mtr5 ESD-Generator

mtr, Dr.-Ing. Ranfft, Erkelenzer Str. 98, D-41844 Wegberg
Tel  01575 2840629
E-mail: info@ranfft.de
Internet: http://www.ranfft.de


Bedienungsanleitung
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Inhalt


1 Übersicht
2 Technische Daten
3 Inbetriebnahme: Stromversorgung, Daten-Pufferung
4 Benutzerführung
5 Programmierung
  5.1 Spannungen
  5.2 Pulszahl, Pulsabstand
  5.3 Prüfprogramm abrufen oder speichern
  5.4 Einstellungen
6 Kontaktentladung
7 Luftentladung
8 Fehlermeldungen
9 Auszug aus der Norm EN 61000-4-2 7
  *1 Anwendungsbereich
  *3 Allgemeines
  *4 Definitionen
  *5 Prüfschärfegrade
  *6 Prüfgenerator
  *7 Prüfaufbau
  *8 Durchführung der Prüfung
  *9 Prüfergebnisse und Prüfbericht
  *Anhang A
10 Pflege, Wartung
11 Garantie, Service

(C) 2015 by mtr, Dr.-Ing. R. Ranfft


1 Übersicht

Der ESD-Generator mtr5 dient zur CE-Prüfung von Geräten nach EN 61000-4-2 bzw. den gleichwertigen Normen IEC 1000-4-2 oder VDE 0847 Teil 4-2.

Hierfür werden mit dem Gerät Hochspannungsimpulse mit einem Betrag bis zu 15kV erzeugt. Diese sind zwar aufgrund der geringen Energiespeicherkapazität in der Regel gesundheitlich unbedenklich, können aber in besonderen Fällen durchaus gefährlich sein, z.B. bei Anwendern, die einen Herzschrittmacher tragen.
Außerdem verursacht das Gerät (gewollt) erhebliche Störungen, darf also nur in geeigneter Umgebung betrieben werden (s. Abschnitt 9, *7).

Da der mtr5 weitgehend in CMOS-Technik aufgebaut ist, kann man ihn ausreichend lange mit dem eingebauten Akkumulator betreiben, denn die hohe Leistung zur Erzeugung der Hochspannungsimpulse wird jeweils nur für sehr kurze Zeiten benötigt.
Die Prüfspitze des mtr5 wird automatisch identifiziert und der Spannungsbereich an die Entladungsart angepaßt. Außerdem werden beim Loslassen der Auslösetaste sofort Energiespeicherkondensator sowie Spitze entladen und anschließend voneinander getrennt. Somit ist der Anwender optimal vor unangenehmen Überraschungen geschützt.
Die Bedienung erfolgt unter Benutzerführung mit jederzeit abrufbarer Kurzanleitung über die aktuell verfügbaren Funktionen. Nach einer Fehlbedienung werden Fehler korrigiert oder eine Fehlermeldung gibt Hinweise über die Art des Fehlers.
Der mtr5 kann also ohne weitere Vorkenntnisse in Betrieb genommen werden. Lesen Sie bitte dennoch diese Anleitung durch, denn sie enthält wichtige Hinweise für den Anwender; insbesondere kann dem Auszug aus der Normenschrift in Abschnitt 9 das richtige Vorgehen bei der ESD-Prüfung entnommen werden.


2 Technische Daten

Der mtr5 wird mit folgendem Zubehör geliefert:
Stecker-Netzteil mtr2002 für 230V, 50...60Hz (andere Spannungen auf Anfrage),
Prüfspitze für Luftentladung (rund),
Prüfspitze für Kontaktentladung (spitz),
Masse-Rückleitung 2m mit Kabelschuh.
Die nachfolgenden technischen Daten des mtr5 entsprechen den Normen IEC 1000-4-2, EN 61000-4-2, VDE 0847 Teil 4-2; sie gelten nur in Verbindung mit den o. g. Original-Prüfspitzen und der Original-Rückleitung. Insbesondere die Impulsform bei Kontaktentladung hängt von Spitzenform und Rückleitung ab. Die Entlade-Einheit kann auf Anfrage auch mit anderen Kapazitäts- und Widerstandswerten geliefert werden.

Energiespeicherkapazität 150pF ± 10%
Entladewiderstand 330Ω ± 5%
Ladewiderstand 50...60MΩ
Spannung Luftentladung 0...15kV, ± 5% ab 1kV
Spannung Kontaktentladung 0...8 kV, ± 5% ab 1kV
Polarität positiv, negativ
Haltezeit mindestens 5s
Pulsabstand 0,04...600s
Vorwahlzähler 1...9999 je Spannungswert
Entladekurve bei Kontaktentladung je nach eingestelltem Nennspannungs-Betrag in kV:
erste Stromspitze 3,75A/kV ± 10%
Anstiegszeit (10...90%) 0,7...1ns
Strom nach 30ns 2A/kV ± 30%
Strom nach 60ns 1A/kV ± 30%
Betriebstemperatur 0...50°C (vom Gerät überwacht)
relative Feuchte 0...60%, gilt auch für Lagerung!
Einbau-Akku 7x NiCd-Akku (Mignon, AA)
Netz/Ladegerät 230V, 50...60Hz., 3VA
Abmessungen o. Spitze 200 x 112 x 30mm
Gewicht ca. 780g


