המאה ה-21 מציגה שיפורים והמצאות טכנולוגיות הנראים על בסיס שבועי, מגמה זו מובטחת להימשך ויחד איתה אנו שואפים לתחושת ביטחון בכל זמן נתון, החל מאפליקציות בטלפונים החכמים, ציוד חשמלי ואלקטרוני בנמלי-התעופה, מוניטור לתינוק, זיהוי גישה אלקטרוני למתקנים בתעשייה, אבטחת מידע, קרינה ואיכות-הסביבה. אנו מנסים לכסות את כל הרבדים בחיינו, אבל איומים תמיד קיימים ויכולים לצוץ במקום ובזמן שהכי לא ציפינו.
איור 1. השפעה הדדית של קרינה בין 2 גופים אלקטרונים E- שדה חשמלי H-שדה מגנטי
יישום סטנדרטים במסחר ותעשיה התקבעו כבעלי חשיבות גבוהה כבר במהלך המהפכה התעשייתית במאה ה-19. ברבות השנים חשיבותם הלכה וגדלה בכל מחזור החיים של המוצר – מתכנון ראשוני ועד ייצור, אבטחת איכות, אריזה ומשלוח. בתחום הנדסת חשמל ואלקטרוניקה, באירופה, ארצות-הברית ובחלק ממדינות המזרח, מוצרים אינם יכולים להימכר אם אינם עומדים בתקנים הנדרשים. תקנים עבור מוצרי טלקומוניקציה נכתבו על-ידי גופי תקינה כמו IEC , FCC ,ANSI… הוגדרו דרישות סף שכל מוצר צריך לעמוד בהן לפני קבלת אישור התאמה (Compliance). יצרנים מעמידים דרישות מחמירות על מנת להבטיח עמידה בדרישות התקן. קבלת אישור התאמה למוצר מגיעה לאחר סדרת בדיקות אשר מסתימות ללא כשלים וחריגות. דרישות לעמידה בתקנים מגיעות מהלקוח ופעמים רבות מהיצרן עצמו בשאיפה להציג מוצר איכותי ואמין, תהא הסיבה אשר תהיה כל הציוד צריך להיות מתוכנן בקפידה ולעבוד בצורה תקינה, רציפה ובטוחה. במונחים של אות והספק אנו מתייחסים לקשרי הגומלין של הרכיבים בתוך המוצר עצמו, בתחום ה-Electromagnetic Compatibility () אנו מתייחסים להשפעה ההדדית בין המוצר עצמו לבין המרחב האלקטרוני סביבו. המגמה הטכנולוגית של הקטנת גודל האותות והרכיבים בעולם האלקטרוניקה, במיוחד בתחום המיקרו-מעבדים, מגדילים את הפגיעות של מוצרים ומערכות כשהיחס בין הרכיב לאות הולך ומאתגר את המהנדסים.
איור 2. גאומטריה של פינות
בדיקות עמידה בתקן עבור מוצרי אלקטרוניקה כוללות:
מבחני פליטה (Radiation) – מבטיחים שהמוצר לא פולט קרינה אלקטרומגנטית מזיקה סביבו, בתקשורת וקווי הולכה.
בדיקות חסינות (Immunity) – מבטיחות שהמוצר אינו מושפע מהפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) בסביבה.
בדיקות בטיחות (Safety) – מבטיחות שהמוצר לא עלול ליצור כשל בטיחותי הנובע מקצר, הלמים ושקיעות מתח, התחממות..
מתקנים רבים מורכבים מעשרות ואף מאות מערכות שונות אשר עובדות כל אחת באופן עצמאי. הפרעות אלקטרומגנטיות עלולות להשפיע על תפקוד ציוד רפואי, מערכות ברכב או במטוס, לשבש פעולה תקינה של ציוד ולגרום לתאונות. בתהליך מהשלב הראשוני עד למוצר מוגמר אצל הלקוח נשאף לתכנן מוצר שיעבור בדיקות תקינה בפעם הראשונה, עמידה בדרישות בינלאומיות במינימום זמן והוצאות. הישענות על ציוד מתקדם יעזור לחברות בתעשייה להתמקד בתכנון המוצר ויפחית במידה רבה זמן ומשאבים בהסדרה ובירוקרטיה לדרישות לפי קהל היעד והשימוש במוצר. בדיקות למוצר המיועד לשימוש בסביבה תעשייתית יהיו פחות מחמירות בדרך כלל מאשר מוצר המיועד לשימוש בסביבת מגורים. מוצרים רפואיים המושתלים בגוף האדם ופועלים 24/7 נדרשים לתקנים מחמירים יותר ממוצרים רפואיים מחוצה לו ובעלי שימוש בתדירות פחותה.
