〰️ Próba Fc — wibracje sinusoidalne — PN-EN 60068-2-6

Elektronika i EMC PN-EN 60068-2-6

Przegląd

TA NORMA NIE MÓWI, JAK OSTRA MA BYĆ PRÓBA — MÓWI, JAK JĄ PROWADZIĆ. To jest najważniejsza rzecz dla czytelnika, który widzi w zakresie akredytacji wiersz „badanie wibracji sinusoidalnych wg PN-EN 60068-2-6" i chce wiedzieć, co dokładnie zostało zbadane. Odpowiedź brzmi: z samego numeru normy tego nie wiadomo.

ZAKRES, PRZYTOCZONY Z TEKSTU NORMY (rozdział 1): „This part of IEC 60068 gives a method of test which provides a standard procedure to determine the ability of components, equipment and other articles, hereinafter referred to as specimens, to withstand specified severities of sinusoidal vibration." Słowo rozstrzygające to SPECIFIED — ostrość jest ZADANA z zewnątrz, a norma daje procedurę jej zadania i sprawdzenia. CEL PRÓBY, z tego samego rozdziału: „to determine any mechanical weakness and/or degradation in the specified performance of specimens and to use this information, IN CONJUNCTION WITH THE RELEVANT SPECIFICATION, to decide upon the acceptability of the specimens". Czyli sama norma nie rozstrzyga nawet o zaliczeniu — rozstrzyga o nim specyfikacja wyrobu, czytana razem z wynikiem. WSTĘP MÓWI TO WPROST: „The relevant specification writer is expected to choose the testing procedure and values appropriate to the specimen and its use." Załączniki B i C (informacyjne) podają PRZYKŁADY ostrości — B dla elementów, C dla urządzeń — czyli propozycje do wyboru, a nie wymagania.

POMIAR NA TEKŚCIE, KTÓRY POKAZUJE SKALĘ TEGO ODESŁANIA: we fragmencie normy, który przeczytaliśmy (15 stron wydania IEC 60068-2-6:2007), zwrot „the relevant specification" występuje 21 razy. Prawie każde rozstrzygnięcie, które czytelnik chciałby znaleźć w normie — stan próbki, sposób mocowania, ostrość, kryterium zaliczenia, co ma trafić do sprawozdania — jest w niej odesłane do dokumentu wyrobu. CO Z TEGO WYNIKA PRAKTYCZNIE: wiersz zakresu akredytacji powołujący samą PN-EN 60068-2-6 opisuje TECHNIKĘ, a nie badanie. Żeby wiedzieć, co zbadano, trzeba znać drugi dokument — normę wyrobu albo specyfikację zamawiającego — i to on podaje pasmo częstotliwości, amplitudę, liczbę cykli i osie.

CO NORMA JEDNAK ROZSTRZYGA SAMA — i tego specyfikacja wyrobu nie zmienia bez wyraźnego zapisu: • PRZEMIATANIE: „The sweeping shall be continuous and the frequency shall change exponentially with time. The sweep rate shall be one octave per minute with a tolerance of ±10 %" (pkt 4.1.6). Prędkość jednej oktawy na minutę jest więc cechą METODY, nie ostrości. • RUCH POPRZECZNY: amplituda w osi prostopadłej do zadanej nie przekracza 50 % amplitudy zadanej do 500 Hz i 100 % powyżej 500 Hz; dla małych próbek specyfikacja może ograniczyć tę wartość do 25 % (pkt 4.1.2.1). • TOLERANCJE AMPLITUDY: sygnał sterujący w punkcie odniesienia ±15 %, w punktach kontrolnych ±25 % do 500 Hz i ±50 % powyżej (pkt 4.1.4.1 i 4.1.4.2). Tolerancje te OBEJMUJĄ błędy aparatury. • TOLERANCJE CZĘSTOTLIWOŚCI przy wytrzymałości przez przemiatanie: ±0,05 Hz do 0,25 Hz; ±20 % od 0,25 Hz do 5 Hz; ±1 Hz od 5 Hz do 50 Hz; ±2 % powyżej 50 Hz (pkt 4.1.5.1). • ZNIEKSZTAŁCENIE SYGNAŁU: o ile specyfikacja nie stanowi inaczej, tolerancja sygnału nie przekracza 5 % (pkt 4.1.3), przy czym pomiar obejmuje częstotliwości do 5 000 Hz albo pięciokrotności częstotliwości wymuszenia — tej z nich, która jest mniejsza.

PUŁAPKA, KTÓRĄ NORMA SAMA WSKAZUJE: „CYKL PRZEMIATANIA" ZNACZY CO INNEGO W NORMIE I W PODRĘCZNIKU APARATURY. Definicja 3.4 brzmi: „traverse of the specified frequency range once in each direction, for example 10 Hz to 150 Hz to 10 Hz" — czyli przejście pasma W OBIE STRONY. Zaraz po niej norma stawia uwagę: „Manufacturers' handbooks for digital sine control systems often refer to a sweep cycle as f1 to f2, and not f1 to f2 to f1." Ta sama liczba „10 cykli" znaczy więc w normie dwadzieścia przejść pasma, a w podręczniku sterownika dziesięć. Sprawozdanie, które podaje samą liczbę cykli bez wskazania, według której definicji ją liczono, nie pozwala odtworzyć czasu trwania próby.

