電子機器は、情報処理、通信、信号処理から、機器の開発・販売に至るまで、現代社会で大きな役割を果たしています。全ての人が何らかの形で電子機器を所有しています。
電子機器とそれを構成する部品は、私たちの生活に大きな影響を与えます。そのため、電子機器が生産され市場に投入される際には、機能、法的、安全性の観点から厳しいテストに合格しなければなりません。このことは、電子製品のライフサイクルにおいても同様で、時間の経過とともに徐々に劣化し、故障や性能低下、安全性の問題につながる可能性があります。
この記事では、なぜ電子機器テストを実施する必要があるのかをお伝えするだけでなく、電子機器テストのフェーズ、電子機器テストに必要な機器、さまざまな種類の電子テスト、電子機器のテスト戦略などの知識を紹介しています。
電子機器は、情報処理、通信、信号処理から、機器の開発・販売に至るまで、現代社会で大きな役割を果たしています。全ての人が何らかの形で電子機器を所有しています。
電子機器とそれを構成する部品は、私たちの生活に大きな影響を与えます。そのため、電子機器が生産され市場に投入される際には、機能、法的、安全性の観点から厳しいテストに合格しなければなりません。このことは、電子製品のライフサイクルにおいても同様で、時間の経過とともに徐々に劣化し、故障や性能低下、安全性の問題につながる可能性があります。
電子機器には数多くの検査装置があり、家庭用から産業用倉庫まで、あらゆる環境で最適な動作と安全性を確保するために設計されています。
このガイドでは、なぜ電子機器テストを実施する必要があるのかをお伝えするだけでなく、次のような分野の知識を紹介しています。
電子計測器の代表的な用途としては、以下のようなものが挙げられます。
電子機器のテストは、流通や使用前の段階に区分されます。これは、潜在的な問題をトラブルシューティングして排除し、製品が最適なレベルで動作するようにするために行われます。
何らかの電子機器を設計・製造する場合、製品のライフサイクルのさまざまな段階で、適切な電子機器試験手順を完了させる必要があります。
それぞれの段階が正常に終了すると、DUT (Device Under Test) は使用に適した状態になります。しかし、電子機器は、製造者の仕様、法律、および規制ガイドラインに従って維持されなければならないことに留意することが重要です。
電子機器のテストが必要な理由とタイミングはお分かりいただけたと思いますが、実際にテストを行うには電子機器のテスト方法と電子機器テストに使用される様々な種類の機器を知ることが重要です。このガイドでは、小規模な部品試験から大規模な生産試験まで、製品ライフサイクルのさまざまな段階で必要となる試験装置について説明します。
電子部品の試験は、製品に搭載される前に、回路が可能な限り安全に構築されていることを確認する必要があります。生産される莫大な数の電子部品を考慮すると、メーカーは生産ラインからすべての部品を包括的にテストすることはできません。統計的工程管理と無作為抽出により、4つの分野に焦点を当てながら、要求された仕様で部品が製造されていることを確認します。
一般的な部品検査装置には、以下のようなものがあります。
電子回路の総合試験には、対象製品の性質に応じて様々な数の試験装置が必要です。これは、DUTに十分な電力を供給し、代表的な信号を送り、出力を仕様に照らして評価するためです。また、テストエンジニアが回路のどの部分でも監視(および信号のデコードの可能性)できるようにすることで、回路全体の動作を理解できるようにするためでもあります。
これらの機器は、テストスクリプトによるリモートコントロールや操作が可能な場合が多く、高速な生産テストを容易に行うことができます。
設計の様々な段階で使用される一般的なテスト機器には、以下のようなものがあります。
必要な電圧と電流で正確かつ完全に制御可能な直流電源を生成します。
電子信号波形の補足、処理、表示、詳細な情報の分析ができます。
正弦波、方形波、三角波、ノコギリ波などの波形を生成し、DUTに入力することができます。
変調の有無にかかわらず、任意の周波数と振幅で高精度かつ安定した信号を提供するように設計されています。
DUTの出力を周波数スペクトルにわたって解析することができます。
高精度な卓上型デジタルマルチメータ(DMM)、ハンドヘルド型マルチメータは、電圧、電流、抵抗、場合によっては静電容量や周波数などの特定測定に効果的です。また、ベンチ型DMMは1秒間に大量の測定が可能であり、製造現場でのテストに最適です。
RFやモーターなどのハイパワーアプリケーションなど、DUTの電力出力をテストするために電気負荷をシミュレートします。
タイミングの問題、プロトコルのデコード、関連する問題など、デジタル信号の調査を可能にします。この機能は、ミックスド・シグナル・オシロスコープ(MSO)でも頻繁に利用されるようになりました。