דוגמא לטיפ תכנוני להפחתת הקיבוליות:
מעבר פינות ב-° 90 יכול להוות נקודה בה יש אי-רציפות בעכבה עקב רוחב נקודתי גדול בשטח חתך המוליך (עד 2) לעומת החלק הישר, מצב זה גורם לירידה נקודתית באימפדנס ועליה נקודתית בקיבוליות, על מנת להימנע מתופעה זו מומלץ להשתמש בפינות בעלות זווית של ° 45 או מעוגלות. חשוב לציין, שבפועל תופעת הפינות רלוונטית יותר לתחום ה-RF, כלל אצבע מדבר על Rise Time באזור ומטה.
מהנדסי פיתוח ואנשי EMC מודעים לעלויות הנדרשות בעבור ביצוע בדיקות תקינה ועל ההשלכות בדחיית שחרור מוצר ללקוח או לשוק במקרה של אי עמידה בבדיקות ההתאמה. המוצר המוגמר חייב לעמוד בבדיקות שייעשו במעבדות מוסמכות בלבד. מערכות בדיקות תקינה מבית California Instruments מביאות פריצת דרך במונחים של טכנולוגיה, פשטות השימוש וכדאיות כלכלית. ביצוע בדיקות קדם תקינה (Pre Compliance) לאורך שלבי הפיתוח מאפשרות לעלות על בעיות ושאר “מחלות ילדות” In house. בדיקות אלה חוסכות ביקורים במעבדות בדיקה, שעות צוות הנדסה, חומרי גלם וזמן יצור, המתנה למועד נוסף במעבדה לאחר תיקון (לא בהכרח אחרון) לקויות ועוד. מלבד תועלות אלו בראש ובראשונה מדובר בספקי-כח AC ו-DC לשימוש ביישומי הנדסה רבים וייחודיים בעזרת תוכנה ייעודית המתאימה גם לבדיקות אוטומטיות, יכולת לבנות אות ברזולוציה של 1msec, סימולציה של הרמוניות עד הרמוניה 50′, תדרים , Output Ripple… חברות רבות ומעבדות התקינה בישראל ובעולם נהנות ממשפחות המוצרים, דו”חות המופקים מכלים אלו מוכרים ובעלי ערך בינלאומי.
דרישות רבות עולות עבור תקני:
ציוד נוסף שיגדיל את הסיכויים לעבור בדיקות תקינה בפעם הראשונה: ESD Simulator, נתח אותות ספקטרליים (Spectrum Analyzer), .
תופעות מעבר חשמליות מהירות (Electrical Fast Transient) הן בין הסיבות הנפוצות להפרעות במעגלים אלקטרוניים, נובעות מפעולות מיתוג אלקטרו-מכאני, מנועים ורכיבי חלוקת הספק. בדיקות פריצת מתח (Bursts) לתקן 61000-4-4 IEC/EN עם ציוד מתקדם בעל יכולת להוציא אימפולס בפורמטים שונים נורמלי, מתמשך, אקראי. שליטה אוטומטית בפונקציות מעבר, בתדר, אמפליטודה ופרמטרים נוספים, תצוגה גרפית ברורה ואינטואיטיבית של הבדיקות מאפשרת לעלות ולתעד בקלות נקודות כשל. כלי עבודה שכזה מספק פתרון מצוין ומקדם את המוצר בשלב האבטיפוס לרמה הנדרשת.
לדוגמא AXOS8 של חברת Haefely יכול לספק ביצועים:
7kV Surge Combination Wave
7kV Ring Wave
7kV Telecom Wave 10/700us
AC/DC Voltage Dips & Interrupts
Pulsed Magnetic Field tests
אחרית דבר
מאמר זה סיכם בקצרה את החשיבות והקווים המנחים בכל הנוגע לתקינה במוצרים טכנולוגיים. היתרונות ההנדסיים והכדאיות הכלכלית בביצוע בדיקות התאמה מקדימות לפני הגעה למעבדות המוסמכות. שימת דגש על נושא זה יכול לעשות הבדל משמעותי ביכולת של חברה להשיק מוצרים חדשים ולשווקם כמוצרים איכותיים מהשורה הראשונה בעולם בתחומם.
הכותב הינו מהנדס מכירות בחברת
שני-טק.
