デジタルマルチメータ,オシロスコープなどの感受性の高い計測器のEMC規格は何か!

*デジタルマルチメータ,オシロスコープなどの感受性の高い計測を行う計測器のEMC規格は、IEC 61326-2-1である。


デジタルマルチメータ
・機器の例としては、オシロスコープ、ロジックアナライザ、スペクトラムアナライザ、ネットワークアナライザ、アナログ機器、デジタルマルチメータ(DMM)、ボードテストシステムなどが該当する。

・製造者が使用上・機能上からEMC保護ができない試験・測定回路(機器の内部または外部,あるいはその両方)を有する機器が該当する。
・本規格(IEC 61326-2-1)は,IEC 61326-1(共通規格)より、これらの機器の固有な試験構成,運用条件,および性能基準を規定している。
・EMC指令ではEN 61326-2-1が該当する。


*本規格の個別の要求内容は以下です。


1.  5.2.4.101項: 試験・計測用のI/Oポート
  ①試験および測定用の入力ポートは、製品のエミッションおよびイミュニティ性能の測定に適さない動作状態になる場合を除き、キャップおよびショートしなければならない。
・入力信号が必要な場合は、メーカーが指定するテストリードやプローブを用いて適切な入力信号を印加すること。
・EUT の本質的な機能を評価するために必要とされない試験および測定出力ポートは、キャップおよび/ま たは終端処理されるものとする。
②静電気放電は、シールドされたポートまたはケーブル・コネクタの内部ピンではなく、「ハウジング・シールド に印加すること」とする。
・この静電気試験の例:以下のようなもの。
 BNC、D-subminiature、IEEE 488(IEC 60488)、R8232およびIEEE 1284-B(パラレルプリンタポート)など。
③注1

・試験中に入力信号を試験・計測ポートに印加するために使用しないプローブやテストリードは、接続する必要はない。
(このようなテストリードは、アプリケーションによって大きく異なり、また、カバーが取り外された機器に接続されることが多く、内部のテストポイントにアクセスするために様々な段階で分解されることがあります。接続されたテストリードは、特定の用途において、エミッションを増加させたり、イミュニティを低下させたりする可能性があるため。)
④注2
キャップとは、局所的にスクリーンやシールドで覆うこと。

2. 5.3.101項: 動作条件
・(1)バッテリとAC電源の両方のオプションが利用可能な場合,両方の動作モードに適合すること。

3. 5.3.102項: オシロスコープ
オシロスコープのポートは、最大掃引速度、最大感度、連続取得モードに設定しなければならない。ただし、他のモードでは通常の用途では最悪のエミッションまたはイミュニティの結果となることが知られている場合はこの限りではない。
4. 5.3.103項: ロジックアナライザー
・ロジックアナライザは、エミッション測定時にはデータ解析モードに設定し、イミュニティ試験時には連続データ収集モードに設定しなければならない。
・ただし、他のモードでは通常のアプリケーションにおいて最悪のエミッションまたはイミュニティの結果が得られることが知られている場合はこの限りではない。
5. 5.3.104項: デジタルマルチメータ(DMM)
・代表的な設定としては、ピーク検出、最大感度(通常はオートレンジがあればそれでよい)、連続取得モードなどがある。
6. 5.3.105項: その他の機器
・5.3.102~5.3.104に記載されていない同様な仕様の機器については、以下の理念を適用するものとする。
・機器のすべての機能ではなく、最も典型的な機能のみを試験できることを考慮して、代表的な動作モードを 選択すること。
・通常の使用における推定ワーストケースの動作モードを選択すること。
7. 6.4.101項: 過渡的な電磁現象を伴う試験

・IEC 61326-1 の表 1、2 又は 3 の性能基準 B に割り当てられた過渡的な電磁現象を伴う試験の間、 EUT は機能又は性能の一時的な劣化又は喪失があるかもしれないが、それは自己回復すること。
・10 秒を超える自己回復時間は,製造者がユーザのために機器の文書で規定しなければならない。
・トリガー機能は評価する必要はない。
・実際の動作状態の変化や保存データの損失は許されない。
8. 9.101項:  使用上の注意の追加
・製造業者は,テストリード及び/又はテストプローブを接続した場合,その機器がこの規格のイミュ ニティ要件を満たさない可能性があるという情報を提供し,妨害の影響を最小化するためにテストリード及び/ 又はテストプローブをどのように使用するかの指針を追加しなればならない。


*「ESTCJ」では本規格(IEC61326-2-1)や計測・制御・試験室機器のEMC評価の支援などを行っております。
お問合せは「お問合せ」ページからご連絡ください。

無線機器指令の共通EMC規格は固定・車両・携帯の用途により、試験項目が異なる!

