JP2018081000A - Ｅｍｃ試験タイミング発生システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、従来手動でおこなっていたＢＣＩ試験、放射イミュニティ試験等のノイズ影響試験を、自動化することによって精度と速度を向上させるものである。【解決手段】 従来の人間が行っていた役割である、ノイズ印加確認に基づく試験開始タイミング信号の投入を、電子的におこなう装置を付加することによって、従来の装置の設備をほとんどそのまま使用して、自動化するものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＥＭＣ試験（電磁両立性試験）のためのシステムに関し、特に車載機器に代表される機器の放射イミュニティ試験における試験作業の合理化のための方法及び装置に関し、特にＢＣＩ試験において好適な、タイミング発生システムに関する。

ＥＭＣ（電磁両立性）とは、電気・電子機器が発する電磁波が、他のどのような機器やシステムに対しても悪影響を与えず、また、他の機器・システムからの電磁波を受けても、悪影響を及ぼされず適切な動作をおこなうことができる性能のことである。
そして、ＥＭＣ試験は、この性能を試験することである。ＥＭＣ試験に関しては、各種の工業規格等も制定されており、その試験をおこなうための規格も制定されている。

ＥＣＭ試験のうち、電子機器やその配線に対して加えられる電磁波に対する影響を試験するものとして、ＢＣＩ（Ｂｕｌｋ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）試験は、想定されるノイズ電流を、誘導電流として発生させ、その電流による悪影響の有無、程度を試験するものである。
ＢＣＩ試験の方法についての、ＩＳＯ規格として、例えば車両のＥＭＣ試験に関し規定したＩＳＯ−１１４５２がある。

ＩＳＯ−１１４５２−４には、車両用の被試験機器（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）に接続したハーネスに対してノイズ信号を印加してＢＣＩ試験を行うことに関し規定されており、具体的にはハーネスにノイズ印加プローブをとりつけ、別に取り付けた検出プローブによるノイズモニタ信号検出をトリガとして、そのトリガに基づくタイミングで、ＤＵＴの動作における規定された測定および所望の測定が行われるものである。

また、ＤＵＴとハーネスとが、共にノイズ電磁界にさらされた際のＤＵＴの動作を試験するために、電波暗室内で放射イミュニティの試験をする場合もあり、ＩＳＯ−１１４５２−２は、このような、放射イミュニティの試験に関して規定している。このような場合も、ノイズに対するＤＵＴの動作を試験するのであって、ノイズの周波数毎にＤＵＴの動作を測定するものである。

このように、ノイズを印加して、その影響を試験するＥＭＣ試験においては、発生させるノイズの印加を所望の条件となるように制御し、また、そのノイズによるＤＵＴの動作を、所望の各種動作に関して、ノイズを印加しては試験する、という作業を行う。

このような、ＤＵＴの動作における測定は、印加するノイズ信号の周波数を変えて、各周波数において測定する必要がある。古くは、この測定周波数の数は少ないものであったが、近年はより緻密な測定が要求されるため、非常に多くの周波数において測定を実施しなければならないようになった。従って、実際の測定においては、ノイズ周波数を変化させては測定をおこなうという、非常に多数回の周波数を変えて繰り返すという操作が必要である。

トリガとなるノイズモニタ信号検出に基づいて、ＤＵＴの動作における測定を開始するという動作のために、従来、ノイズモニタ信号検出を人間が確認し、確認に基づいてＤＵＴの測定開始指令を入力していた。しかしながら、周波数を変えては繰り返す必要が生じ、さらに測定回数も測定周波数の数が非常に増加したため、ノイズモニタ信号の検出を人手でおこなうことには多くの問題が生じていた。

そもそもノイズモニタ信号検出確認およびＤＵＴ測定開始指令を、人手でおこなっていたのは、ＤＵＴがＢＣＩ試験を行う操作者にとってブラックボックスのままにしておくことが業界慣行であるため、測定開始信号以外のＤＵＴ制御に関して信号処理する必要がなく、従って、ＤＵＴ制御装置に対して測定開始信号のみを供給すれば足りていたこと、また、要求される測定回数も少なかったので、人手によるノイズ印加確認とＤＵＴ制御装置への開始信号供給が最も簡潔・安価であったことによる。
そして、従来技術においては、ノイズモニタ信号検出は音響信号で報知され、その音響を認識したオペレーターが測定開始信号としてのスイッチ操作を、ＤＵＴ制御装置に対しておこなう、というものであった。測定開始後のＤＵＴ制御装置からの信号の処理・評価は、ＤＵＴがブラックボックスであるため、ＤＵＴ所有者の行う作業となっていた。