3 Inbetriebnahme: Stromversorgung, Daten-Pufferung

Vor der Inbetriebnahme überprüfen Sie bitte, ob der Netzadapter für Ihre Netzspannung ausgelegt ist, und lassen Sie ihn ggf. austauschen. Sie können aber auch ein handelsübliches Universal-Steckernetzteil verwenden, wenn dies eine Wechselspannung von 9V bis 16V oder eine Gleichspannung von 12V bis 20V bei ca. 300mA abgibt (die Polarität bei Gleichspannung ist ohne Bedeutung).
Bei Akku-Betrieb wird der mtr5 mit der Taste <ENTER> (oder einer anderen Taste der rechten Spalte) eingeschaltet. Nach dem Einschalten läuft zunächst ein Selbsttest ab und es erscheint eine Copyright-Meldung mit der Angabe von Gerätetyp und Programmversion. Kurz darauf erscheint der Text "Aus nach xx min oder mit <EXIT>". Das Gerät kann nun mit <EXIT> abgeschaltet werden oder schaltet sich nach der angezeigten Restzeit xx (in Minuten) selbst ab. Dieser Grundzustand kann von jedem Betriebszustand aus durch u.U. mehrfaches Drücken der Taste <EXIT> erreicht werden. Der Anfangswert von xx ist einstellbar (Abschnitt 5.4). Rechtzeitig vor der völligen Entladung der Batterie schaltet sich der mtr5 automatisch ab. Dies dient lediglich der Schonung der Akkus; eingegebene Daten werden unabhängig vom Akku in einem EEPROM gespeichert.
Sobald der mtr5 an den Netzadapter angeschlossen wird, schaltet er sich ein, damit die Akkus überwacht werden können. Um eine lange Lebensdauer der Akkus zu erreichen, werden deren Spannung und Temperatur ständig überwacht. An die Stelle der o.g. Grund-Anzeige tritt nun die Anzeige des Ladezustandes. Die Ladesteuerung sorgt in regelmäßigen Abständen dafür, daß die Akkus entladen werden; dies ist für die Erhaltung der Kapazität von NiCd-Akkus von Vorteil. Diese Entladung kann jedoch entsprechend der Anzeige "Batt.-Entladung, <ENTER> -> Laden" übersprungen werden. Der Netzadapter kann ohne jeden Nachteil für die Akkus dauernd angeschlossen bleiben, denn nach jedem Ladezyklus wird auf eine für die Akkus optimierte Erhaltungsladung umgeschaltet.


4 Benutzerführung

Aus Kostengründen wurde eine Standard-Tastatur verwendet; die Tasten mit den Bezeichnungen VAR, OPER und =#>< haben daher beim mtr5 keine Funktion.
Im folgenden wird eine Tastenbetätigung durch <TASTE> und ein Anzeigeinhalt durch "Anzeige" gekennzeichnet. Die Bedienung erfolgt mit Hilfe von Menüs. Mit den Pfeiltasten kann ein Wert, eine Funktion oder ein Untermenü aus einem Menü gewählt werden. Enthält die Anzeige mehrere Eingabefelder, so wird mit den Pfeiltasten zwischen den Feldern gewählt und erst nach Erreichen des ersten bzw. letzten Feldes auf den vorherigen bzw. nachfolgenden Menütext gewechselt.
Mit <ENTER> werden alle Werte einer Anzeige festgelegt, eine Funktion gestartet oder ein angebotenes Untermenü aufgerufen. Mit <EXIT> wird eine laufende Funktion abgebrochen.
Ist eine Zahleneingabe notwendig oder möglich, so wird dies durch einen blinkenden Cursor angezeigt. Wird bei der Eingabe die zulässige Feldlänge erreicht, so wird das Feld gelöscht und die Eingabe muß erneut vorgenommen werden. Unzulässige Eingabewerte werden entsprechend dem zulässigen Bereich korrigiert, und ein intermittierender Piep-Ton signalisiert diese Korrektur.
Zu jedem Menü gibt es eine Kurzanleitung, die mit der Taste <?> aufgerufen werden kann. Außerdem werden Texte, die nicht in die Anzeige passen mit dieser Taste fortgesetzt; auf diese Fortsetzungsmöglichkeit wird durch ein inverses Fragezeichen unten rechts in der Anzeige hingewiesen.
Meldungen werden durch einen Piep-Ton angekündigt. Handelt es sich um einen Hinweis, so verschwindet die Meldung von selbst; ist ein Fehler zu korrigieren, so muß die Meldung durch Drücken irgendeiner Taste quittiert werden.


5 Programmierung

Ein Prüfprogramm kann aus mehreren Spannungswerten mit oder ohne Vorzeichenwechsel (Abschnitt 5.1) sowie einer Pulszahl je Spannungswert und dem Pulsabstand (Abschnitt 5.2) zusammengestellt werden. Dieses Programm kann gespeichert und später wieder abgerufen werden (Abschnitt 5.3). Zusätzlich gibt es einige Einstellungen um den Betrieb an persönliche Wünsche anzupassen (Abschnitt 5.4).

