IEC 60068-2 Çevresel Deney Metotları — Metot, Prosedür ve Şiddet Seçimi.

Mühendislerin her gün başvurduğu çevresel standartların çoğu, dikkatli okunduğunda birer derlemedir. MIL-STD-810'un metot numaraları, RTCA DO-160'ın bölümleri, ISO 16750'nin kısımları vardır; her biri bir ürünün dayanması gereken iklim, titreşim ve şok yüklerini belirler. Ne var ki prosedürün izini hangi zorlamanın hangi seviyede uygulanacağına, hangi hızla yükseltileceğine, kaç kez tekrarlanacağına kadar sürdürdüğünüzde, bu çerçevelerin büyük bölümü artık hiçbir şeyi yeniden tanımlamayı bırakır ve ortak bir kaynağa işaret eder. O kaynak, elektroteknik ürünler için uluslararası çevresel deney metotları serisi olan IEC 60068-2'dir.

Serinin alışılmadık karakterini açıkça söylemekte fayda var, çünkü onu nasıl okuyacağınızı bu belirler. IEC 60068-2 size ürününüzün geçmek zorunda olup olmadığını söylemez. Cihazınızı bir kategoriye atamaz, geçti/kaldı sınırı koymaz. Yalnızca verili bir çevresel deneyin sonucu tekrarlanabilir olacak şekilde nasıl yürütüleceğini söyler: hangi zorlamanın uygulanacağını, nasıl uygulanacağını ve ölçüm donanımının toleranslarını ne kadar sıkı tutması gerektiğini. Hangi metotların geçerli olduğu ve ne kadar şiddetli olmaları gerektiği ise ürün komitesine, satın alma şartnamesine ya da son kullanıcıya aittir. Tek başına okunduğunda bir 60068-2 kısmı tuhaf bir biçimde eksik gelebilir; baştan sona metottan ibarettir, hiçbir hüküm içermez. Bu bilinçli bir tercih. Seri bir alet kutusudur; hüküm ise aletleri seçen kişiden gelir.

Komşu standartlarla iş bölümü

Bir alet kutusu olarak görüldüğünde seri, daha tanınmış kalifikasyon standartlarıyla yarışmaktan çok onların altında yer alır. IEC 60068-1 genel ilkeleri, ortak terminolojiyi ve şiddet seçimine ilişkin yönlendirmeyi taşır. "-2-x" kısımları, işi yapan tekil deney metotlarıdır; iklimsel, mekanik ve birleşik prosedürlerdir. "-3-x" kısımları ise destekleyici ve arka plan niteliğindeki malzemedir. Bir mühendisin deney kampanyası boyunca başvurduğu hemen her şey "-2" katmanında bulunur.

Ona atıf yapan çerçevelerin her biri kendi sınırlarını çizer. MIL-STD-810 savunma alanındaki çevresel kalifikasyonu düzenler ve metotlarının çoğu ya bir 60068-2 prosedürünü işaret eder ya da aynı ilkeler üzerine paralel bir prosedür tanımlar. RTCA DO-160 aviyonik ortamı kapsar ve titreşim ile şok için IEC 60068-2'ye geri döner. ISO 16750 kara taşıtlarının elektrikli ve elektronik donanımı için çevresel koşulları belirler, serinin iklimsel ve mekanik prosedürlerine atıf yapar. Ürüne özgü IEC standartları da aynısını yapar; fotovoltaik kalifikasyon standardı IEC 61215, tuz püskürtme ve kararlı durum nemli ısı için 60068-2'ye yaslanır. İki standart daha üstte değil, yan yana durur: IP kodu olan IEC 60529 sıklıkla iklimsel deneylerle birlikte yürütülür, çevresel koşulların sınıflandırması olan IEC 60721 ise sonunda seçtiğiniz şiddete yön verir. Bunun pratik sonucu şudur: sizi hangi belge yönlendirdiyse aynı prosedür birkaç farklı ad altında karşınıza çıkar; ortak atayı tanıyabilmek ise iki gereksinimi tamamen ayrı kampanyalar gibi ele almaktan sizi kurtarır, çünkü çoğu zaman farklı yapılandırılmış tek bir muhafaza her ikisini de karşılar.

