كيفية إجراء اختبار ارتفاع الجهد وفقًا للقسم 17 من معيار RTCA DO-160 للمعدات المحمولة جوًا باستخدام مولد ارتفاع الجهد

الملخص
ستتولد تداخلات عابرة ذات ارتفاعات جهد عالية وقصيرة المدة أثناء تبديل الأحمال وتشغيل/إيقاف المرحلات في قضبان توزيع الطاقة بالطائرة. تنتقل هذه التداخلات إلى المعدات الإلكترونية المحمولة جواً عبر منافذ إدخال الطاقة AC/DC، وقد تؤدي إلى تلف المكونات، واختلال البرامج، وانقطاع الاتصالات. وباعتبارها عنصرًا حاسمًا في اختبار التوافق الكهرومغناطيسي للتحقق من صلاحية معدات الطيران المدني المحمولة جواً، يتطلب القسم 17 من معيار RTCA DO-160 مولدًا مخصصًا لارتفاعات الجهد لإعادة إنتاج نبضات الارتفاعات الحقيقية من شبكة الطاقة المحمولة جواً، وإجراء اختبار مناعة المعدات ضد ارتفاعات الجهد. LISUN باستخدام مولد نبضات الجهد العالي DO160-S17 كموضوع بحث، توضح هذه الورقة مبدأ عمل الجهاز، وإعداد الاختبار، وإجراءات الاختبار الكاملة، ومعايير الحكم على نتائج مولد نبضات الجهد العالي. كما توفر مراجع عملية لاختبار مناعة نبضات الجهد العالي على منافذ الطاقة لمعدات الطيران المدني والإلكترونيات العسكرية وفقًا لمواصفات RTCA DO-160 القسم 17. 

خلفية الاختبار والغرض منه

يحتوي نظام تزويد الطاقة المحمول جواً للطائرات على عدد كبير من الأحمال الحثية. عند قيام قضيب التوزيع المحمول جواً بعمليات تبديل الأحمال وفصل وتوصيل المرحلات الكهرومغناطيسية، يؤدي التحرر السريع للطاقة من المجال المغناطيسي للمحث إلى توليد ارتفاعات مفاجئة في الجهد الكهربائي ذات زمن صعود قصير وعرض نبضة يبلغ حوالي 10 ميكروثانية. تؤثر هذه التداخلات بشكل مباشر على منافذ إدخال الطاقة للمعدات الإلكترونية المحمولة جواً. في الحالات البسيطة، تتسبب في انحراف معايير تشغيل المعدات وأخطاء في بتات الاتصال؛ أما في الحالات الشديدة، فقد تتعطل رقائق الطاقة وأجهزة الحماية، مما يؤدي إلى تلف دائم للمعدات المحمولة جواً ويهدد بشكل مباشر سلامة تشغيل منصات الطيران.

القسم 17 من RTCA DO-160 اختبار ارتفاع الجهد صُمم هذا الاختبار للتحقق من قدرة الجهاز قيد الاختبار على الحفاظ على كامل وظائفه أو تجنب التلف الدائم للأجهزة عند تعرضه لارتفاعات مفاجئة في التيار الكهربائي. يشمل الاختبار المعدات المحمولة جواً التي تعمل بالتيار المتردد والتيار المستمر، وينطبق على الطيران المدني والمروحيات وبعض معدات إلكترونيات الطيران العسكرية التي تتبنى هذا المعيار. يصنف المعيار الأجهزة قيد الاختبار إلى فئتين: الفئة أ والفئة ب. يجب أن تتحمل معدات الفئة أ جهدًا أقصى قدره 600 فولت في حالة الدائرة المفتوحة للمعدات المحمولة جواً ذات متطلبات الحماية العالية من الارتفاعات المفاجئة. أما بالنسبة لمعدات الفئة ب، فيجب أن يكون جهد الاختبار هو القيمة الأصغر بين ضعف جهد التشغيل المقنن للجهاز و200 فولت، مع متطلبات حماية أقل نسبيًا. يُجرى الاختبار بالكامل باستخدام مولد ارتفاعات الجهد المتوافق مع مواصفات شكل الموجة القياسية. لا يمكن استخدام معدات اختبار الصواعق والارتفاعات المفاجئة العادية كبديل لهذا الاختبار.

المعايير الفنية الرئيسية لمولد ارتفاع الجهد

LISUN مولد نبضات الجهد العالي DO160-S17 هو مولد نبضات جهد عالي مُصمم خصيصًا لاختبار حساسية الجهد العالي وفقًا للقسم 17 من معيار RTCA DO-160. تتوافق معلمات خرج شكل الموجة تمامًا مع متطلبات معايير الطيران. الوحدة مزودة بنظام تحكم ذكي يعمل بنظام أندرويد، وتدعم الاتصال بشبكة واي فاي مع جهاز لوحي للتشغيل عن بُعد. يمكن تبديل قطبية الخرج بين الوضع الموجب والسالب والوضع المتناوب بين الموجب والسالب. يتوفر خرج نبضي مستمر ومستقر للتشغيل لفترات طويلة، ما يلبي متطلبات الاختبار لمختبرات الاعتماد ومعاهد البحوث ومصنعي الطائرات. تتضمن هذه السلسلة من المنتجات ثلاثة نماذج لمستويات تيار خرج مختلفة. يتم حقن اقتران النبضات بواسطة محول اقتران داخلي أو خارجي بتردد 10 ميكروثانية. تُعرض المعلمات الفنية الأساسية في الجدول 1.