*無線機器指令の3.1(b)要求されている共通EMC規格「ETSI EN 301 489-1」は、用途により、試験項目が異なる。
・無線機器のEMC試験のテストプラン作成時にチェックしよう。
・以下の表のごとくです。
REDの共通EMC規格(ETSI EN 301 489-1)の用途別試験項目

 

計測・制御・試験室用機器のEMC規格(IEC 61326-1 )の概要!

*計測・制御・試験室用機器のEMC規格(EN 61326-1 / IEC 61326-1)について概要です。
・EN 61326-1の体系:各章の構成を下の図のようになっています。


図.IEC 61326-1の体系
図.計測・制御・試験室用機器のEMC規格(IEC 61326-1)の構成

特に、注意すべき章は5章です。
・このテストプランの作成を正確に行う必要があります。


・テストプラン:5章
・イミュニティの要求事項:6章
・エミッションの要求事項:7章
・試験結果&レポート:8章
・説明書:9章

・電池又は、計測される機器からの電源で動作する可搬機器のイミュニティ要求事項:附属書A


1.エミッション要求内容
表.エミッション要求


2.イミュニティ要求内容
(1)基本(一般)環境
表.イミュニティ要求内容 基本
(2)工業環境
表.イミュニティ要求 工業環境

(3)EMC防護された制御電磁環境
表.イミュニティ要求内容 制御電磁環境


*EMCテストプラン作成支援、EMC評価などの支援を行います。ESTCJ

EMC試験を受験する前に、適合性を確認しよう!

*初めてCEマーキング取得において、陥り易いパターンは、「取り敢えず、EMC、又はLVD試験を受験するパターン」です。


→ほとんどの場合、1回でパスできない。
・そして、EMC発生源の探求や対策のための各種費用の追加が発生する。更に、再試験の追加費用も発生する。
・又、一般的試験所での試験では、各試験項目の合否結果しか残らず、どこが原因なのか分からず、原因を探求できない。
・普通は、一般試験所では、EMC対策は教えない。


*前記のように、事前に受験対策を考えない場合は、一度で、パスすることはほとんどのない。その結果は、試験費用の増大とCEマーキング取得期間の延長になることが多い!


*主な理由は下のような状況のためです。
・EMC試験は8項目以上の多数の試験項目があるため、全部を一度にパスすることは難しい。尚、全試験項目の期間は3日以上掛かかる。
・特に、初めてEMC試験を受ける製品の場合は、EMC対策を検討してないと、全項目のパスができない。
・同様に、LVD試験も、規格で要求している要求内容に適合した設計を行っていない場合は、ほとんど全試験項目をクリアできない。


*結論、最悪の場合は下のようになります。
・何回も再試験を繰り返す。→ 試験費の増大(数百万以上)、及びCEマーキング取得期間の延長(3ヶ月~1年以上)など。


EMC&Safetyコンサルタント
*上記のような結果にならないためには、パスが難しい試験項目の適合性を、受験前に選択評価しよう!
・事前EMC評価を最初に行って、泥沼化しないようにしよう!


*「EMC受験前の適合性確認」により、適合性が高くなってから、全項目試験を受験すると、前記のような、混乱状態に陥いることなく、CEマーキングが取得できる。


*EMC再試験を繰り返さないためのEMC試験の流れ
*1.EMCテストプラン作成と2.EMC適合性確認により、スムーズにCEマーキングを取得しよう!
・スムーズにEMCをパスするために、下図の「1.EMCテストプラン作成」、および「2.EMC適合性確認」が必須です。
EMC再試験を繰り返さないためのEMC試験の流れ


*ESTCJでは、受験前のEMC評価をサポートします!