5.1 Spannungen

Ausgehend vom Grundzustand (Abschnitt 3) erreicht man mit <v> die Spannungseingabe "n) U= sss kV; 0kV: Ende". Darin ist n die Nummer des Programmschrittes (beginnend mit n=0, bis n=9) und sss die einzugebende Spannung. Nach Eingabe eines Spannungswertes und <ENTER> wird die Nummer n um eins erhöht und der nächste Spannungsschritt kann eingegeben werden. Wird als Spannungswert 0 eingegeben, so wird dies als Ende des Programms betrachtet.
Will man ein Programm lediglich ansehen, so kann man es mit <ENTER> von n=0 bis n=9 (oder U=0kV) abfragen, ohne die Werte zu verändern. Mit <^>, <v> oder <EXIT> kann das Programm an jeder Stelle verlassen werden.

Die Spannungseingabe ist auf einen Betrag von maximal 15kV begrenzt. Die Eingabe höherer Werte wird sofort korrigiert. Ist die Spitze für Kontaktentladung eingesteckt, so wird bei Eingaben mit einem Betrag über 8kV darauf hingewiesen, daß die Kontaktentladung nur bis +/-8kV zulässig ist; der eingegebene Wert wird aber akzeptiert.
Man kann daher ein einziges Programm zusammenstellen, das alle Schärfegrade für Kontakt- und Luftentladung enthält, indem man für n=1...9 die Spannungen 2kV, -2kV, 4kV, -4kV, 6kV, -6kV, 8kV, -8kV, 15kV und -15kV eingibt (vgl. Abschnitt 9, *5). Im Falle der Kontaktentladung werden die Werte 15kV und -15kV automatisch ausgeblendet.

5.2 Pulszahl, Pulsabstand

Nach der Spannungseingabe folgt im Hauptmenü die Eingabe von Pulszahl und Pulsabstand; beide Werte gelten für jede eingegebene Spannung. Die Pulszahl (1...9999) gilt für beide Entladungsarten. Der Pulsabstand (0,04...600s) ist nur für die Kontaktentladung von Bedeutung, denn bei der Luftentladung müssen die Pulse einzeln von Hand ausgelöst werden (Abschnitt 9). Der untere Grenzwert von 0,04s entspricht einer Frequenz von 25Hz, die über dem in der Norm gewünschten (nicht geforderten) Maximalwert von 20Hz liegt.

5.3 Prüfprogramm abrufen oder speichern

Nach der Eingabe von Pulszahl und -abstand kommt zunächst der Menüpunkt zum Start des Entladungsprogramms (Abschnitt 6) und anschließend die Anzeigen "Prüfprogramm abrufen, Nr.n" bzw. "Prüfprogramm speichern, Nr.n". Darin ist jeweils n die Programm-Nummer zwischen 0 und 9. Die Nr.0 hat dabei einen Sonderstatus: Dieses Programm wird immer beim Einschalten des mtr5 geladen; man sollte diese Nummer also für das meistgebrauchte Programm reservieren.

5.4 Einstellungen

Am Schluß des Hauptmenüs steht die Anzeige "Einstellungen Code: xxx". Die Eingabe eines Codes dient zum Start eines Kalibrierprogramms, das dem Hersteller vorbehalten ist. Ohne Code-Eingabe gelangt man mit <ENTER> in ein Untermenü. Es beginnt mit "xx min nach Taste Aus/Ruhezustand"; darin ist xx die Zeit in Minuten, die nach der letzten Tastenbetätigung vergeht, bis der mtr5 entweder in den Ruhezustand geht oder (bei Akku-Betrieb) von dort aus abgeschaltet wird. Die Eingabe xx=0 bedeutet unendlich, d.h. die Funktion ist abgeschaltet. Die Eingabe bleibt auch beim Abschalten des mtr5 erhalten.
In der nachfolgenden Anzeige kann man den Entladungstyp, der normalerweise über die Spitze eingestellt wird, von Hand durch Eingabe einer Ziffer von 0...2 vorgeben:
0: automatische Einstellung entsprechend eingesteckter Spitze,
1: Kontaktentladung,
2: Luftentladung.
Die automatische Einstellung (0) wird bei jedem Einschalten des mtr5 aktiviert; die Einstellungen 1 und 2 erlauben die Verwendung eigener Spitzen, die vom mtr5 nicht identifiziert werden können. So kann man z.B. für die indirekte Entladung eine Koppelplatte mit fest montierter kurzer Leitung anfertigen, die anstelle der Spitze in den mtr5 gesteckt wird. Bei nicht zwingend normgerechten Tests kann man sich so die Arbeit vereinfachen.
Im Feld "Hochspannung halten ab xx kV" kann man eingeben, ab welcher Spannung xx im Falle der Luftentladung die Spitze zum Ausgleich fehlerhafter Entladeströme nachgeladen wird (vgl. Abschnitt 7). Der Wertt xx wird bei jedem Einschalten des mtr5 auf 10kV eingestellt.