DUTを長時間監視し、電圧、電流、温度、圧力、音などの主要な変数を取得し、詳細な分析を行うことができます。
電磁適合性試験(EMC)は、機器やシステムがその環境にある他のものに電磁妨害を与えることなく、機能することを確認するものです。また、これらの試験は、他の機器からの干渉や自然に発生する干渉源によって機器が悪影響を受けないことを保証するものです(イミュニティ試験)。
日本をはじめ欧州や英国、米国、中国、韓国、オーストラリア、ニュージーランドなど、ほとんどの市場でEMC試験は義務化されています。
試験対象となる製品や機器によって、EMC認証(適合宣言と呼ばれる)を取得するために必要な試験は異なりますが、これらに限定されるものではありません。
静電気放電 (ESD) 試験は EMC 関連に属しますが、おそらく最もよく知られた EMC 試験の 1 つで、さまざまな産業で使用されています。ESDは、帯電した2つの物体の間で突発的に電気が移動する現象で、直接接触、短絡、誘電破壊によって引き起こされることがあります。この放電や火花は、それ自体では致命的なものではありませんが、機器や装置を機能不全に陥れ、交換や修理を余儀なくされることがあります。
ESD は、電子機器に発生した場合、即座に故障に至るか、あるいは時間をかけてゆっくりと部品を損傷するため、 非常に有害です。徐々に進行する潜在的な損傷は最終的に部品の故障につながり、高価な部品の交換を引き起こし、より広いシステムでダウンタイムを引き起こす可能性もあります。
ESD 試験は、輸送中や操作中に発生しうるさまざまな静電気衝撃をシミュレートすることで、製品が ESD 保護領域や手順の要件に適合しているかどうかを判定するものです。これらの試験は、気中法または接触法の2つの方法のいずれかで実施することができます。
電子回路の試験は、主に仕様通りの動作に焦点を当てるが、製品全体(主電圧の電気回路を含む)がユーザーにとって安全であることを保証することも重要です。
設計は、製品が供給される国の関連する電気規格に適合していなければならず、適切な試験装置を用いて出荷前にこれらの規制に適合するよう試験する必要があります。これにはアースボンドテスター、絶縁テスターなどが含まれます。
機器が使用されているとき、雇用主や家主などの組織や個人は、安全な作業環境を作ることが法的に求められており、PATテストはリスクを軽減するための優れた方法です。
PAT試験は英国やオーストラリアで必要とされているテストプロセスです。ドイツにも同様な制度があります。PAT(Portable Appliance Testing)は、目視と電子テストにより、電気製品の安全性を確認するための試験です。
電子機器に関する適切な知識を有する者が、以下のような法律に準拠したPATテストを実施する必要があります。
テストする製品に適したPATテスト機器を使用する必要があります。適切な担当者がテストを完了し、製品が合格すると、適切な基準を満たし、製品が安全に使用できることを示すPAT証明書が発行されます。
PATテストが必要な家電製品は7種類に分類されています。
電気器具は主にクラス1、2、3に分類され、クラス1が安全でない場合に最も危険で、クラス3が安全でない場合に最も危険ですとされています。電気器具のクラスによって、安全に使用できるように、その器具に必要なPATテストのレベルが決まります。クラス1の機器は完全なPATテストが必要で、クラス2の機器はPAT絶縁テストが必要で、クラス3の機器はPATテストが全く必要ありません。
クラス1の電気製品は、通常、金属製で、3本のケーブル、金属製のアースピン、プラグ内のヒューズを備えています。電子レンジ、やかん、トースター、冷蔵庫、電子レンジなど、小型および大型の白物家電が含まれます。
クラス2の電化製品は、絶縁性が高いため、金属製のアースピンで保護する必要がなく、ヘアドライヤー、テレビ、コンピュータ、コピー機などがこれに該当します。しかし、製品のクラスを確認する最も安全な方法は、クラス2の電気器具のシンボルを探すことです。
最後に、クラス3は低電圧の電化製品で、ノートパソコン、携帯電話、低エネルギー電球など、最も安全な電化製品と考えられています。品目自体はPATテストを必要としないが、充電用のリード線とプラグのテストが必要な場合がある。
電気校正とは、電圧、電流、抵抗、インダクタンス、静電容量、時間、周波数などの電気的パラメータを測定または試験する機器の性能を確認または調整する手段です。
電気校正は、これらの重要な特性の性能を評価する精密な装置を用いて、性能評価や校正調整を行うことができ、潜在的な誤差を特定したり、最小化したりすることが可能です。このような精密機器には、校正器/標準器と精密デジタル・マルチメーターという2つの大きなカテゴリーがあります。
電気計測機器の全製品を見るには、ここをクリックしてください。