この、ＢＣＩ試験等の試験における、人手による開始信号供給は、いかなるＤＵＴであっても、ＤＵＴの機能詳細を知る必要なく、ＤＵＴ試験ができるという利点はあるものの、人間によるノイズモニタ信号の確認と、人間による測定開始信号の入力という作業であるため、正確性の点でタイミングのばらつきを伴うという問題点、および、人間は疲労するため長時間の連続動作に堪えないという問題点があった。

例えば特許文献１には、ＥＭＳ（電磁耐久性）試験およびＥＭＩ（電磁妨害）試験について開示されているものの、ノイズの発生タイミングと試験機器の動作タイミングの間の連携に関しては、「測定器２６は、これらの各種信号を通信制御回路２６ａに出力させたり、通信制御回路２６ａから各アンテナエレメント１４の受信信号に関する検出情報を入力したりし、ＥＭＳ試験およびＥＭＩ測定を行うための各種処理（ＥＭＳ試験処理およびＥＭＩ測定処理）を実行するマイクロコンピュータ（マイコン）２６ｂを備えている。」（段落番号００４５）、「ＥＭＳ試験処理が開始されると、図４に示すように、まず、Ｓ１１０では、通信制御回路２６ａを介して送信機２２を制御することにより、一様な電磁波あるいは複合的な電磁波を照射したり、特定位置に電磁波を照射したりするとともに、支持面１２ａ上の各位置に設けられた検出センサによる検出値を入力し、その入力した検出値を基に、送信機２２を校正する。」（００４９）という記載があるのみであり、ノイズ印加タイミングについての具体的な工夫には言及していない。

また特許文献２には、ＥＭＣ試験装置の運転に関し開示されているが、「本実施形態のＥＭＣ試験装置では、発振器１２からの高周波信号が増幅器１４を介して放射アンテナ１０に入力されると、放射アンテナ１０から試験用電波を試験対象物２に向けて放射する。すると、放射アンテナ１０から放射された試験用電波は、試験対象物２に照射されると共に反射板２０に反射され、反射板２０に反射された試験用電波も、試験対象物２に照射される。
つまり、本実施形態のＥＭＣ試験装置では、放射アンテナ１０から放射された試験用電波と、反射板２０に反射された試験用電波とを、試験対象物２に放射するようにされている。
このため、本実施形態のＥＭＣ試験装置によれば、反射板２０を用いていない従来のＥＭＣ試験装置に比べて、放射アンテナ１０から放射された試験用電波を試験対象物２に効率よく照射することができるので、試験対象物２の設置点での試験用電波の電界強度を大きくすることができる。
従って、試験対象物２に照射する試験用電波の電界強度が決まっている場合には、従来のＥＭＣ試験装置と比べて増幅器１４の出力を下げることができるので、増幅器１４のコストを下げて、ＥＭＣ試験装置を低コストで実現できるようになる。」（段落番号００２１）という記載があるのみであって、やはり具体的な記載はなく、上記の問題点を解決することはできないものであった。

さらに特許文献３（段落番号００１１、００９１）はＢＣＩ試験に関する発明が開示されているものの、やはり試験の具体的手順・方法に関して明確な記載はない。

特開２０１３−０７２７８５号公報 特開２００７−１３２７１８号公報 特開２０１４−０３０１６７号公報

本発明は、機能、構造等が不知の被試験機器（ＤＵＴ）であっても、ＢＣＩ試験等の試験を自動的に実施できるＥＭＣ試験タイミングの発生方法及び装置であり、ＤＵＴの制御装置に対して規定のＥＭＣ試験開始タイミング信号を供給することのみを行うことによって、ＤＵＴの機能・構造が不知でもＥＭＣ試験を正確かつ効率的に、人手を介さずにおこなうことを可能とするものである。
さらに、ＥＭＣ試験における試験周波数の数を、人手では到底不可能なほど大きくして、非常に多数の周波数における試験を必要とする場合でも、正確確実迅速に試験を実施するシステムを実現することができる。

本発明は、従来人手でおこなっていた、ＥＭＣ試験タイミング発生を自動化するために、ＥＭＣ試験におけるノイズモニタ信号に基づく音響報知用の信号を利用して、ＥＭＣ試験において必要な試験開始タイミング信号を、ＥＭＣ試験装置における電源供給回路およびＤＵＴの制御装置へ供給するように構成するものである。