6 Kontaktentladung

Bei eingesteckter Spitze für Kontaktentladung oder Einstellung entsprechend Abschnitt 5.4 gelangt man vom Text "Kontaktentladung Programm starten" ins Menü zur Kontaktentladung. Dieses Menü beginnt mit dem Text "Start mit Taste <1>...<9>". Drückt man eine Zifferntaste, so wird das eingegebene bzw. gewählte Programm (Abschnitt 5) gestartet. Solange man die Taste festhält, läuft das Programm und es wird der Text "Noch n Pulse mit U= sss kV" angezeigt, der laufend den Spannungsschritt sss und die damit noch durchzuführende Restpulszahl n angibt. Läßt man die Taste los, so wird das Programm unterbrochen und es erscheint wieder der ursprüngliche Text. Man kann nun mit <v> auf den Text wechseln, der Spannung und Restpulszahl angibt. Durch Drücken einer Zifferntaste kann das Programm fortgesetzt werden, mit <EXIT> kann es abgebrochen werden.
Enthält das Programm Spannungs-Schritte mit einem Betrag über dem für Kontaktentladung zulässigen Wert von 8kV, so werden diese ausgelassen.
Die Kontaktentladung wird auf metallische Teile des Prüflings sowie als indirekte Entladung auf Koppelplatten in der Nähe des Prüflings angewendet. Die im letztgenannten Fall benötigte Ableitverbindung kann mit zwei Widerständen (470kW, 8kV) leicht selbst angefertigt werden; sie ist aber auch fertig als Zubehör lieferbar (Bestell-Nr. mtr5-3).


7 Luftentladung

Bei eingesteckter Spitze für Luftentladung oder Einstellung entsprechend Abschnitt 5.4 gelangt man vom Text "Luftentladung Programm starten" ins Menü zur Luftentladung. Dieses Menü beginnt mit dem Text "Start mit Taste <1>...<9>". Ein einzelner Impuls des Programms (Abschnitt 5) wird nun folgendermaßen ausgelöst: Man drückt eine Zifferntaste und führt dann die Prüfspitze so schnell wie möglich an den Prüfling heran (vgl. Abschnitt 9, *8.3.1). Erfolgt keine Entladung über die Spitze, so wird diese nach Loslassen der Zifferntaste oder aber nach spätestens 2 Sekunden entladen (Signalisierung durch Piepton). Solange man die Taste hält, gibt der Text "Noch n Pulse mit U= sss kV" an, wie viele (n) Impulse noch mit dem Spannungswert sss auszulösen sind. Läßt man die Taste los, so erscheint wieder der ursprüngliche Text. Man kann nun mit <v> auf den Text wechseln, der Spannung und Restpulszahl angibt. Durch Drücken einer Zifferntaste kann unabhängig vom Anzeigetext ein weiterer Impuls ausgelöst werden. Mit <EXIT> kann das Programm abgebrochen werden.
Die Luftentladung erfolgt durch Annäherung der Prüfspitze an isolierte Teile des Prüflings, d.h. nach jeder Entladung muß die Spitze vom Prüfling entfernt und ein neuer Impuls von Hand ausgelöst werden. Der programmierte Impulsabstand (Abschnitt 5.2) ist daher bei Luftentladung ohne Bedeutung.
Normalerweise werden beim Auslösen eines Impulses Energiespeicherkondensator und Spitze sofort nach der Aufladung von Generator getrennt. Bei höheren Spannungen und nicht idealen Bedingungen (Staub, Luftfeuchtigkeit) ist eine geringe Teilentladung bereits vor der Annäherung an den Prüfling möglich. Deshalb wird oberhalb von 10kV die Spannung gehalten, bis das Gerät eine Entladung registriert. Der Grenzwert kann verändert werden (Abschnitt 5.4), wird aber beim Einschalten des mtr5 erneut auf 10kV gesetzt. Wählt man eine niedrigere Grenze, kann es vorkommen, daß die Entladung auf den Prüfling nicht registriert werden kann. Setzt man 15kV oder mehr ein, ist diese Korrekturfunktion außer Betrieb und man muß für entsprechende Prüfbedingungen sorgen (vgl. Abschnitt 9, *Anhang A).


8 Fehlermeldungen

Neben den normalen Ladezustandsanzeigen, die Entladung, Ladestart, Schnell-, Normal- und Erhaltungsladung kennzeichnen, gibt es Anzeigetexte, die aufgrund ihres seltenen Auftretens als Fehlermeldung angesehen werden könnten, es jedoch nicht sind:
"Batterie-Ladung: Start; Temp=xxoC": Die Ladesteuerung wartet bei Normal-Ladestrom bis die Temperatur xx den Wert 0OC erreicht.
"Batterie-Ladung: Start; Ubatt=xxV": Die Ladesteuerung wartet bei Normal-Ladestrom bis die Akku-Spannung xx den Wert 7V (1V je Zelle) erreicht.
"Batterie-Ladung: aus; Temp=xxoC": Die Ladung bleibt abgeschaltet, solange die Temperatur über 45OC liegt.

