كيفية اختيار نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي المتوافق تمامًا مع معايير CISPR 16-1-1 لأجهزة استقبال التوافق الكهرومغناطيسي

الملخص
أصبح التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) شرطًا إلزاميًا لدخول المنتجات الكهربائية والإلكترونية إلى السوق. وباعتباره الوحدة الأساسية لنظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي، فإن أداء مستقبل التوافق الكهرومغناطيسي يحدد بشكل مباشر صحة نتائج اختبار التداخل الموصل والمشع. يُعدّ معيار CISPR 16-1-1 المعيار الدولي الأساسي لأجهزة قياس التشويش اللاسلكي، والذي تم تحويله في الصين إلى معيار GB/T 6113.101-2021. ويفرض هذا المعيار قيودًا إلزامية على المؤشرات الرئيسية للمستقبل، بما في ذلك عرض النطاق الترددي، وأنماط الكاشف، واستجابة النبض، ومقاومة الإدخال. LISUN EMI-9KB نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي الموصل والمشع، توضح هذه الورقة النقاط الفنية التي يجب اتباعها وفقًا لمعيار CISPR 16-1-1 أثناء اختيار نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي، وتحلل أبعاد التقييم بما في ذلك أجهزة الاستقبال، والملحقات الداعمة، ووظائف البرامج، وتصميم الحماية الشاملة للنظام، وتقدم ميزات المنتج وتطبيقات الصناعة لنظام اختبار التداخل الموصل والمشع من سلسلة EMI-9K، وتوفر مرجعًا لمختبرات البحث والتطوير في الشركات، وأقسام مراقبة الجودة، ومؤسسات الاختبار الخارجية لبناء منصات اختبار التوافق الكهرومغناطيسي.

المقدمة

تُصدر العديد من مصادر الطاقة ذات التبديل، والمحركات، والدوائر الرقمية عالية السرعة الموجودة داخل المنتجات الكهربائية والإلكترونية الحديثة إشارات تداخل كهرومغناطيسي أثناء التشغيل. وينقسم هذا التداخل إلى نوعين: التداخل الموصل الذي ينتشر عبر خطوط الطاقة والإشارة، والتداخل المشع الذي ينتقل عبر الفضاء. وقد يؤدي التداخل الكهرومغناطيسي المفرط إلى خلل في تشغيل المعدات الإلكترونية المحيطة، بل وقد يُسبب مخاطر على السلامة. لذا، قبل طرح أي منتج في السوق، يجب أن تخضع معدات تكنولوجيا المعلومات، والأجهزة المنزلية، وأجهزة الإضاءة، وغيرها من المنتجات لاختبارات التوافق الكهرومغناطيسي (EMI) لضمان استيفائها للحدود التنظيمية للتوافق الكهرومغناطيسي في البلدان والمناطق المعنية.

يميل العديد من المشترين إلى التركيز فقط على تغطية التردد عند اختيار نظام اختبار EMIيتجاهلون ما إذا كان جهاز الاستقبال متوافقًا تمامًا مع مواصفات CISPR 16-1-1. ويستخدمون عن طريق الخطأ أجهزة تحليل الطيف العادية كأجهزة استقبال EMI معتمدة. إن ثابت زمن الكشف شبه الذروي وخصائص استجابة النبض لأجهزة تحليل الطيف العامة مناسبة فقط لاختبارات ما قبل الامتثال الأولية في مرحلة البحث والتطوير، ولا يمكن استخدامها لاختبارات اعتماد الامتثال الرسمية. LISUN صُمم نظام اختبار التداخل الموصل والمشع من سلسلة EMI-9K خصيصًا لقياس التداخل الموصل (المنتشر عبر خطوط الطاقة/الإشارة) والتداخل المشع (المنتشر في الفضاء) الناتج عن المنتجات الكهربائية والإلكترونية أثناء التشغيل. يوفر هذا النظام دعمًا تقنيًا شاملًا لاختبارات التوافق الكهرومغناطيسي وتحديد مصادر التداخل. تعتمد سلسلة EMI-9K تصميمًا هيكليًا مغلقًا بالكامل مع استخدام مواد عالية التوصيلية للهيكل، مما يوفر أداءً ممتازًا في الحماية ويحل مشكلة التداخل الذاتي بشكل جذري. يُستخدم هذا النظام على نطاق واسع من قبل المصنّعين ومراكز البحث والتطوير ومؤسسات الاختبار الخارجية في مجالات مثل معدات تكنولوجيا المعلومات والأجهزة المنزلية ومنتجات الإضاءة. يمكنه تحديد مشكلات تجاوز حدود التداخل الكهرومغناطيسي بسرعة، مثل ضوضاء مصدر الطاقة التبديلية والتداخل المشع للمحركات، مما يساعد المنتجات على اجتياز شهادة التوافق الكهرومغناطيسي، ويمنع أعطال المعدات أو مخاطر السلامة الناجمة عن التداخل. يتوافق النظام بأكمله مع معايير منتجات متعددة بما في ذلك GB 17743 و GB 4343.1 و GB/T 9254.1 و CISPR 15 و CISPR 14-1، مما يفي بمتطلبات الاختبار للحصول على شهادة 3C المحلية بالإضافة إلى مشاريع شهادات CE و FCC الخارجية.