CZEGO W TYM WPISIE NIE PODAJEMY: tablicy A.1 („Number of sweep cycles and associated endurance times per axis") ani tablic B.1, C.1 i C.2 z przykładami ostrości. Przeczytaliśmy fragment normy obejmujący rozdziały 1–4; załączników nie mieliśmy, więc żadnej liczby z nich nie przytaczamy.

Zasada metody

Próbkę mocuje się na stole wzbudnika i poddaje drganiom sinusoidalnym o zadanym paśmie częstotliwości i zadanej amplitudzie — przemiatanym w sposób ciągły ze stałą prędkością jednej oktawy na minutę albo utrzymywanym na częstotliwości ustalonej. Ruch kontroluje się sygnałem z przetworników w punktach kontrolnych i w punkcie odniesienia, utrzymując go w tolerancjach normy. Osłabienie mechaniczne i pogorszenie właściwości próbki ocenia się przez pomiary początkowe, pośrednie i końcowe, a o zaliczeniu rozstrzyga specyfikacja wyrobu.

Zastosowania

• Wyroby narażone w transporcie lub w pracy na drgania o charakterze harmonicznym, pochodzące od mas wirujących, pulsujących lub drgających
• Elementy elektroniczne i podzespoły — ocena osłabienia mechanicznego oraz kategoryzacja na podstawie wytrzymanej ostrości
• Urządzenia zabudowane w pojazdach, maszynach mobilnych i na statkach
• Wyposażenie kolejowe oraz urządzenia systemów alarmowych, gdzie normy wyrobu powołują tę próbę jako składową programu badań
• Badanie zachowania dynamicznego wyrobu — wyznaczanie częstotliwości krytycznych i rezonansów
• Wyroby badane w opakowaniu — norma rozróżnia próbkę bez opakowania (test specimen) od wyrobu z opakowaniem, gdzie próbką jest całość

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 60068-2-6:2008 (wersja angielska; wprowadza EN 60068-2-6:2008 [IDT], IEC 60068-2-6:2007 [IDT])

Tytuł (PL)

Badania środowiskowe — Część 2-6: Próby — Próba Fc: Wibracje (sinusoidalne)

Title (EN)

Environmental testing — Part 2-6: Tests — Test Fc: Vibration (sinusoidal)

Procedura krok po kroku

1. Ustalenie ostrości z drugiego dokumentu

   Przed próbą odczytuje się ze specyfikacji wyrobu: pasmo częstotliwości, amplitudę, liczbę cykli lub czas trwania, osie i stan próbki. Bez tego dokumentu próby nie da się zadać — norma tych wartości nie zawiera.

2. Pomiary początkowe

   Próbkę ogląda się i sprawdza elektrycznie oraz mechanicznie w zakresie wymaganym przez specyfikację.

3. Mocowanie próbki

   Próbkę mocuje się zgodnie z IEC 60068-2-47. Punkty mocowania mają poruszać się zasadniczo w fazie i po prostych równoległych liniach.

4. Badanie odpowiedzi na wibracje (jeśli wymagane)

   Przemiatanie rozpoznawcze służy wyznaczeniu częstotliwości krytycznych — takich, przy których występuje wadliwe działanie, pogorszenie właściwości albo rezonans mechaniczny. Prędkość przemiatania może tu być inna niż przy próbie wytrzymałościowej.

5. Próba wytrzymałościowa

   Wytrzymałość realizuje się przez przemiatanie pasma albo na częstotliwościach ustalonych — w tym drugim przypadku zwykle na wyznaczonych wcześniej częstotliwościach krytycznych, także z przemiataniem ograniczonym w paśmie 0,8–1,2 częstotliwości krytycznej.

6. Kontrola ruchu w trakcie próby

   Amplitudę utrzymuje się w tolerancjach ±15 % w punkcie odniesienia i ±25 % (do 500 Hz) w punktach kontrolnych; ruch poprzeczny nie przekracza 50 % amplitudy zadanej do 500 Hz.

7. Pomiary pośrednie

   Jeżeli specyfikacja tego wymaga, sprawdza się działanie próbki w trakcie narażenia — norma określa, że ich zakres i chwile wyznacza specyfikacja.

8. Pomiary końcowe i ocena

   Po próbie powtarza się oględziny i sprawdzenia. Wynik ocenia się RAZEM ze specyfikacją wyrobu: norma dostarcza informacji o osłabieniu i pogorszeniu właściwości, ale o dopuszczalności rozstrzyga dokument wyrobu.

9. Zapis w sprawozdaniu razem z ostrością

   W sprawozdaniu podaje się zadaną ostrość, rzeczywiste warunki próby, użytą definicję cyklu przemiatania oraz — jeżeli wystąpił ponadnormatywny ruch poprzeczny lub obrotowy — jego wartość.

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Wzbudnik i oprzyrządowanie w ruchu — dostęp do stołu wyłącznie przy zatrzymanym układzie, próbka i osprzęt zabezpieczone przed odrzuceniem
• Poziom dźwięku przy dużych amplitudach i niskich częstotliwościach bywa wysoki — ochrona słuchu przy stanowisku
• Duże i ciężkie próbki mogą wzbudzać niezamierzony ruch obrotowy stołu — norma nakazuje ustalić dopuszczalny poziom w specyfikacji i zapisać osiągnięty
• Rezonanse przy częstotliwościach krytycznych prowadzą do gwałtownego wzrostu amplitudy — układ zabezpieczenia nadmiarowego utrzymywany w gotowości
• Wzmacniacz mocy i chłodzenie wzbudnika pozostają pod napięciem przez cały czas próby

Najczęstsze pytania