試験開始タイミング信号は、ノイズモニタ信号を入力として所望の時間遅れを伴ってＥＭＣ試験装置における電源供給回路にタイミング信号を供給するようにしてもよく、ＤＵＴ制御装置へのタイミング信号供給においても、所望の時間遅れを伴って供給してもよい。
試験開始タイミング信号は、ＤＵＴ制御装置の機能・構成等が不知であるので、ＤＵＴ制御装置が受け入れられる形式の信号として、ＤＵＴ制御装置に入力し、ＤＵＴに依存する各種試験項目等に関しては本発明は関与しない。試験開始タイミング信号は、ノイズ周波数毎に試験をおこなうのであるから、周波数を変更するたびに発生される。
また、試験開始タイミング信号は、ＤＵＴ制御装置側から見た場合に、従来人手でおこなっていたキー操作と同一の信号となるように構成され、そのためには、例えばＤＵＴ制御装置であるパソコンのＵＳＢ端子に試験開始タイミング信号を入力し、該パソコンにＵＳＢ入力信号がキー操作と同一の信号となるような追加ソフトウエアをインストールすることにより、人手での操作と同一の回路構成はそのままにして、自動試験が可能となる。
なお、ノイズモニタ信号により発生する音響報知については、音響の発生を止める必要はなく、音響報知に基づく人手によるタイミング信号供給も可能であるように切換可能とすることもできる。

本願の発明は、以下の態様を含む。

［１］ 電子機器の試験を実施する方法であって、
ノイズ電波発生装置を駆動し、発生したノイズ電波の結果生じたノイズ電波の所定の印加状態を確認する信号であるノイズタイミング信号を発生し、該ノイズタイミング信号に基づいて試験タイミング発生回路が試験タイミング信号を発生し、該試験タイミング信号を、試験対象電子機器を制御する対象制御検出装置に入力し、
該試験タイミング信号は、前記対象制御検出装置が手動にてタイミング信号を入力される場合と同一の信号を、該対象制御検出装置において生成するものであることを特徴とする、前記方法。
［２］ 試験がＢＣＩ試験または放射イミュニティ試験である、［１］に記載の方法。
［３］ ノイズタイミング信号が、音響信号および／または画像信号である、［１］または［２］に記載の方法。
［４］ 試験タイミング信号が、前記対称制御検出装置の、ノイズタイミング信号受け入れのための形式となるように構成された信号である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ ノイズ発生装置の制御を自動的におこなう、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の方法。

［６］ ノイズ発生装置の制御が、ノイズの周波数変更およびノイズ発生タイミングの制御である、［５］に記載の方法。
［７］ 試験がＩＳＯ １１４５２に規定されたＢＣＩ試験である、［２］〜［６］のいずれか一項に記載の方法。
［８］ 電子機器の試験のための［１］〜［７］のいずれか一項に記載の方法を実行するシステムであって、
ノイズ発生装置と、ノイズ発生装置から発生したノイズの結果生じた信号を検出し、該検出信号に基づいてノイズタイミング信号を発生するノイズモニタ装置と、ノイズモニタ装置からのノイズタイミング信号に基づいて試験タイミング信号を発生する試験タイミング発生回路と、試験タイミング発生回路からの試験タイミング信号を、試験対象電子機器の制御装置に入力する手段とを含む、前記システム。
［９］ 試験がＢＣＩ試験であり、ノイズ発生装置およびノイズモニタ装置はＢＣＩ試験における試験対象電子機器と負荷シミュレータの間に設けられ、試験タイミング信号は電源およびＤＵＴ制御装置に入力するように構成された、［８］に記載のシステム。
［１０］ ノイズモニタ装置、試験タイミング発生回路および／または電子機器制御装置に入力する手段の、信号発生タイミングの設定が可変である、［８］または［９］に記載のシステム。

本発明によれば、従来音声報知に基づき人手でおこなっていたＥＭＣ試験を、従来のＤＵＴ装置に関連した部分の変更なしに、またはほとんどなしに、自動的におこなうようにすることができ、その結果、ＤＵＴ装置側に人手による試験と同一の状態で自動化のための変更を何らあたえることなく、若干の追加ソフトのみで、長時間連続試験をおこなっても精度が落ちることがない自動化を実現できる、という効果がある。

図１は本発明方法を実施可能な装置の一例の模式図である。 図２は、本発明のノイズ注入プローブのＯＮ・ＯＦＦおよびタイミング発生回路によるＤＵＴ電源のリレー回路のＯＮ・ＯＦＦの、タイミングチャートである。