EMI-9KB استقبال اختبار EMI

القيود الفنية الأساسية لمعيار CISPR 16-1-1 لنظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي

يحدد معيار CISPR 16-1-1:2019 سلسلة من المواصفات الإلزامية غير القابلة للتفاوض لأجهزة استقبال اختبار التوافق الكهرومغناطيسي. فيما يتعلق بعرض نطاق القياس، يُحدد المعيار ثلاثة قطاعات لعرض نطاق قياس التردد المتوسط ​​-6 ديسيبل: 200 هرتز للنطاق من 9 كيلوهرتز إلى 150 كيلوهرتز، و9 كيلوهرتز للنطاق من 150 كيلوهرتز إلى 30 ميجاهرتز، و120 كيلوهرتز للنطاق من 30 ميجاهرتز إلى 1000 ميجاهرتز. تتوافق عروض النطاق المختلفة مع ثوابت زمن الشحن والتفريغ المقابلة لضمان دقة قياس إشارات التشويش النبضي. بالنسبة لأنماط الكشف، يجب أن يدعم الجهاز الكشف عن الذروة (PK) وشبه الذروة (QP) والمتوسط ​​(AV). يُعد الكشف عن شبه الذروة بالغ الأهمية لاختبارات شهادة التوافق الكهرومغناطيسي، إذ يجب أن يتوافق ثابت زمنه بدقة مع المعيار ليعكس بدقة التأثير الفعلي للتشويش اللاسلكي على أجهزة استقبال البث.

يحدد المعيار مقاومة دخل منفذ الترددات اللاسلكية المقدرة بـ 50 أوم لجهاز الاستقبال، ويحدد نسبة الموجة الموقوفة للجهد عند استخدام تروس التوهين المختلفة لتقليل أخطاء القياس الناتجة عن انعكاس إشارة الترددات اللاسلكية. كما يُعدّ كل من استجابة النبضة ودقة القياس من عناصر التقييم الإلزامية. بالنسبة لإشارات التداخل النبضي المتكرر، يجب أن يضمن الجهاز أن تكون أخطاء القياس ضمن النطاق المحدد. ستؤدي استجابة النبضة غير المطابقة مباشرةً إلى نتائج اختبار مشوهة للتداخل المتقطع. بالإضافة إلى جهاز الاستقبال نفسه، يشتمل نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي الكامل على شبكة تثبيت مقاومة الخط (LISN)، وشبكة اقتران وفصل CDNE، ومحول عزل، وكابلات اختبار، ومكونات داعمة أخرى. يجب أن تتوافق هذه الملحقات أيضًا مع متطلبات المعيار. حتى لو كان جهاز الاستقبال نفسه مطابقًا للمواصفات، فإن مؤشرات الملحقات غير المؤهلة ستؤدي إلى إبطال نتائج اختبار النظام بأكمله. لا يمكن إغفال أداء الحماية الذاتية للجهاز أيضًا. يسمح عدم كفاية حماية هيكل جهاز الاستقبال باختلاط الضوضاء الكهرومغناطيسية الناتجة عن الجهاز نفسه مع الإشارات قيد الاختبار، مما يرفع مستوى ضوضاء النظام ويمنع التحديد الدقيق لإشارات التشويش منخفضة المستوى.

مقارنة تكوين الأجهزة LISUN نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي من سلسلة EMI-9K