Tatsächliche Fehler werden entweder automatisch korrigiert oder wie folgt angezeigt:
"Keine HV-Spitze eingesteckt!" (anstelle der Menütexte für den Entladungstart): Die Spitze ist nicht oder unzureichend tief eingesteckt.
"Batterie laden!": Der Akku ist bei Beginn oder Fortsetzung eines Prüfprogramms unzureichend geladen. Das Netzteil reicht zwar für den mittleren Stromverbrauch aus, nicht aber für die Stromspitzen beim schnellen Anstieg der Hochspannung.
"Hochspannungsfehler!": Die Sollspannung wird bereits beim Start des Impulses nicht erreicht. Dies kann mehrere Gründe haben: Eine unzureichend geladene Batterie (s.o.), eine zu hohe Entladung durch Feuchtigkeit oder Staub und schließlich ein Fehlerstrom in einem Relais des Hochspannungsteils. Bei Spannungen nahe +/-15kV (also Luftentladung) und Erschütterung des Gerätes können die Relaiskontakte ins Schwingen kommen, was zu einem Fehlerstrom führt. Dieser Fehler wird nicht immer erkannt; allerdings weist in jedem Fall ein deutlich hörbares Summen der Kontakte darauf hin. Die entsprechende Einzelentladung muß dann wiederholt werden.
"Watchdog nicht aktiviert!": Durch Hersteller zu beseitigen.


9 Auszug aus der Norm EN 61000-4-2

In diesem Abschnitt ist auszugsweise die Norm EN 61000-4-2 wiedergegeben, soweit sie für die Durchführung von ESD-Prüfungen zwingend erforderlich ist. Diese Norm entspricht der nationalen Norm VDE 0847 Teil 4-2 und der internationalen Norm IEC 1000-4-2.
In jedem Fall empfehlen wir die Beschaffung einer der oben genannten Normenschriften im Original. Eine Bezugsadresse ist:
VDE-Verlag GmbH,
Bismarkstr. 33,
10625 Berlin
Tel.: 030 3480010, Fax: 030 3417093
Internet: http://vde-verlag.de/

Die Abschnitts- und Bildnumerierung des Originaltextes wurde übernommen, ist jedoch aufgrund der auszugsweisen Wiedergabe nicht fortlaufend. Zur Unterscheidung wurden die Überschriftsnummern mit einem Stern versehen.

EUROPÄISCHE NORM EN 61000-4-2 (Auszug)

*1 Anwendungsbereich


Diese Norm legt Anforderungen und Prüfverfahren für die Störfestigkeit von elektrischen oder elektronischen Geräten, die Entladungen statischer Elektrizität ausgesetzt sind, fest; sie gelten für Entladungen des Bedieners direkt und für Entladungen auf benachbarte Gegenstände. Es werden Prüfschärfegrade, die sich auf verschiedene Umgebungs- und Installationsbedingungen beziehen, und Prüfverfahren festgelegt.

Zweck dieser Norm ist die Festlegung einer allgemeinen und reproduzierbaren Grundlage für die Ermittlung des Betriebsverhaltens von elektrischen oder elektronischen Geräten, wenn sie Entladungen statischer Elektrizität ausgesetzt sind. Sie umfaßt zusätzlich auch Entladungen statischer Elektrizität von Personen auf Gegenstände in der Nähe des betreffenden in Betrieb befindlichen Geräts.
Diese Norm legt fest: Diese Norm enthält Festlegungen für Prüfungen, die im ,,Labor" und ,,am Aufstellungsort" des Gerätes in seiner endgültigen Installation durchgeführt werden.

*3 Allgemeines

Diese Norm bezieht sich auf Geräte, Systeme, Teilsysteme und Peripheriegeräte, die aufgrund der Umgebungs- und lnstallationsbedingungen Entladungen statischer Elektrizität ausgesetzt sein können; zu diesen Bedingungen gehören niedrige relative Luftfeuchte, Bodenbeläge mit geringer Leitfähigkeit (Kunstfasern), Kleidung aus Vinylfasern usw., die in den Einsatzorten, die in den entsprechenden Normen für elektrische und elektronische Geräte klassifiziert sind, vorhanden sein können (siehe Abschnitt A.1 von Anhang A).

*4 Definitionen

Für die Anwendung dieses Hauptabschnittes der Internationalen Norm IEC 1000-4 gelten die nachstehenden Definitionen und Begriffe.

*4.1 Funktionsminderung

Beeinträchtigung der Funktion einer Einrichtung, die zwar nicht vernachlässigbar ist, aber als zulässig akzeptiert wird (aus: IEV 161-01-19).

*4.2 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Fähigkeit einer Einrichtung oder eines Systems, in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen (aus: IEV 161-01-07).

*4.3 Antistatisches Material

Material mit Eigenschaften, welche die Aufladung verringern, wenn es gegen das gleiche oder andere ähnliche Materialien gerieben oder von diesen getrennt wird.

*4.4 Energiespeicherkondensator (Ladekondensator)

Kondensator des ESD-Generators, der die Kapazität des menschlichen Körpers nachbildet und auf den Prüfspannungswert aufgeladen wird. Er kann durch ein diskretes Bauteil oder eine verteilte Kapazität realisiert werden.

*4.5 ESD

Entladung statischer Elektrizität (siehe 4.10).

*4.6 EUT

Prüfling.

*4.7 Bezugsmasseplatte (GRP)

Eine ebene leitfähige Oberfläche, deren Potential als gemeinsamer Bezugspunkt benutzt wird (aus: IEV 161-04-36).

*4.8 Koppelplatte

Eine metallische Tafel oder Platte, auf die Entladungen stattfinden, um Entladungen statischer Elektrizität auf Gegenstände, die sich in der Nähe des Prüflings befinden, nachzubilden. HCP: horizontale Koppelplatte; VCP: vertikale Koppelplatte.

