Как выполнить проверку бортового оборудования на наличие скачков напряжения в соответствии с разделом 17 стандарта RTCA DO-160 с использованием генератора скачков напряжения.

Резюме
В процессе переключения нагрузки и включения/выключения реле на шинах питания самолета будут возникать высокоамплитудные, кратковременные импульсные помехи, вызванные скачками напряжения. Эти помехи проникают в бортовое электронное оборудование через входные порты переменного/постоянного тока и могут привести к повреждению компонентов, сбоям в работе программы и прерыванию связи. В качестве критически важного элемента испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС) для проверки летной годности бортового оборудования гражданской авиации, раздел 17 стандарта RTCA DO-160 требует наличия специального генератора импульсов напряжения для воспроизведения реальных импульсных помех от бортовой электросети и проведения испытаний на устойчивость оборудования к скачкам напряжения. LISUN В качестве объекта исследования выбран генератор импульсных скачков напряжения DO160-S17. В данной статье описаны принцип работы оборудования, подготовка к испытаниям, полная процедура испытаний и критерии оценки результатов работы генератора импульсных скачков напряжения. Представлены практические рекомендации по проведению испытаний на устойчивость к импульсным скачкам напряжения на силовых портах бортового оборудования гражданской авиации и военной авионики в соответствии со спецификацией RTCA DO-160, раздел 17. 

Цель и содержание теста

В бортовой системе электропитания самолета установлено большое количество индуктивных нагрузок. При переключении нагрузки и срабатывании электромагнитных реле на шине бортового источника питания происходит быстрое высвобождение энергии из магнитного поля индуктора, что приводит к возникновению импульсных скачков напряжения с коротким временем нарастания и длительностью около 10 мкс. Эти помехи непосредственно воздействуют на входные порты питания бортового электронного оборудования. В легких случаях они вызывают дрейф рабочих параметров оборудования и ошибки передачи данных; в тяжелых случаях могут произойти выход из строя силовых микросхем и защитных устройств, что приводит к необратимому повреждению бортового оборудования и непосредственно угрожает эксплуатационной безопасности авиационных платформ.

Раздел 17 RTCA DO-160 тест на скачок напряжения Данный тест предназначен для проверки способности испытываемого оборудования (EUT) сохранять полную функциональность или избегать необратимых повреждений оборудования при воздействии кратковременных скачков напряжения в линиях электропередачи. Тест охватывает бортовое оборудование, работающее от переменного и постоянного тока, применимое к гражданской авиации, вертолетам и некоторому военному авиационному оборудованию, использующему этот стандарт. Стандарт классифицирует EUT на категории A и B. Оборудование категории A должно выдерживать максимальное скачок напряжения холостого хода 600 В для бортового оборудования с высокими требованиями к защите от скачков напряжения. Для оборудования категории B испытательное напряжение должно быть меньшим значением между удвоенным номинальным рабочим напряжением оборудования и 200 В с относительно более низкими требованиями к защите. Весь тест должен проводиться с помощью генератора скачков напряжения, соответствующего стандартным спецификациям формы сигнала. Обычное оборудование для испытаний на перенапряжение и молнию не может заменить этот тест.

Основные технические параметры генератора скачков напряжения

LISUN Генератор импульсных скачков напряжения DO160-S17 — это специализированный генератор импульсных скачков напряжения, разработанный для испытаний на восприимчивость к импульсным скачкам напряжения в соответствии с разделом 17 стандарта RTCA DO-160. Параметры выходного сигнала полностью соответствуют требованиям авиационного стандарта. Устройство оснащено интеллектуальной системой управления на базе Android и поддерживает подключение по Wi-Fi к планшету для дистанционного управления. Полярность выходного сигнала может переключаться между положительным, отрицательным и чередующимся положительно-отрицательным режимами. Для длительной работы обеспечивается стабильный непрерывный импульсный выходной сигнал, что удовлетворяет требованиям испытаний сертификационных лабораторий, научно-исследовательских институтов и производителей авиационной техники. Данная серия включает три модели для различных уровней выходного тока. Ввод импульсной связи осуществляется с помощью встроенного или внешнего 10-мкс согласующего трансформатора. Основные технические параметры приведены в таблице 1.

Согласно определению формы сигнала в стандарте, сопротивление источника генератора импульсных скачков напряжения должно составлять 50 Ом, время нарастания — не более 2 мкс, а ширина импульса — более 10 мкс. Эти характеристики напрямую определяют энергию переходного процесса, подаваемую на порт тестируемого устройства, и становятся ключевыми факторами при выборе генератора импульсных скачков напряжения. Серия DO160-S17 позволяет напрямую накладывать импульсы скачков напряжения на маломощное бортовое оборудование с помощью встроенной развязывающей цепи. Для тестируемых устройств с высоким током следует использовать модели с внешним согласующим трансформатором для обеспечения достаточной мощности основного контура питания.

Полная процедура проведения тестирования на основе генератора скачков напряжения.

Перед проведением официальных испытаний по разделу 17 стандарта RTCA DO-160 необходимо завершить подготовку лабораторного помещения и настройку испытательной системы. Испытательная система состоит из генератора импульсных скачков напряжения, бортового имитатора источника питания, осциллографа, бортового испытуемого устройства и контрольного терминала. Прежде всего, необходимо убедиться, что генератор импульсных скачков напряжения прошел метрологическую калибровку с использованием корректных индикаторов формы сигнала. Следует подготовить документы по классификации испытаний испытуемого устройства и определить уровень испытательного напряжения для категории A или категории B.