استخدم LISUN تتضمن سلسلة EMI-9K أربعة طرازات: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS و EMI-9KC، مستهدفة نطاقات تردد اختبار مختلفة ومستويات ميزانية متنوعة. EMI-9KA يغطي بشكل أساسي نطاق التردد من 9 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز وهو مناسب فقط للاختبارات الأولية للاضطرابات الموصلة في خطوط الطاقة؛ EMI-9KB يغطي نطاق الترددات من 9 كيلو هرتز إلى 300 ميجا هرتز، ويدعم كلاً من الاختبارات الموصلة والاختبارات المشعة ذات الترددات المنخفضة إلى المتوسطة، وهو مثالي لأبحاث وتطوير الشركات الصغيرة والمتوسطة وعمليات الفحص قبل الامتثال؛ EMI-9KBتم تجهيز S بمحددات مسبقة ثابتة ثنائية المراحل لتحسين رفض الترددات المتوسطة؛ EMI-9KC يصل ترددها إلى 1000 ميجاهرتز، وتتضمن مُحدِّدات تتبع تلقائية قابلة للبرمجة وملحقات CDNE لإجراء اختبارات اعتماد كاملة للتوصيل والإشعاع، بما يفي بمتطلبات الاختبار الصارمة لمختبرات الاختبار الخارجية. جميع الطرازات مزودة بهيكل حماية عالي التوصيلية مغلق بالكامل لكبح الضوضاء الداخلية للجهاز. يتضمن البرنامج مكتبات حدود للمعايير الوطنية والدولية الرئيسية، ويدعم أوضاع القياس اليدوي والمسح التلقائي والقياس بنقطة ثابتة والقياس بالمسح. يتوافق برنامج الكمبيوتر باللغتين الصينية والإنجليزية مع أنظمة التشغيل من ويندوز 7 إلى ويندوز 11، ويمكنه تصدير تقارير اختبار التوافق الكهرومغناطيسي كاملة. يوضح الجدول أدناه مقارنة المعايير الفنية الأساسية لهذه السلسلة:

أبعاد إضافية للتقييم الشامل عند اختيار نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي

بعد التأكد من استيفاء جهاز استقبال التداخل الكهرومغناطيسي للمعايير الأساسية لمعيار CISPR 16-1-1، يتعين على المستخدمين إجراء تقييم شامل يجمع بين أنواع المنتجات قيد الاختبار، وموقع المختبر، ومتطلبات التوسع المستقبلي. أولًا، تحديد نطاق تردد الاختبار المطلوب. إذا كانت الاختبارات المطلوبة تقتصر على اختبارات التداخل الموصل عبر خطوط الطاقة للأجهزة المنزلية والمصابيح، فإن نطاق 9 كيلوهرتز - 30 ميجاهرتز يفي بالمتطلبات الأساسية. أما إذا كانت هناك حاجة لاختبارات التداخل الموصل والإشعاعي الفضائي، فينبغي اختيار طرازات كاملة النطاق بتردد 300 ميجاهرتز أو 1000 ميجاهرتز. ثانيًا، مراعاة إمكانية توسيع نطاق ملحقات الاختبار الداعمة. يمكن تجهيز نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي اختياريًا بهوائي ثلاثي الحلقات، ومشبك امتصاص، ومسبار تيار الترددات اللاسلكية، وغرفة حماية، ومقياس مصدر موجة جيبية نقية قابل للبرمجة، وغيرها من الملحقات لسيناريوهات اختبار مختلفة، بما في ذلك اختبار الإشعاع منخفض التردد من 9 كيلوهرتز إلى 30 ميجاهرتز، واختبار تداخل الأدوات الكهربائية باستخدام طريقة مشبك الامتصاص، واختبار جهد تداخل خط الإشارة. يمكن للشركات اختيار الملحقات وفقًا لفئات منتجاتها.

تُعدّ إمكانيات البرمجيات عاملاً أساسياً لا غنى عنه. تتطلب مختبرات الاعتماد برمجيات مُدمجة بمكتبات حدود قياسية كاملة، مثل GB 17743 وCISPR15، تدعم المقارنة التلقائية بين البيانات المقاسة والحدود القياسية، وتُنشئ مباشرةً مخططات طيفية للاختبار لإخراج التقارير. تحتاج أقسام البحث والتطوير إلى وظائف تصدير بيانات الطيف الخام لتمكين المهندسين من تحديد نقاط تردد التداخل وإجراء تحليل تقويم التداخل الكهرومغناطيسي. في الوقت نفسه، يجب أن يتمتع نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي بأكمله بإمكانية التتبع القياسي. ينبغي أن تخضع أجهزة الاستقبال، وشبكات LISN، والمجسات، والهوائيات المختلفة لمعايرة دورية لتلبية متطلبات إدارة الأجهزة بموجب نظام اعتماد مختبرات CNAS. تكتفي العديد من المختبرات بمعايرة الوحدة الرئيسية لجهاز الاستقبال فقط، وتتجاهل معايرة الملحقات مثل شبكات LISN والهوائيات، مما يجعل بيانات اختبار النظام بأكمله غير صالحة قانونياً.