İklimsel metotlar

İklimsel grup en geniş olanıdır ve ULMEKA için en tanıdık olanıdır, çünkü bir koşullandırma muhafazasının ürettiği zorlamalar bunlardır. Sıcaklık, nem ve korozyon aileleri olarak ayrılırlar.

Soğuk ve kuru ısı

IEC 60068-2-1 (Soğuk), bileşenlerin ve cihazların düşük sıcaklığa dayanıp orada çalışabilip çalışamadığını ortaya koyar. Kararlı durum maruziyetidir; kısım, ısı yaymayan numuneler için kademeli değişimi öngören Metot Ab'yi, kendi ısısını yayan numuneler için ise yine kademeli değişimli Metot Ad'yi sunar. Ayrım önemlidir: kendi ısısını üreten bir birim, soğukta bekletme sırasında ısı yaymayan bir birimden farklı davranır ve prosedürün bunu hesaba katması gerekir. Donanım, aktif soğutmalı ve zorlanmış hava sirkülasyonlu bir iklim muhafazasıdır. Belirli düşük sıcaklık değerleri, seçilen şiddete göre standart metninde sabitlenmiştir.

Kuru ısı ise bunun ayna görüntüsüdür. IEC 60068-2-2, ek nem olmaksızın yüksek sıcaklıkta bütünlüğü ve işlevselliği doğrular. Şiddet, tanımlı bir tercihli seriden seçilir ve kısım yine ısı yayımına göre ayrılır: kademeli değişim için Metot Bb, numunenin ısı yaydığı durum için Metot Bd. Muhafaza, kararlı bir yüksek sıcaklığı tutmalı ve kontrollü bir rampa izlemelidir.

Sıcaklık değişimi

IEC 60068-2-14 (Sıcaklık değişimi), kararlı durumlardan çok geçişlerle ilgilenir ve birbirinden hayli farklı iki geçiş şiddetini tek bir kısım numarası altında kapsar. Metot Na, ısıl şok durumu olan hızlı değişimdir; numune sıcak ve soğuk ortamlar arasında çok az bekleme süresiyle taşınabilsin diye iki muhafazayla yürütülür. Metot Nb ise rampa yapan tek bir muhafazada yürütülen kademeli değişimdir. İkisi birbirinin yerine geçmez. Yavaş bir mevsimsel salınımı dert etmeyen bir bileşen, saniyeler içinde bir uçtan diğerine çarptırıldığında yine de bozulabilir; bu iki metot, bir deney planının doğru olanı isteyebilmesi için tam da bu yüzden vardır. Servis sırasında ısıl çevrime giren ya da çok farklı ortamlar arasında taşınan parçalar için doğal metot budur.

Nem ve nemli ısı

Üç kısım nemi ele alır ve bunlar birbirinin yerine geçmez. IEC 60068-2-30 (Nemli ısı, çevrimsel), yüksek sıcaklık ile yüksek bağıl nemi birleştiren 24 saatlik çevrimleri her çevrimde bir yoğuşma evresiyle yürütür; bu da onu günlük sıcaklık salınımıyla nefes alan dış mekân donanımı için doğru araç yapar. IEC 60068-2-78 (Nemli ısı, kararlı durum) çevrimi bırakır ve sabit bir yüksek sıcaklık ile yüksek nemi uzun bir süre boyunca tutar; böylece yavaş nem girişini ve yüzey bozulmasını yoklar; maruziyet süresi, seçilen şiddete göre standartta sabitlenir. IEC 60068-2-38 (Birleşik sıcaklık ve nem, çevrimsel), iki zorlamayı bilinçli olarak birleştirerek ne sıcaklığın ne de nemin tek başına ortaya çıkaracağı hata modlarını yüzeye taşır; elektronik, sızdırmaz montajlar ve konformal kaplamalı kartlar arasında hak ettiği yeri bu yüzden bulur.