Шаг первый: предварительная проверка формы сигнала. Отключите испытуемое устройство (EUT), подключите выходной терминал генератора импульсных скачков напряжения к стандартной согласованной нагрузке 50 Ом. Используйте осциллограф для сбора выходных сигналов в условиях разомкнутой цепи и согласованной нагрузки, проверьте время нарастания импульса, ширину импульса, выходное сопротивление и амплитуду выходного напряжения. Убедитесь, что выходные сигналы соответствуют определению формы сигнала в разделе 17 стандарта RTCA DO-160, и запишите параметры настройки генератора. Эти параметры должны быть использованы повторно в последующих испытаниях без корректировки выходных параметров генератора из-за влияния нагрузки от испытуемого устройства.

Шаг второй: установка испытуемого устройства и подтверждение базовых параметров. Разместите испытуемое устройство в воздухе в соответствии с реальным состоянием установки. Испытуемое устройство подключается к имитированному источнику питания через соединительную сеть генератора импульсных перенапряжений и устанавливается на номинальное рабочее напряжение переменного или постоянного тока. Включите все функции оборудования, используйте внешний терминал мониторинга для сбора всех показателей производительности, таких как связь, отображение и вывод, запишите базовое состояние и подтвердите отсутствие сбоев в работе испытуемого устройства. В соответствии со стандартными требованиями, к входному порту питания должен быть подключен параллельно конденсатор 10 мкФ для уменьшения падения напряжения основного источника питания, вызванного импульсными перенапряжениями.

Третий шаг: тестирование с помощью импульсной инжекции. Установите амплитуду выходного сигнала генератора импульсов напряжения в соответствии с категорией оборудования, выберите положительную полярность, отрицательную полярность или чередующийся положительно-отрицательный режим. Частота повторения импульсов не должна превышать максимально допустимые 2 Гц, указанные в стандарте, и подавайте стандартные импульсы напряжения на входной порт переменного/постоянного тока тестируемого устройства соответственно. Во время тестирования постоянно контролируйте рабочее состояние тестируемого устройства и наблюдайте за возникновением сбоев, перезагрузок, ошибок связи и функциональных отказов. Синхронно регистрируйте фактические формы импульсов на порту питания с помощью осциллографа. Подавайте достаточное количество импульсов для каждой полярности, чтобы завершить тестирование при всех условиях полярности.

Четвертый шаг: повторная проверка после тестирования. После завершения подачи всех импульсов питания оставьте тестируемое устройство включенным, снова считайте все показатели производительности и сравните их с базовыми данными до тестирования, чтобы проверить снижение производительности. Затем перезагрузите тестируемое устройство и проверьте, не произошло ли необратимого повреждения оборудования.

DO160-S17_Генератор импульсов напряжения

Критерии оценки результатов теста

В соответствии с правилами оценки, изложенными в разделе 17 стандарта RTCA DO-160, существуют два сценария результатов испытаний. Во-первых, для критически важного бортового оборудования категории А, испытуемое оборудование должно сохранять все указанные функции во время и после подачи импульса скачка напряжения. Ненормальная работа запрещена, и после перезагрузки с отключением и повторным включением питания не должно происходить необратимого повреждения оборудования. Во-вторых, для некоторого некритичного оборудования категории В допускается переходное возмущение в момент поступления импульса, однако оборудование должно автоматически восстанавливать все функции после прекращения импульса без необратимого повреждения оборудования. В случае необратимого отказа, испытуемое оборудование считается не соответствующим требованиям данного раздела. Требуется модификация схемы защиты силового порта, например, добавление устройств подавления переходных процессов и входной фильтрующей сети, после чего следует провести повторное тестирование с помощью генератора скачков напряжения.

Меры предосторожности при проведении теста

При проведении испытаний по разделу 17 стандарта DO-160 с использованием генератора импульсных скачков напряжения не следует произвольно изменять настройки генератора для компенсации искажений формы сигнала, вызванных испытуемым устройством. Искажения формы сигнала, возникающие из-за входного импеданса испытуемого устройства, относятся к реальным условиям испытаний, и параметры генератора должны оставаться неизменными на этапе предварительной проверки. При этом выбор согласующей сети должен соответствовать рабочему току испытуемого устройства. В маломощном бортовом оборудовании можно использовать стандарт DO160-S17 со встроенной согласующей сетью. В мощной авионике следует выбирать модели, оснащенные внешним согласующим трансформатором, чтобы избежать отклонений результатов испытаний или повреждения оборудования из-за перегрузки по току. Дистанционное управление по Wi-Fi позволяет операторам находиться вдали от выходного терминала высоковольтных импульсов и повышает безопасность эксплуатации при длительных непрерывных испытаниях.

Заключение

Раздел 17 RTCA DO-160 тест на скачок напряжения Генератор импульсных сигналов является ключевым элементом для сертификации летной годности бортовой авионики. Как основной прибор всей испытательной системы, точность формы сигнала и возможности сопряжения генератора напрямую влияют на достоверность результатов испытаний. LISUN Генератор импульсов скачков напряжения DO160-S17 полностью воспроизводит переходные процессы скачков напряжения, определенные авиационным стандартом. Он может применяться для проверки устойчивости к скачкам напряжения на портах питания переменного/постоянного тока бортового оборудования гражданской авиации и военной авионики, использующей этот стандарт. Он имитирует помехи от скачков напряжения, создаваемые переключением нагрузки на шинах самолета и срабатыванием реле, предварительно проверяет устойчивость бортового оборудования к переходным скачкам напряжения в лабораторных условиях и выявляет дефекты конструкции оборудования, что имеет существенное инженерное значение для повышения надежности авиационного электронного оборудования.