図１に、本発明の方法を実施する装置の一例であるＢＣＩ試験装置を示す。
本発明のタイミング発生システムを用いて行うＢＣＩ試験は、ＩＳＯ１１４５２−４に規定するような試験と同様のものであり、本発明のタイミング発生に関しては、しかしながらＩＳＯ１１４５２−４には格別限定がされていないものである。
また、放射イミュニティ試験において本発明の方法を実施する場合は、図１における構成が、たとえばＩＳＯ１１４５２−２に規定する様なものとなる。

図１における試験品（ＤＵＴ）５は、負荷シミュレータ８、人工回路網９および電源１０に、ワイヤハーネスを介して接続されている。
ＢＣＩ試験においては、所定の周波数のノイズ信号を、ハーネスを通したノイズ印加プローブ７によって印加し、所定の配置の場所に設けたノイズモニタプローブ６によってハーネスにノイズが印加されていることを電圧計１１によって確認し、電圧計の出力を計測制御用ＰＣ１２で検知して、この検知信号に基づき従来技術ではＰＣ１２から音声信号Ａが出力されてこれに基づき音を発生させていた。この音に基づいてオペレーターがＤＵＴの電源をＯＮとするとともにＤＵＴ５の制御装置である信号モニタ用ＰＣ４のスイッチを操作し、その操作に基づいてＤＵＴ制御装置であるＰＣ４が、ＤＵＴ５の各種信号の検出・確認をおこなって、ノイズが与える影響を測定していた。

本発明は、この音声信号Ａを入力として、ＤＵＴ電源１０からの電源供給用のリレー回路３の作動と、ＤＵＴ制御装置である信号モニタ―用ＰＣ４の試験開始信号の供給をおこなうタイミング発生回路１を作動させるものである。

タイミング発生回路１からのＤＵＴ制御用出力は、ＤＵＴ制御装置であるＰＣが必要とする信号形式となるように、キー押し信号発生装置２で波形および遅延時間をあらかじめ定めた態様に調製して、ＰＣに供給される。
ＤＵＴ制御装置であるＰＣ４は、例えばＵＳＢポートから、オペレーターがキー操作によりタイミング信号を与えていた際の信号と同一の効果となるような信号を、ＵＳＢポートからのタイミング信号によって生成するように、人手による操作の状態に追加された信号処理ソフトウエアがインストールされている。

ＤＵＴのノイズ印加がおよぼす影響についての必要な試験、すなわち、例えばＩＳＯ１１４５２に規定するような、必要な項目の試験に加えて所望の測定を終えると、一つのノイズ周波数での所望の測定インターバルが終了したことになる。
次いで、次のノイズ周波数に変更して再び測定し、そのインターバルが終了すると、さらに次の周波数に変更してさらに試験をおこなう。

ある周波数での試験のインターバルから、次の周波数での試験のインターバルへ移る時間を設定して自動的に周波数移動をおこなってもよく、また一つのインターバルの終了信号をＤＵＴ制御ＰＣ４が出力し、それを受けて信号発生器１６は、次のノイズ周波数とした信号を発生し、そのノイズ信号が印加プローブ７によって加えられ、加えられたノイズ信号に起因する信号をノイズモニタプローブ６で検出し、以下前記したと同様に試験が行われるようにしてもよい。
この動作を、必要なだけの異なった周波数において繰り返すことによって、所望の周波数のノイズによる、ＢＣＩ試験を自動的に完了することができる。

周波数変更試験インターバルは調節可能であり、要求されるノイズ周波数における試験インターバルを、所望の時間長に設定することが可能である。 したがって、たとえば、周波数を０．１秒ごとに一桁ずつ高くしていって試験を繰り返すといったことも、また、１時間ごとに一桁ずつ高くしていくことも、さらには１日ごとに一桁ずつ高くするといったことも、自在に可能であり、周波数の増加、減少ステップもまた所望に応じて適宜設定可能である。

図２に示すように、ＤＵＴが動作状態に落ち着くのは、ノイズ印加プローブによりノイズが印加された結果ノイズモニタプローブ６に電圧が発生し、その電圧を確認してＢＣＩ試験のためにＤＵＴに電源が供給されるためのリレー回路がＯＮとなってからである。このＯＮはノイズ印加からはタイムラグが生じる。
次に、ノイズ印加を終了した際に、ＤＵＴの動作終了を何時させるかは、ＤＵＴの試験として何をおこなうかによって変わるので、本願発明においては、電源リレー回路のＯＦＦタイミングを、タイミング発生回路１で調整可能としてある。したがって図２におけるリレー回路のＯＦＦタイミングは、ＤＵＴの仕様や試験項目の要求や、ＤＵＴの応答特性に基づいて可変とすることができる。

