作者:UL工程部Chris Chuang

防爆領域中,「工業電腦」 被視為 Division 2 / Zone 2 產品類別中的代表,在繼防爆認證的申請說明、以及外殼防護等級介紹後,本專題的第三單元,即要針對產品送測階段,常常使得業者感到棘手的難題 ── 常見的火花來源之一:設備內外連接裝置要求與溫升測試模式兩個部份,進行基本介紹。我們希望藉由本文分享,能幫助業者建立初始概念,並透過範例了解,得以在進行相關產品設計時,有一個正確良好的開展,同時有機會藉由本身執行pre-test(預測試),讓產品的研發成果能在正式送測前即在廠內調校到最佳組合,以大幅提高開發效能。

Division 2 / Zone 2設備內外連接裝置基本概念與要求

清楚分辨連接裝置為內部還是外部使用

針對這個部份,首先我們會需要業者必須界定在完成產品外殼安裝時,連接裝置為內部還是外部使用,接著繼續往下走到對應的相關要求,如下。

  • 內部連接裝置的要求:
    • 當其是需透過工具才可接觸到的內部連接裝置,須符合以下任一要求:
      • 以機械性的結構做固定,例如螺絲、扣鎖…等等,或
      • 通過15N的拉力測試,或
      • 符合non-incendive circuit的能量要求。
    • 當其不需透過工具就可接觸到的內部連接裝置,須符合以下任一要求:
      • 同上述的機械性固定或符合15N拉力測試之外,同時還須在產品上標註Warning Marking (警告標示),或
      • 符合non-incendive circuit的能量要求。
  • 外部連接裝置的要求:
    • 非熱插拔連接裝置需要有機械性的結構做固定,還需要符合以下的要求:
      • 需要有機械性或電氣性的互鎖裝置,無法在帶電時被分開,或
      • 在產品上標示警告標示,以警示必須在斷電後才能分離。
      • 另針對Division 2與Zone2 2也各有所異:
        • Division 2的連接裝置需要額外符合UL2238或UL 2237與CSA C22.2 No. 159的要求。
        • Zone 2的連結裝置需同時符合外殼要求及IEC/EN 60079-14線材等級要求。
    • 可熱插拔連接裝置或外露的連接裝置需符合:
      • Non-incendive circuit (Division 2) / intrinsic safe circuit (Zone 2)的能量要求。

Division 2 / Zone 2設備內外連接裝置
常見的機械性連接裝置圖示

Division 2 / Zone 2溫升測試模式

相較於其他小型電子產品,工業電腦通常具備更多的功能及更強大的運算能力,因此其系統軟體的配置與模擬軟體的設定,亦將影響電腦的效能。這也是為何我們在進行這項產品的防爆認證時,往往要求溫升測試時,必須將設定盡其所能地模擬最大效能、最大負載及最嚴苛的使用狀態。

在此我們即針對溫升測試時的幾個常見重點,來加以介紹。業者不妨能以為參照。並按以下幾個方向。找出最合宜的測試安排:

  • 架設方位 ── 工業電腦的最終安裝,最常見的是水平式或直立式的嵌入安裝方式,抑或可移動的獨立式安裝。當各種架設方位都允許使用時,在測試時就必須將所有的架設方位一併考慮進去,以便找出最嚴苛的使用方位進行測試,並做為最後的評估。
  • 輸入輸出孔 ── 工業電腦通常有許多的輸入輸出孔 (input/output port) 來供應訊號與能量的傳輸。我們會在測試時模擬所有的實際應用,像是常見的USB 2.0或3.0 port需要連接到電子負載輸出最大的額定5V、0.5A或0.9A;HDMI port需要連接到實體的螢幕做訊號的傳輸;LAN port將需要連接至對應的裝置做訊號傳輸;音源孔需要連接至揚聲器做音源輸出;或是光纖模組需要連接至對應的光纖做傳輸…等等。一言以蔽之,必須依照各種I/O port模擬最大的負載。
  • PCI/PCIE slot ── 工業電腦常會內建PCI/PCIE slot供終端的擴充模組使用,但基於防爆產品需要量測最大表面溫度進行評估,故無法單純以拉載的方式進行模擬。我們會以實際擴充模組來進行這個項目的評估與測試,以確保每一個擴充模組的最大表面溫度都有符合產品標示。
  • Burn-in軟體程式 ── 在工業電腦上運行各式的軟體都會增加電腦的負載,所以更常見的做法是透過burn-in軟體將每一項效能的負載都提升到最大。因此,我們在測試時所配置的burn-in軟體選擇、軟體版本及各項burn-in設定參數的差異,就會大大影響測試的數據結果。
  • 保護軟體 ── 電腦系統裡面常會有內建或額外安裝的保護軟體,例如在超頻過載時,可能會觸發降載的保護機制,而往往在臨界點觸發後,即會造成電腦的整體負載下降,以及整體溫度曲線降低。

    由於一般保護軟體的可靠性無法真正在做Division 2 / Zone 2評估時,獲得有效的驗證,並無法當成一個可靠的防護方式。這也是我們通常採取的做法是會在測試前,如有相關的保護裝置可能會驅動,皆會先要求申請者讓保護軟體先行失效,以確保能夠記錄到工業電腦運作時最嚴苛的情況。
  • WiFi模式 ── WiFi為近幾年來最普及的電腦搭載功能之一,但即便搭載的WiFi模式,若沒有持續在電腦上讓Wifi運作,如進行上傳或下載,則WiFi模式本身的負荷與溫度將會有極大的差異性。因此在測試時,申請者必須提供一套有效且持續的方式,使WiFi可以不斷運作。

結語

綜合言之,Division 2 / Zone 2工業電腦的溫升測試,遠比其他電子產品更為複雜,也最常會在測試時發生突發狀況。特別是在高溫時,可能會發生像是降載保護、當機或是功能不正常等等情況。

我們希望本文的介紹能夠成為業者正式送測產品前的起手式:在研發階段的內部測試時,即能夠預先模擬好更貼近UL測試所要求,提前做到確保樣品能夠在最嚴苛的各種情形下,皆可以正常運作,以避免當產品進到了UL實驗室的測試時,會面臨到可能需要重新調整設計或是降低產品規格…等等不太樂見的情況。

期藉由簡單脈絡的分享,能為產品開發者建立初步的概念,而一旦能在事先做好文章所提及的相關重點提示,將能夠很大程度地提升開發效率。

後續我們仍會鎖定其他的火花來源,敬請持續追蹤閱讀,探索更多關於Division 2 / Zone 2防爆工業電腦在研發時所應備的概念。

若需更多資訊或需要更多個別諮詢,歡迎立刻聯繫 UL 了解更多。敬請聯絡台灣業務部陳小姐 (Tracy Chen)//T: 886.2.7737.3752/ E: Tracy.Chen@ul.com


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