وفقًا لتعريف شكل الموجة في المعيار، يجب ألا تتجاوز مقاومة مصدر مولد نبضات الجهد 50 أوم، وألا يزيد زمن الصعود عن 2 ميكروثانية، وأن يزيد عرض النبضة عن 10 ميكروثانية. تحدد هذه المواصفات مباشرةً الطاقة العابرة المحقونة في منفذ الجهاز قيد الاختبار، وتُعدّ من الاعتبارات الأساسية لاختيار مولد نبضات الجهد. يمكن لسلسلة DO160-S17 إضافة نبضات الجهد مباشرةً للأجهزة المحمولة جوًا منخفضة الطاقة عبر شبكة اقتران وفصل مدمجة. أما بالنسبة للأجهزة قيد الاختبار ذات التيار العالي، فيُفضّل استخدام نماذج مزودة بمحول اقتران خارجي لضمان سعة إمداد الطاقة للدائرة الرئيسية.

إجراء تنفيذ الاختبار الكامل بناءً على مولد ارتفاع الجهد

قبل إجراء اختبار RTCA DO-160 القسم 17 الرسمي، يجب الانتهاء من تخطيط بيئة المختبر وإعداد نظام الاختبار. يتكون نظام الاختبار من مولد نبضات الجهد، ومصدر طاقة محاكاة محمول جواً، وجهاز راسم إشارة، وجهاز اختبار محمول جواً، ووحدة مراقبة. أولاً، تأكد من اجتياز مولد نبضات الجهد للمعايرة المترولوجية مع مؤشرات شكل الموجة الصحيحة. جهّز وثائق تصنيف الاختبار لجهاز الاختبار وحدد مستوى جهد الاختبار للفئة أ أو الفئة ب.

الخطوة الأولى: التحقق المبدئي من شكل الموجة. افصل الجهاز قيد الاختبار، ثم وصّل طرف خرج مولد نبضات الجهد بحمل قياسي متطابق 50 أوم. استخدم راسم الإشارة لجمع أشكال موجات الخرج في حالتي الدائرة المفتوحة والحمل المتطابق، وتحقق من زمن صعود النبضة، وعرض النبضة، ومقاومة الخرج، وسعة جهد الخرج. تأكد من أن أشكال موجات الخرج تتوافق مع تعريف شكل الموجة في القسم 17 من معيار RTCA DO-160، وسجّل معلمات ضبط المولد. يجب إعادة استخدام هذه المعلمات في الاختبارات اللاحقة دون تعديل إعدادات خرج المولد بسبب تأثير الحمل من الجهاز قيد الاختبار.

الخطوة الثانية: تركيب الجهاز قيد الاختبار والتأكد من الحالة الأساسية. ضع الجهاز قيد الاختبار المحمول جوًا وفقًا لحالة التركيب الفعلية. يتم توصيل الجهاز بمصدر طاقة محاكاة محمول جوًا عبر شبكة اقتران مولد نبضات الجهد، ويتم ضبطه على جهد التشغيل المقنن للتيار المتردد أو المستمر. فعّل جميع وظائف الجهاز، واستخدم محطة مراقبة خارجية لجمع جميع مؤشرات الأداء مثل الاتصال والعرض والإخراج، وسجل الحالة الأساسية، وتأكد من عدم وجود أي عطل في الجهاز قيد الاختبار. وفقًا للمتطلبات القياسية، يجب توصيل مكثف سعته 10 ميكروفاراد بالتوازي مع منفذ إدخال الطاقة لتخفيف انخفاض الجهد في مصدر الطاقة الرئيسي الناتج عن نبضات الجهد المفاجئة.

الخطوة الثالثة: اختبار حقن النبضات. اضبط سعة خرج مولد نبضات الجهد وفقًا لفئة الجهاز، واختر القطبية الموجبة أو السالبة أو وضع التناوب بين الموجب والسالب. يجب ألا يتجاوز معدل تكرار النبضات الحد الأقصى المسموح به وهو 2 هرتز المحدد في المعيار، وقم بتطبيق نبضات جهد قياسية على منفذ إدخال طاقة التيار المتردد/المستمر للجهاز قيد الاختبار. أثناء الاختبار، راقب حالة تشغيل الجهاز قيد الاختبار باستمرار، ولاحظ ما إذا كان قد حدث عطل أو إعادة تشغيل أو خطأ في الاتصال أو فشل في الوظيفة. التقط بشكل متزامن أشكال موجات النبضات الفعلية عند منفذ الطاقة باستخدام راسم الإشارة. قم بتطبيق عدد كافٍ من النبضات لكل قطبية لإكمال الاختبار في جميع ظروف القطبية.