 

CEマーキングのEMC試験前に行う重要なことはEMCテストプランです!

*CEマーキングのEMC指令のEMC試験の前に、行うべき重要なことはEMCテストプランの作成です。


図.EMCテストプランの作成の分かれ道EMCテストプランを作成せずに、いきなりEMC試験を行うと、後戻りが発生します
試験費用増加だけでなく、EMC試験のやり直しのよるEMC試験期間の延長など、重大なトラブルが発生になりかねません
・従って、EMCテストプランはEMC試験前に作成して、トラブルの防止をしなければなりません。
・EN61326-1(計測・制御・試験室機器のEMC)では規格要求になっています。


*EMCテストプランを作成しない場合の不具合の例


・対象製品に該当する規格を間違う。
・規格内のグループ、又はクラス分類が違う。
・試験時のシステム構成が間違っている。
・周辺装置との信号ケーブルが接続されず、単体測定になっている。
・動作モードが電源ONのみで試験している。など


*EMCテストプランの要求内容は以下です


1.試験時のEUTと周辺機器の構成


(1)該当EMC規格を正しく選定する。更に、規格のグループとクラスを正しく選定する。
(2)製造業者が指定する代表的な組合せとする。

(3)EUTに附属している全ての機器,ラック,モジュール,ボードなどをEMC試験計画に記載する。
(4)ソフトウェア:バージョンを記載する。
(5)EUTの組合せ EUTの内部及び外部の構成が変化する場合には,形式試験は,通常の使用状態の一つ以上の代表的な構成で試験する。
(6)各種類のモジュールは,1回以上,試験を行う。
 ・これらの組合せの選択理由をEMC試験計画に記載する。

 ・ I/Oポートが複数あり,これらの全てが同一種類で,他のケーブルを接続することによって試験結果が大きく影響しないことを示すことができる場合は,その一つのポートにケーブルを接続するだけでもよい。
(7)種々の周辺装置を使用する場合には,実際の動作状態を模擬するために,それぞれの種類に対して一つ以上の周辺装置を選択して試験する。
(8)周辺装置は,模擬の装置でもよい。

(9)接続ケーブル及び接地接続は,製品の仕様に従って接続する。追加の接地接続は行わないこと
*上記を考慮したEMC試験時の構成図を作成する。又、EUT、周辺機器、接続ケーブルの表を作成して、EMC試験時の状態を明確にする。


2.試験中のEUTの動作条件


(1)代表的な動作モードは,EUTの全機能ではなく,最も典型的な機能だけを試験する
(2)動作モードは,通常の用途で推定できる最悪条件を選択する。
(3)試験中のEUTのソフトウェアの様々な動作モードを模擬するために使用するソフトウェアは,文書化する。


3.イミュニティ試験時の動作モード及び試験に対する機能性能判定条件


・それぞれの動作モード及び試験に対する機能性能は,可能な限り定量的に規定し、文書化する。


*スムーズにEMC試験をパスするための流れ
・下図のごとく、1.EMCテストプラン作成がまず、第一番です。
スムーズにEMC試験をパスするための流れ


 

EMC指令に適合するために基本的なEMC対策は何か!

*EMC指令に適合するためには、製品の設計段階でEMC対策を盛り込むことが必須です。
・しかしながら、WEBなどの情報は、EMC対策に関するバラバラな情報が多く、まとめたものが少ない。そこで、下に基本的な対策をまとめました。


*EMC対策設計の重要なポイントを表に示します。


・EMC対策は下表のように、筐体、構造、回路構成、回路、基板、部品選択など、各部での対策が必要です。

表.EMC対策設計のポイント
表.EMC対策設計のポイント


 

EMC試験の費用の増大を防ぐため、受験前の適合性評価が必須!