من الضروري أيضًا التمييز بين أدوات الفحص المسبق للامتثال وأنظمة الاعتماد الرسمية. بالنسبة لمرحلة البحث والتطوير للمنتج، فإن النطاق المتوسط EMI-9KB يمكن اعتمادها للفحص الأولي للكشف عن مشاكل تجاوز الحدود مثل ضوضاء مصدر الطاقة التبديلية والتداخل الإشعاعي للمحرك، ولإجراء التصحيح والتحسين الكاملين على المرشحات والتأريض وتصميم لوحة الدوائر المطبوعة في مرحلة النموذج الأولي. وتفضل مؤسسات الاختبار الخارجية النطاق الكامل. EMI-9KC هذا النموذج يفي تمامًا بجميع شروط اختبارات اعتماد مختلف المنتجات. كما يتطلب التصميم الهيكلي للحماية الذاتية للجهاز فحصًا دقيقًا. فالهيكل المغلق بالكامل ذو الموصلية العالية يقلل من مستوى ضوضاء الجهاز ويمنع تداخله الذاتي مع نتائج اختبار العينات.

القيمة الصناعية العملية لنظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي

يُستخدم نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMI) على نطاق واسع في معدات تكنولوجيا المعلومات، والأجهزة المنزلية، ومصابيح الإضاءة، والأدوات الكهربائية، وغيرها من الصناعات. في قطاع معدات تكنولوجيا المعلومات، يُستخدم النظام لإجراء اختبارات التوصيل والإشعاع لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والشواحن، ومحطات الإرساء، وغيرها من المنتجات، وذلك لفحص الضوضاء عالية التردد الناتجة عن مصادر الطاقة. أما في صناعات الأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية، فيكشف النظام عن اضطرابات النبضات الناتجة عن شرارات فرش المحركات ودوائر القيادة. وفي صناعة الإضاءة، تُجرى اختبارات التشويش على مصابيح LED ومصادر طاقة القيادة وفقًا لمعياري GB 17743 وCISPR15 لمنع المصابيح من التداخل مع اتصالات أجهزة المنزل الذكية. خلال مرحلة البحث والتطوير، يستخدم المهندسون نظام اختبار التوافق الكهرومغناطيسي لتحديد مصادر التداخل وتقصير دورات تصحيح التوافق الكهرومغناطيسي. وفي مراقبة جودة الإنتاج، يُستخدم النظام لفحص العينات لمراقبة اتساق التوافق الكهرومغناطيسي للمنتجات المنتجة بكميات كبيرة. وتستخدم منظمات خارجية أنظمة متوافقة لإصدار تقارير الاختبار ودعم المنتجات للحصول على شهادة 3C المحلية، بالإضافة إلى شهادات CE وFCC الخارجية. إذا تم تجاهل قيود معيار CISPR 16-1-1 أثناء الاختيار واستخدام أدوات غير متوافقة للاختبار، فقد ينجح تصحيح الاختبار الذاتي بينما تفشل اختبارات اعتماد الطرف الثالث، مما يؤدي إلى تأخيرات في المشروع وزيادة تكاليف الاعتماد.

خاتمة

اختيار متوافق نظام اختبار EMI لا يمكن الاكتفاء بمعايير التردد وحدها كمعيار وحيد. يجب اعتماد معيار CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021) كأساس جوهري. يحتاج المستخدمون إلى التحقق من أوضاع كاشف جهاز الاستقبال، وعرض نطاق التردد المتوسط، واستجابة النبضة، ونسبة الموجة الموقوفة (VSWR)، وأداء حماية الجهاز، بالإضافة إلى تقييم شبكة LISN، وشبكة CDNE، والهوائيات، وغيرها من الملحقات الداعمة الكاملة، ووظائف إعداد التقارير البرمجية، وقدرة التتبع القياسي. LISUN يتضمن نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي EMI-9K، الذي يقيس التداخل الموصل والمشع، نماذج متعددة متدرجة، متوافقة تمامًا مع المواصفات الفنية لمعيار CISPR 16-1-1، ويمكن تكييفه مع متطلبات الاختبار المختلفة في أقسام البحث والتطوير بالشركات، ومراقبة جودة المصانع، ومختبرات الاعتماد الخارجية. يساعد نظام اختبار التداخل الكهرومغناطيسي المتوافق تمامًا الشركات على تحديد مخاطر التداخل الكهرومغناطيسي الخفية في المراحل المبكرة من تطوير المنتج، وتحديد مصدر التداخل وتصحيحه، وضمان اجتياز المنتجات بسلاسة لشهادة التوافق الكهرومغناطيسي، وتجنب أعطال المعدات ومخاطر دخول السوق الناتجة عن التداخل الكهرومغناطيسي بعد طرح المنتج في السوق.