الخطوة الرابعة: إعادة التحقق بعد الاختبار. بعد الانتهاء من حقن جميع نبضات الجهد، أبقِ الجهاز قيد الاختبار قيد التشغيل، واقرأ جميع مؤشرات الأداء مرة أخرى وقارنها بسجلات خط الأساس قبل الاختبار للتحقق من تدهور الأداء. ثم أعد تشغيل الجهاز قيد الاختبار وتحقق مما إذا كان قد حدث تلف دائم في الأجهزة.

DO160-S17_مولد ارتفاع الجهد

معايير الحكم على نتائج الاختبار

بالرجوع إلى قواعد التقييم الواردة في القسم 17 من معيار RTCA DO-160، يوجد سيناريوهان لنتائج الاختبار. أولًا، بالنسبة للمعدات المحمولة جوًا الحرجة من الفئة (أ)، يجب أن يحافظ الجهاز قيد الاختبار على جميع الوظائف المحددة أثناء وبعد حقن نبضة ارتفاع الجهد. يُحظر التشغيل غير الطبيعي، ويجب ألا يحدث أي تلف دائم في الأجهزة بعد إعادة تشغيل الجهاز. ثانيًا، بالنسبة لبعض المعدات غير الحرجة من الفئة (ب)، يُسمح بحدوث اضطراب عابر لحظة وصول نبضة ارتفاع الجهد، ومع ذلك، يجب أن يستعيد الجهاز جميع وظائفه تلقائيًا بعد انتهاء النبضة دون حدوث تلف دائم في الأجهزة. في حالة حدوث عطل غير قابل للإصلاح، يُعتبر الجهاز قيد الاختبار غير متوافق مع هذا القسم. يلزم إجراء تعديل على دائرة حماية منفذ الطاقة، مثل إضافة أجهزة كبح عابرة وشبكة ترشيح للإدخال، ثم يُعاد الاختبار باستخدام مولد ارتفاع الجهد.

احتياطات الاختبار

عند إجراء اختبار القسم 17 من معيار DO-160 باستخدام مولد نبضات الجهد، يُرجى عدم تعديل إعدادات المولد بشكل عشوائي لتعويض تشوه شكل الموجة الناتج عن الجهاز قيد الاختبار. يُعد تشوه شكل الموجة الناتج عن مقاومة دخل الجهاز قيد الاختبار جزءًا من ظروف الاختبار الفعلية، ويجب أن يحتفظ المولد بالمعايير من مرحلة التحقق المسبق دون تغيير. في الوقت نفسه، يجب أن يتوافق اختيار شبكة الربط مع تيار تشغيل الجهاز قيد الاختبار. يمكن للمعدات المحمولة جوًا منخفضة الطاقة استخدام معيار DO160-S17 المزود بشبكة ربط مدمجة. أما إلكترونيات الطيران عالية الطاقة، فيجب اختيار طرازات مزودة بمحول ربط خارجي لتجنب انحراف نتائج الاختبار أو تلف المعدات الناتج عن زيادة الحمل على التيار. يتيح التحكم عن بُعد عبر تقنية الواي فاي للمشغلين البقاء بعيدًا عن طرف إخراج نبضات الجهد العالي، مما يُحسّن سلامة التشغيل للاختبارات المستمرة طويلة الأمد.

خاتمة

القسم 17 من RTCA DO-160 اختبار ارتفاع الجهد يُعدّ مولد نبضات الجهد عنصرًا أساسيًا في شهادة صلاحية الطيران للأجهزة الإلكترونية المحمولة جوًا. وباعتباره الأداة الرئيسية في نظام الاختبار بأكمله، فإن دقة شكل الموجة وقدرة الاقتران لمولد نبضات الجهد تؤثر بشكل مباشر على صحة نتائج الاختبار. LISUN يُحاكي مولد نبضات الجهد العالي DO160-S17 بدقةٍ تامةٍ نبضات الجهد العالي العابرة المحددة في معايير الطيران. ويمكن استخدامه لاختبار مناعة الجهد العالي على منافذ الطاقة AC/DC في معدات الطيران المدني والإلكترونيات العسكرية التي تتبنى هذا المعيار. كما يُحاكي تداخلات الجهد العالي العابرة الناتجة عن تبديل أحمال قضبان التوزيع في الطائرات وعمليات المرحلات، ويتحقق من قدرة المعدات المحمولة جواً على مقاومة الصدمات العابرة في خطوط الطاقة في بيئة المختبر مسبقاً، ويكشف عن عيوب تصميم الأجهزة، مما يُوفر قيمة هندسية كبيرة لتحسين موثوقية المعدات الإلكترونية في مجال الطيران.