*4.9 Haltezeit


Zeitintervall, in dem die Abnahme der Prüfspannung infolge von Verlusten vor der Entladung nicht größer als 10 % ist.

*4.10 Entladung statischer Elektrizität; ESD

Übertragung elektrischer Ladung zwischen Körpern verschiedenen elektrostatischen Potentials bei deren Annäherung oder Berührung (aus: IEV 161-01-22).

*4.11 Störfestigkeit (gegenüber einer Störgröße)


Fähigkeit einer Einrichtung, eines Gerätes oder Systems, in Gegenwart einer elektromagnetischen Störgröße ohne Fehlfunktion oder Funktionsausfall zu funktionieren.

*4.12 Kontaktentladung

Prüfverfahren, bei dem die Elektrode des Prüfgenerators mit dem Prüfling in Berührung gebracht und die Entladung durch den im Generator befindlichen Entladungsschalter ausgelöst wird.

*4.13 Luftentladung

Prüfverfahren, bei dem die Elektrode des Prüfgenerators nahe an den Prüfling gebracht wird und die Entladung durch einen Überschlag auf den Prüfling erfolgt.

*4.14 Direkte Entladung

Die Entladung erfolgt direkt auf den Prüfling.

*4.15 Indirekte Entladung


Die Entladung erfolgt auf eine Koppelplatte in der Nähe des Prüflings und bildet eine Personenentladung auf Gegenstände, die in der Nähe des Prüflings angeordnet sind, nach.


*5 Prüfschärfegrade


Der vorrangige Bereich der Prüfschärfegrade wird in Tabelle 1 angegeben. Alle jeweils niedrigeren Prüfschärfegrade müssen ebenfalls vom Prüfling ertragen werden.
Einzelheiten zu den verschiedenen Parametern, welche die Spannungshöhe beeinflussen können, auf die der menschliche Körper aufgeladen werden kann, sind in Abschnitt A.2 von Anhang A erläutert. Anhang A.4 enthält Anwendungsbeispiele für die Prüfschärfegrade, bezogen auf Umgebungs-(lnstallations-)Klassen.
Die Kontaktentladung ist das bevorzugte Prüfverfahren. Luftentladungen werden dort angewendet, wo die Kontaktentladung nicht möglich ist. Die Prüfschärfegrade beider Verfahren sollten nicht als gleichwertig angesehen werden.
Weitere Informationen enthalten die Abschnitte A.3, A.4 und A.5 von Anhang A.

Tabelle 1: Prüfschärfegrade
1a: Kontaktentladung 1b: Luftentladung
Prüfschärfegrad Prüfspannung / kV Prüfschärfegrad Prüfspannung / kV
1 2 1 2
2 4 2 4
3 6 3 8
4 8 4 15
x 1) spezial x 1) spezial
1) ,,x" ist ein offener Prüfschärfegrad. Dieser Prüfschärfegrad muß in der Produktnorm festgelegt werden. Falls höhere Spannungen als die oben angegebenen festgelegt werden, sind möglicherweise besondere Prüfgeräte erforderlich.


*6 Prüfgenerator

Der Prüfgenerator besteht in seinen wesentlichen Teilen aus: Ein Prinzipschaltbild des ESD-Generators ist in Bild 1 angegeben.

*6.1 Eigenschaften und Ausführung des ESD-Generators
(Nennspannung) für Kontaktentla-
dung; bis zu und einschließlich 15kV
(Nennspannung) für Luftentladung;
zwischen aufeinanderfolgenden
Entladungen mindestens 1s); ANMERKUNG 1: Ausgangsspannung im Leerlauf, gemessen am Energiespeicherkondensator. Der Generator muß so konstruiert sein, daß keine unbeabsichtigten, weder impulsförmige noch kontinuierliche Felder oder leitungsgeführte Störgrößen ausgesendet werden, um den Prüfling oder Hilfsgeräte nicht durch parasitäre Einflüsse zu stören.
Der Energiespeicherkondensator, der Entladewiderstand und der Entladeschalter müssen so nahe wie möglich bei der Entladeelektrode angeordnet werden.
Für die Luftentladung ist der gleiche Generator zu verwenden, und der Entladeschalter muß geschlossen sein. Der Generator muß mit der abgerundeten Spitze versehen sein.
Die Rückleitung im Entladekreis des Prüfgenerators muß im allgemeinen 2m lang und so ausgeführt sein, daß der Generator die festgelegte Kurvenform einhält. Sie muß ausreichend isoliert sein, um eine Verzweigung des Entladestromes zur Person oder auf leitende Oberflächen über andere Wege als den Generatorabschluß während der ESD-Prüfung zu vermeiden. In Fällen, bei denen eine Länge von 2m der Rückleitung des Entladekreises nicht ausreicht (z. B. bei großen Prüfungen), darf eine Länge, die 3m nicht überschreitet, verwendet werden; jedoch muß nachgewiesen werden, daß die festgelegte Kurvenform eingehalten wird.




*6.2 Nachweis der Eigenschaften des ESD-Generators

Um einen Vergleich der Prüfergebnisse von verschiedenen Prüfgeneratoren zu ermöglichen, müssen die in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften (Werte) nachgewiesen werden, wobei die Rückleitung, die auch bei der Prüfung verwendet wird, für den Entladekreis verwendet wird.