Tuz püskürtme

Korozyon iki kısımla ele alınır. IEC 60068-2-52 (Tuz püskürtme, çevrimsel), tuz sisi maruziyetiyle kontrollü nemli kurutma evrelerini dönüşümlü olarak uygular; çevrim, deniz ya da kıyı atmosferinin ıslak-kuru ritmini taklit etmeyi ve hem korozyonu hem de elektriksel bozulmayı ortaya çıkarmayı amaçlar. IEC 60068-2-11 daha yalın yolu seçer: bileşenlerin ve yüzey kaplamalarının hızlandırılmış korozyon taraması için sürekli tuz sisi. Çevrimsel metot saha servisini daha iyi temsil eder; sürekli olan ise daha hızlı tarama sağlar.

Mekanik metotlar

Mekanik grup, bir ürünün taşıma sırasında ve işletme titreşimi altında başına gelenleri kapsar; bu metotlar iklim muhafazalarında değil, özel sarsma ve darbe sistemlerinde yürütülür.

Titreşim, sinüsoidal ve rastgele

IEC 60068-2-6 (Titreşim, sinüsoidal), numuneyi bir bant boyunca taranan tek bir frekansta zorlar; frekans aralığı, genlik ve eksen başına tarama sayısı bir şiddet tablosundan alınır. Tarama, kontrollü bir hızda, çoğunlukla dakikada bir oktav olacak şekilde, kapalı çevrim denetimi altındaki elektrodinamik ya da hidrolik bir sarsma sistemiyle üç dik eksen boyunca uygulanır. Tek frekanslı uyarım, gerçek taşıma ortamlarının çoğunda görülen durum değildir; IEC 60068-2-64 (Titreşim, geniş bant rastgele) için gerekçe de budur. Söz konusu kısım, şiddet tablosundaki bir güç spektral yoğunluğu profiliyle tanımlanan rastgele bir titreşim spektrumunu, her dik eksene belirli bir süre boyunca uygulayarak yeniden üretir. Rastgele titreşim, bir servis ortamının genellikle daha gerçekçi temsilidir ve savunma, havacılık ile otomotiv elektroniğinin başvurmaya eğilimli olduğu metottur.

Şok, düşürme ve devirme

IEC 60068-2-27 (Şok), elleçleme, taşıma ve işletme olaylarının yarattığı mekanik şoklara karşı dayanıklılığı doğrular. Kısım, yarım sinüs, testere dişi ve yamuk darbe biçimlerini tanımlar; tepe ivmesi ile darbe süresi bir şiddet tablosundan gelir ve her dik eksen boyunca her iki yönde tanımlı sayıda darbe uygulanır. Şartname, temsil edilen olaya uyan darbe biçimini seçer; üç biçimin tek yerine sunulmasının nedeni budur. IEC 60068-2-31 (Düşürme ve devirme), elleçlemenin daha sert gerçekliğini, bir birim düşürüldüğünde ya da devrildiğinde aldığı darbeleri ele alır; taşınabilir donanıma, el cihazlarına ve dağıtım zinciri içinde hareket eden ambalajlı ürünlere uyan metot budur.

Birleşik ve ardışık metotlar

Bazı servis profilleri tek bir zorlamayla temsil edilemez ve seri, ardışık maruziyet için hüküm getirir. IEC 60068-2-39 (Birleşik ardışık soğuk, düşük basınç, nemli ısı), bu üç zorlamayı tek bir profilde zincirler; bu profil, yüksek irtifa çıkışının ardından nemli bir inişi temsil eder; bir aviyonik kutunun ya da bir füze bileşeninin biriktirdiği türden bir geçmiştir bu. Bunları ayrı ayrı değil de ardışık yürütmek önemlidir, çünkü sıranın kendisi, tekil maruziyetlerin ortaya çıkarmayacağı bir hatayı üretebilir ya da gizleyebilir.