キー押し信号発生装置２からＤＵＴ制御用ＰＣ４のＵＳＢポートに入力されるタイミング信号は、ＤＵＴ制御用ＰＣ４にとってはオペレーターがキー操作によりタイミング信号を与えていた際の信号と同一の効果となるような信号であり、ＵＳＢポートからのタイミング信号によって生成するような信号処理ソフトウエアがＤＵＴ制御用ＰＣ４にインストールされることによって、人手によるキー操作と同一の作用をＰＣ4に対してもたらす。
したがって、試験タイミングを与えられてからのＰＣ４の動作は、自動化する前と同一であり、たとえば音響に基づき人手でキーを押していた設備一式を全く変更せずに、単にＵＳＢタイミング信号処理部分のみに関して処理ソフトウエアを追加すれば済むものであって、本発明のために改造や変更は不要である。

本発明においては、ノイズ印加状態でのＥＭＣ試験を行う際に、ＤＵＴがどのような機器であって、どのような信号の状態を測定するのかは、本発明の範囲外の事項である。したがって、ＤＵＴをブラックボックスのままとして、単にＥＭＣ試験の開始をＤＵＴ制御ＰＣに入力することに関する構成の追加だけで、ＤＵＴ機器の種類やＤＵＴ制御装置の如何にかかわらず本願発明を実施することが可能である。

上記の説明における音声信号Ａではなく、ＤＵＴの状況を観察する撮像装置の映像を観察する形式のＢＣＩ試験装置であって、タイミング報知を映像中のインポーズ信号で映像表示により行うものの場合には、インポーズ信号を上記の音声信号Ａに代えて用いて、タイミング発生回路に入力すればよい。

１ タイミング発生回路
２ キー押し信号発生装置
３ リレー回路
４ ＤＵＴ制御ＰＣ（信号モニタ用ＰＣ）
５ ＤＵＴ（Ｄｅｖｕｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ：試験品）
６ ノイズモニタプローブ
７ ノイズ印加プローブ
８ 負荷シミュレータ
９ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ
１０ ＤＵＴ用電源
１１ 電圧計
１２ 計測制御用ＰＣ
１３ インポーザ
１４ 電力計
１５ 増幅器
１６ ノイズ信号発生器

Claims (10)

1. 電子機器の試験を実施する方法であって、
   ノイズ電波発生装置を駆動し、発生したノイズ電波の結果生じたノイズ電波の所定の印加状態を確認する信号であるノイズタイミング信号を発生し、該ノイズタイミング信号に基づいて試験タイミング発生回路が試験タイミング信号を発生し、該試験タイミング信号を、試験対象電子機器を制御する対象制御検出装置に入力し、
   該試験タイミング信号は、前記対象制御検出装置が手動にてタイミング信号を入力される場合と同一の信号を、該対象制御検出装置において生成するものであることを特徴とする、前記方法。
2. 試験がＢＣＩ試験または放射イミュニティ試験である、請求項１に記載の方法。
3. ノイズタイミング信号が、音響信号および／または画像信号である、請求項１または２に記載の方法。
4. 試験タイミング信号が、前記対称制御検出装置の、ノイズタイミング信号受け入れのための形式となるように構成された信号である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. ノイズ発生装置の制御を自動的におこなう、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. ノイズ発生装置の制御が、ノイズの周波数変更およびノイズ発生タイミングの制御である、請求項５に記載の方法。
7. 試験がＩＳＯ １１４５２に規定されたＢＣＩ試験である、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 電子機器の試験のための請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法を実行するシステムであって、
   ノイズ発生装置と、ノイズ発生装置から発生したノイズの結果生じた信号を検出し、該検出信号に基づいてノイズタイミング信号を発生するノイズモニタ装置と、ノイズモニタ装置からのノイズタイミング信号に基づいて試験タイミング信号を発生する試験タイミング発生回路と、試験タイミング発生回路からの試験タイミング信号を、試験対象電子機器の制御装置に入力する手段とを含む、前記システム。
9. 試験がＢＣＩ試験であり、ノイズ発生装置およびノイズモニタ装置はＢＣＩ試験における試験対象電子機器と負荷シミュレータの間に設けられ、試験タイミング信号は電源およびＤＵＴ制御装置に入力するように構成された、請求項８に記載のシステム。
10. ノイズモニタ装置、試験タイミング発生回路および／または電子機器制御装置に入力する手段の、信号発生タイミングの設定が可変である、請求項８または９に記載のシステム。