Tabelle 2: Kurvenform-Parameter
Prüfschärfegrad Angezeigte Spannung / kV Erste Entlade-Stromspitze /A (±10%) Anstiegszeit tr/ns mit Entladeschalter Strom / A bei 30ns (±30%) Strom / A bei 30ns (±30%)
1 2 7,5 0,7 bis 1 4 2
2 4 15 0,7 bis 1 8 4
3 6 22,5 0,7 bis 1 12 6
4 8 30 0,7 bis 1 16 8

Die Kurvenform des Ausgangsstromes des ESD-Prüfgenerators muß beim Nachweis der Generatoreigenschaften mit Bild 3 übereinstimmen. Die Werte für die Eigenschaften des Entladestromes müssen mit Meßgeräten ermittelt werden, die eine Bandbreite von 1000MHz haben. Eine geringere Bandbreite ergibt Einschränkungen bei den Messungen der Anstiegszeit und der Amplitude der ersten Stromspitze.
Für den Nachweis muß die Spitze der Entladeelektrode direkt an den Meßwertaufnehmer angeordnet und der Generator in der Betriebsart Kontaktentladung betrieben werden. Die typische Anordnung für den Nachweis des Eigenschaften des ESD-Generators wird in Bild 2 gezeigt.
Der Generator muß, in Übereinstimmung mit einem anerkannten Qualitätssicherungssystem, in festgelegten Zeitabschnitten wieder kalibriert werden.




*7 Prüfaufbau

Der Prüfaufbau besteht aus dem Prüfgenerator, dem Prüfling und den Hilfsgeräten, die für die Durchführung der direkten und indirekten Entladung auf den Prüfling notwendig sind, für die folgenden Verfahren: Zwei verschiedene Prüfverfahren werden unterschieden:
*7.1 Prüfaufbau für Prüfungen im Labor

Die folgenden Festlegungen gelten für Prüfungen im Labor unter Umgebungs-Bezugsbedingungen, wie sie in 8.1 dargestellt sind.
Eine Bezugsmasseplatte muß auf dem Boden des Labors angeordnet werden. Sie muß eine metallische Fläche (Kupfer oder Aluminium) von mindestens 0,25mm Dicke sein. Andere Metalle dürfen verwendet werden; ihre Dicke muß dann aber mindestens 0,65mm betragen. Die Mindestfläche der Bezugsmasseplatte beträgt 1m2; die genaue Gesamtfläche hängt von der Größe des Prüflings ab. Sie muß den Prüfling oder die Koppelplatte auf allen Seiten um mindestens 0,5m überragen und an das Schutzleitersystem angeschlossen sein.
Örtliche Sicherheitsvorschriften müssen in allen Fällen eingehalten werden. Der Prüfling muß entsprechend den funktionellen Anforderungen angeordnet und angeschlossen werden.
Ein Abstand von 1m zwischen dem Prüfling und den Laborwänden sowie weiteren metallischen Strukturen muß eingehalten werden.
Der Prüfling muß entsprechend den Installationsanweisungen an das Erdungssystem angeschlossen werden. Zusätzliche Erdverbindungen sind nicht zulässig.
Die Anordnung von Stromversorgungs- und Signalleitungen muß der eingeführten Installationspraxis entsprechen.
Die Rückleitung im Entladekreis des ESD-Generators muß an die Bezugsmasseplatte angeschlossen werden. Die Gesamtlänge dieser Leitung beträgt im allgemeinen 2m. In den Fällen, bei denen die Länge dieser Leitung die für die Durchführung der Entladungen an den ausgewählten Punkten erforderliche Länge überschreitet, muß die überschüssige Länge, soweit möglich, induktivitätsarm neben der Bezugsmasseplatte verlegt werden und darf nicht näher als 0,2m an andere leitende Teile innerhalb des Prüfaufbaus kommen.
Die Verbindungen der Erdungskabel zur Bezugsmasseplatte und alle anderen Erdverbindungen müssen von geringer lmpedanz sein, z. B. durch die Verwendung von Klemmvorrichtungen für Hochfrequenzanwendungen.
Wenn Koppelplatten festgelegt sind, z. B. um die Durchführung von indirekten Entladungen zu ermöglichen, müssen sie aus dem gleichen Material und von derselben Dicke wie die Bezugsmasseplatte sein, und sie müssen mit einer Leitung, die an beiden Enden mit je einem 470kW-Widerstand abgeschlossen ist, an die Bezugsmasseplatte angeschlossen werden. Diese Widerstände müssen so ausgelegt sein, daß sie der Entladespannung widerstehen, und müssen isoliert sein, um Kurzschlüsse zur Bezugsmasseplatte zu vermeiden, falls die Leitung auf der Bezugsmasseplatte liegt.
Zusätzliche Festlegungen für die verschiedenen Gerätearten werden nachfolgend gegeben.