Metot, prosedür ve şiddet seçimi

Bir kampanyanın kapsamını belirleyen bir tasarım ya da kalite mühendisi için, maliyet ve takvimin neredeyse her satırının altında üç karar yatar.

• Şiddet seçimi. Şiddet, tercihli seriden alınan çevresel sınıftır ve ürünün servis sırasında gerçekten karşılaşacağı koşullara karşı tartılır. Fazla belirtirseniz muhafazada geçen süreye para ödersiniz ve ürünün hiç karşılaşmayacağı zorlamalar yüzünden elenmesine yol açma riskine girersiniz; az belirtirseniz kalifikasyon sahayı temsil etmez. Yönlendirmeyi IEC 60068-1 taşır, gerçek bir ortamı bir sınıfa eşlemekte ise IEC 60721 yardımcı olur.
• Prosedür seçimi. Birçok metot içeriden dallanır ve dallar birbirinin yerine geçmez. Soğuk deneyinde Metot Ab'ye karşı Ad, kuru ısıda Bb'ye karşı Bd, sıcaklık değişiminde Na'ya karşı Nb; her biri farklı bir cihaz kategorisine ya da geçiş hızına uyar. Yanlış dalı seçerseniz hiçbir anlamı olmayan temiz bir geçiş elde edebilirsiniz, çünkü uygulanan zorlama ürünün karşılaştığı zorlama değildir.
• Sıra tasarımı. Birden çok zorlama geçerliyse, iklimsel ve mekanik metotların yürütülme sırası gözlemlediğiniz hata modlarını değiştirir. Neyin paralel, neyin ardışık yürütüleceğine ve hangi sırayla yürütüleceğine karar vermek planı yazmanın parçasıdır; sonradan akla gelecek bir ayrıntı değil.

Bu kararları vermenin en ucuz yeri tasarım aşamasıdır. Geçerli metotları belirleyen, uygun şiddetleri oturtan ve daha hiçbir numune muhafazaya girmeden paralel-ardışık yapısını çözen bir uyum öncesi gözden geçirme, aksi halde kalifikasyon takvimini uzatan yeniden deney döngülerini keserek genellikle kendini amorti eder. Seri, nasıl deney yapacağınızı sabitlediği ama geçip geçmediğinizi asla sabitlemediği için, bir ürünün aynı anda yanıt vermek zorunda kalabileceği birden çok şartnameyi de bu gözden geçirmede uzlaştırırsınız; her gereksinimi temelindeki 60068-2 metoduna bağlayarak.

ULMEKA'nın yeri

ULMEKA, bu metotların çoğunun arkasındaki iklimsel ve korozyon deney muhafazalarını tasarlar ve imal eder: soğuk ve kuru ısı, sıcaklık değişimi ve ısıl şok, çevrimsel ve kararlı durum nemli ısı ile tuz püskürtme; bunlar bağımsız birimler olarak ya da birden çok iklimsel kısmı tek bir makinede taşıyan birleşik iklim sistemleri olarak kurulur. Mekanik metotlar — 60068-2-6 ile 60068-2-64'ün sinüsoidal ve rastgele titreşimi ve 60068-2-27'nin şoku — özel sarsma ve darbe sistemlerinde yürütülür; bunları burada anmamızın nedeni aynı deney planlarına ait olmalarıdır, yapımımızın parçası olmaları değil. Seri metotları tanımlar; belirli bir programın neye ihtiyaç duyduğu, muhafaza boyutundan tam şiddetlere ve ölçüm donanımına kadar, o programın gerçekten gerektirdiği standart baskıları ve şiddetler karşısında teklif aşamasında netleşir.