-veida) rupora antenu frekvencēm no 1 līdz 18 GHz.

 

Tabula.

Frekvence	Ekranējuma vājinājums	Lauks
10 kHz	≥ 80 dB	Magnētiskais
100 kHz	≥ 100 dB	Magnētiskais
1 MHz	≥ 100 dB	Magnētiskais
100 MHz	≥ 110 dB	Stāvvilnis
200 MHz	≥ 110 dB	Stāvvilnis
500 MHz	≥ 110 dB	Stāvvilnis
1 GHz	≥ 110 dB	Stāvvilnis
18 GHz	≥ 100 dB	Mikroviļņi
40 GHz	≥ 80 dB	Mikroviļņi

 

LEITC veic pārbaudes atbilstoši elektrodrošības standartiem: elektrostatiskai izlādei IEC 61000-4-2, testēšana uz traucējumneuzņēmīgumu pret straujiem pārejas procesiem un/vai impulsu paketēm IEC 61000-4-4, traucējumnoturības tests pret sprieguma impulsiem IEC 61000-4-5, traucējumnoturības tests pret tīkla frekvences magnētisko lauku IEC 61000-4-8, traucējumnoturības tests pret impulsveida magnētisko lauku IEC 61000-4-9, testēšana uz imunitāti pret sprieguma iekritumiem, īsiem pārtraukumiem un svārstībām IEC 61000-4-11, augstāko harmoniku strāvu robežvērtību tests (iekārtu ieejas strāva ≤16 A uz fāzi) IEC 61000-3-2 un sprieguma maiņu, sprieguma svārstību un mirgoņas ierobežošana publisko zemsprieguma elektroapgādes sistēmu iekārtām IEC 61000-3-3.

 

Elektriskās izlādes tests

Tests ļauj noteikt iekārtas imunitāti pret elektrostatiskām izlādēm. Mērījumus veikc uz līdzenas virsmas, kuru veido vismaz 1 x 1 m liela plāksne, kas izgatavota no vadītspējīga materiāla un ir vismaz 0,25 mm bieza. Plāksnei jābūt iezemētai un attālumam starp tās malām un telpas sienām, kā arī starp jebkuru citu vadošu objektu jābūt vismaz 1 m. Pārbaudes laikā lieto strāvas izlādi (tieši – kontaktizlāde un netieši – izlāde gaisā) visiem iekārtas virsmas punktiem, kas pieejami lietotājam iekārtas ekspluatācijas gaitā. Izvēlētajos punktos strāvas veids jāatkārto vismaz 10 reizes.

 

Ārējo traucējumu imunitātes tests

Šis tests ļauj noteikt iekārtas imunitāti pret pārspriegumiem, kurus izraisa komutācijas procesi un zibens. Veicot testu, jāņem vērā pārbaudāmās iekārtas strāvas un sprieguma raksturlīknes. Iekārtas barošanas spriegums jāpaaugstina līdz līmenim, kas noteikts standartā. Lai atrastu iekārtas izturības kritiskos punktus, jārealizē pietiekošs pozitīvo un negatīvo impulsu skaits.

 

Īslaicīgas elektriskās pārslodzes tests

Tests ļauj noteikt iekārtas izturību pret elektriskajām pārslodzēm, kas rodas lielu jaudu komutācijas laikā. Pārbaudāmā iekārta jānovieto uz 0,1 mm bieza izolējoša materiāla. Zem tā jānovieto vismaz 0,25 mm bieza vadītspējīga plāksne, bet tā nedrīkst būt mazāka par 1 x 1 metru, turklāt tā ir jāsazemē. Pārbaudes gaitā ģeneratoram jāģenerē sprieguma veids, kas noteikts standartos.

LEITC rīcība ir vadošā nozares ražotāja Votsch temperatūras kamera, kurā var veikt pārbaudes saskaņā ar ES standartu IEC 60068-2-1, IEC 60721-4 un EN 60730. Iekārtas darbības var pārbaudīt temperatūras diapazonā no – 40 ^°C līdz + 180 ⁰C, ar temperatūras novirzi laikā no iestatītās vērtības no 0,1 ⁰K līdz 0,5 ⁰K un telpā no 0,5 ⁰K līdz 2,0 ⁰K mērījumu kameras centrā.

Mg.sc.ing. Vladimirs NOVIKOVS

Mg.sc.ing. Andris RUŠKO

---

[1] Daudzu paralēlu vibratoru antena, kurai visi vibratoru izmēri izveidoti proporcionāli novietošanas koordinātei uz antenas ass. Antenas priekšpuse ir ar īsāko vibratoru.