*CEマーキング取得において、EMC、LVD、RoHSの内、一番、試験費用が掛かるのが、EMC試験の費用です。


*EMC指令のEMC試験費用はどの程度、掛かかるのか。(初回の平均150万円)


・民間のEMC試験所の場合では、1日の電波暗室やシールドルームの費用は、試験所又は規模により、20~35万円/日程度は掛かります。
・EMC指令のEMC試験では、試験項目(電磁妨害&耐ノイズ性)が多いため(6項目以上)、一般に、試験日数は3~5日掛かかります。
・更に、EMCテストレポート代(15万以上)も別途、必要です。
・上記を合計すると、合計金額は少なくても、100万前後、多い場合は200万以上も掛かかります。民間認定試験場では平均150万程度のようです。
・尚、不合格の場合は再EMC試験による費用が発生し、増大につながります。
・海外の試験所費用では、試験正確性レベルはまちまちで、日本ほどでないにしても、上記の1/3~1/2程度の模様です。


従って、EMC試験費用を最小限に抑えるためには、「1回目の全試験で合格する」こと即ち、再試験をしないこと!
困った顔


 ⬇
*EMC試験費用の増大のリスクを下げるためには、受験前EMC適合性評価とその結果のノイズ対策が必須です!


*以下の手順を推奨します!
*本番試験前に、本当にEMCを実践し、対策ができる人(実践的専門家)による、①トラブルの確率が高い試験項目を選定・評価をして、②適合性を確認し、③不適合の場合にはノイズ対策を行い、本番受験することです。

・尚、評論家・理論メインのコンサルでは、実践はできません。当然ながら、実践の経験のある人が適任です。
・多少の費用は発生しますが、EMCノイズ対策でよく陥る「再試験の繰り返し」(EMC費用の増大)を防ぐことが、できる。


*受験前のEMC適合性評価のその他の効果
・「追加試験費用の発生防止」だけでなく、EMCノイズ対策が自由に試すことができ、「対策技術の習得」に役立ちます。
・その結果、次の製品開発に役立ちます!


参考:EMC指令では第三者試験所又はEU・EMC試験所による、試験は要求しておらず、自社EMC設備等での試験でも、OKです
・従って、部分的でも、自社試験所、または各都道府県のEMC試験所を利用して、試験費用を抑制することができる。


 

EMC指令の必須要求と適合評価手順はどのようなことか!

*EMC指令は「どんな製品」に適用されるのか


EMC指令は欧州(EU)指令(指令は法律)”の一つです。
・従って、このEMC指令は、EU域内で販売される電気・電子機器の全ての製品に適用されます。
・EMCはElectromagnetic Compatibilityの略で、日本では、電磁両立性、または電磁環境適合性と呼ばれています。
・現在のEMC指令は、2014年3月29日から「Directive 2014/30/EU」 になっています。


*EMC指令の「必須要求事項」は何か


・EMC指令の必須要求事項は、Annex I(付属書 I)に記載されています。
(1)必須要求事項
・機器は、次の①、②を保証するように、最新技術を考慮して設計および製造すること。
エミッション抑制: 発生する電磁妨害が、無線および通信機器または他の機器が意図する動作を妨げるレベルを超えないこと。 (電磁妨害抑制)
図.エミッション

イミュニティ: 機器の意図した使用において、予期される電磁妨害に対する耐性のレベルを有すること。
又、その意図した使用で、許容できない性能劣化なしに動作すること。(耐ノイズのこと)
図.イミュニティ

(2)固定設備の特定要求事項
・固定設備は、適切な技術的な手法を採用し、その機器の使用目的に関する条件を検討して、上記(1)の必須要求事項を満たすように設置する必要がある。


*EMC指令の適合性評価の手順はどんな流れか


・一般的に下の様な流れで、行います。
(1)対象製品に該当するEMC整合規格を選定する
(2)EMC整合規格による試験を実施

(3)EMCテストレポートを作成
(4)EMC技術文書を作成
(5)自社内部管理(モジュール)で審査
(6)EMC適合宣言書を作成
(7)CEマーキング
図、EMC指令の適合評価の流れ

EMC指令の適合評価の手順


*関連記事
CEマーキング概要と認証方法の違いについて


*「お問合せ

EMC指令におけるリスク分析とリスクアセンスメントはどのようにするのか!

*EMC指令で要求しているリスク分析とリスクアセンスメントがどの様なことか!


(1)EMC指令の「リスク分析とリスクアセンスメント」について
・EMC指令の「リスク分析とリスクアセンスメント」については、「EMC指令ガイドの4.2項」に解説されている。
・EMC指令でのリスクはEMC指令の付属書Ⅰ(EMC必須要求事項)に記載の(a)EMI(電磁妨害波)、及び(b)耐ノイズ性(イミュニティ)のことです。


(2)EMC指令のリスクアセスメントの手順は下図のようになります。

EMC指令のリスクアセスメントの手順


*EMC指令の「EMC評価」について
・EMC指令のEMC評価については「EMC指令ガイドの4.3項」で解説されている。
・「EMC評価(試験)」は使用するEMC環境を考慮し、実施しなければならない。

・この評価に際して、強制的に、第三者機関の関与は必要としません。従って、自社で行います。


*宮崎 青島
写真:宮崎 青島の

CEマーキングにかかる費用と期間は試験所との関わり方で異なります!

*海外規格等(CEマーキングなど)を取得する場合、第三者試験所との関わり方で発生費用、ノウハウ蓄積、取得期間、担当者の負担等が違ってきます。


・CEマーキングだけでなく、IoT、機械、ロボットなどの規格に適合する場合に、多くの企業は「多額の費用と、相当な時間が掛かっている」のが現状のようです。
・尚、費用と期間が掛かった割には、「EMC、製品安全面で、設計能力の向上が上がっていない」状態にあるようです。


*費用と期間の例:
 -CEマーキング(EMC&LVD&RoHS:約5百万、6カ月以上)
-ロボット認証(MD(Risk assessment
/Safety)&EMC&RoHS:千万以上、6カ月以上)


1.海外規格取得等を取る場合には3つの選択がある。


(1)外部(試験所等)に全部を委託する。
(2)自社で可能な部分は実施し、その他は外部に依頼する。
(3)自社でほとんどを実施。


2.3パターンについて、まとめると下表のようになります。
*総合的に見ると、メーカとしては(3)自社主体で全部実施が有効です。

表.費用と期間の比較


2.1 費用と期間の考察
(1)のケースで、産業機器の例では、EMC試験と製品安全等、又、技術文書作成(EMC,LVD、RoHS)で外部によって、異なるようです。産業用機器の一連の費用は、5百万程度、6カ月以上は掛っているようです。
(2)のケースで、特にEMC試験は、自社で電波暗室等の設備がないため、外部試験所(150万以上)を使用し、その他の試験は、公設試などを利用すると、前記(1)よりは、削減できます。
(3)のケースは公設試などの利用により、EMC試験費を抑えて、LVD、RoHSも自社で技術文書作成も行うことで、費用と期間を最小化にすることができます。
2.2 社内ノウハウ、技術向上の考察
(1)のケースでは、試験所等主導のため、ほとのど、残りません。相手次第になります。更に、ノウハウがたまりずらく、「EMCやLVD試験で何度も不合格になりのため再設計、再試験が発生している」ようです。
(2)のケースでは、EMCは前記(1)とあまり残りませんが、製品安全試験、や文書作成を自社でやれば、EMC以外は、残ります。
(3)は明らかに蓄積されていきます。そして、「技術向上」にもなります。
2.3 取得期間の考察
(1)~(3)のそれぞれは以下のようです。
(1)全部、相手次第で、一般的に長期期間(6カ月以上)掛かっているようです。
(2)一部(EMC試験等)は相手まかせだが、その他は自社ペースで、進捗できます。
(3)自社ペースでスケジュール管理ができます。


3. まとめ


・取得費用の高コスト、長期期間がかかるだけでなく、自社技術のノウハウの非蓄積等、改善すべき点が多くあります。
・多くの企業は今後も「海外規格取得にむだな費用と時間ロスの発生」だけでなく、「社内技術蓄積や技術向上にも問題」が引き続きます。
・従って、上記について、製品開発の計画時に、CEマーキング取得の方法をよく検討して、決定することをおすすめします。


*「自社で実施」の適合法を選択して、CEマーキングを行うのが色々面から最適と思われます!


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