*7.1.1 Tischgeräte


Der Prüfaufbau besteht aus einem 0,8 m hohen Holztisch, der auf die Bezugsmassefläche gestellt wird. Eine horizontale Koppelplatte (HCP) von 1,6m x 0,8m wird auf dem Tisch aufgestellt. Der Prüfling und die Leitungen müssen von der Koppelplatte durch eine isolierende Unterlage von 0,5mm Dicke isoliert werden. Wenn aufgrund der Größe des Prüflings die Koppelplatte den Prüfling nicht mindestens 0,1m auf allen Seiten überragt, muß eine zusätzliche identische horizontale Koppelplatte im Abstand von 0,3m von der ersten angeordnet werden, wobei die kürzeren Seiten benachbart sein müssen. Der Tisch muß vergrößert oder zwei Tische verwendet werden. Abgesehen von den galvanischen Verbindungen der horizontalen Koppelplatten zur Bezugsmasseplatte dürfen die horizontalen Koppelplatten untereinander keine anderen Verbindungen haben. Montagefüße am Prüfling dürfen nicht entfernt werden. Ein Beispiel für den Prüfaufbau für Tischgeräte ist in Bild 5 angegeben.


*7.1.2 Standgeräte

Der Prüfling und die Leitungen müssen von der Bezugsmasseplatte durch eine isolierende Unterlage von 0,1 m Dicke isoliert werden. Ein Beispiel für den Prüfaufbau für Standgeräte ist in Bild 6 angegeben. Montagefüße am Prüfling dürfen nicht entfernt werden.





*7.2 Prüfaufbau für Prüfungen am Aufstellungsort

Diese Prüfungen sind freiwillig und nicht verpflichtend im Rahmen von Zertifizierungsprüfungen; sie können nach Absprache zwischen Hersteller und Kunden durchgeführt werden. Es ist zu beachten, daß andere, in der Nähe angeordnete Geräte nicht unzulässig beeinflußt werden. Das Gerät oder System muß unter den endgültigen lnstallationsbedingungen geprüft werden.
Um den entsprechenden Anschluß der Rückleitung im Entladekreis zu ermöglichen, muß eine Bezugsmasseplatte auf dem Boden im Abstand von etwa 0,1m vor dem Prüfling angeordnet werden. Diese Bezugsmasseplatte muß aus Kupfer oder Aluminium von mindestens 0,25mm Dicke sein. Andere Metalle dürfen verwendet werden, ihre Dicke muß dann aber mindestens 0,65 mm betragen. Die Bezugsmasseplatte sollte eine Breite von ungefähr 0,3m und eine Länge von 2m haben, soweit dies die Installation zuläßt.
Diese Bezugsmasseplatte sollte an das Schutz-Erdungssystem angeschlossen sein. Wo dies nicht möglich ist, sollte sie an den Erdanschluß des Prüflings angeschlossen werden, falls dieser vorhanden ist.
Die Rückleitung im Entladekreis des ESD-Generators muß an die Bezugsmasseplatte an einem Punkt angeschlossen werden, der nahe am Prüfling liegt. Wenn der Prüfling auf einem Metalltisch installiert ist, muß der Tisch mit der Bezugsmasseplatte über eine Leitung verbunden werden, die an beiden Enden mit je einem 470kW-Widerstand abgeschlossen ist, um einen Ladungsaufbau zu verhindern.
Ein Beispiel für einen Prüfaufbau für Prüfungen am Aufstellungsort ist in Bild 7 angegeben.




*8 Durchführung der Prüfung

*8.1 Bezugsbedingungen im Labor

Um die Einflüsse von Umgebungsbedingungen auf die Prüfergebnisse zu verringern, müssen die Prüfungen unter klimatischen und elektromagnetischen Bezugsbedingungen durchgeführt werden, wie sie in 8.1.1 und 8.1.2 festgelegt sind.

*8.1.1 Klimatische Bedingungen

Bei der Luftentladung müssen die klimatischen Bedingungen innerhalb folgender Bereiche sein: ANMERKUNG: Andere, davon abweichende Werte werden in den Produktnormen festgelegt. Der Prüfling muß bei den für ihn vorgesehenen klimatischen Bedingungen betrieben werden.

*8.1.2 Elektromagnetische Bedingungen

Die elektromagnetische Umgebung im Labor darf die Prüfergebnisse nicht beeinflussen.

*8.2 Prüfprogramme

Prüfprogramme und Software müssen so ausgewählt werden, daß alle üblichen Betriebsarten des Prüflings erfaßt werden. Die Verwendung eines speziellen Prüfprogrammes (Prüfsoftware) wird empfohlen; sie ist aber nur zugelassen, wenn nachgewiesen werden kann, daß die Funktionen des Prüflings in geeigneter Weise nachgebildet werden.
Für Abnahmeprüfungen muß der Prüfling ständig in seiner kritischsten (empfindlichsten) Betriebsart (Programmzyklus) betrieben werden, jene ist in Voruntersuchungen zu bestimmen.
Falls Überwachungsgeräte erforderlich sind, sollten diese so entkoppelt werden, daß die Möglichkeit einer irrtümlichen Anzeige von Fehlern verringert wird.

*8.3 Durchführung der Prüfung

Die Prüfung muß durch direkte und indirekte Entladung auf den Prüfling nach einem Prüfplan durchgeführt werden. Dieser sollte enthalten:
*8.3.1 Direkte Entladung auf den Prüfling

Die Entladungen statischer Elektrizität müssen nur an solchen Punkten und Oberflächen des Prüflings ausgeführt werden, die Personen bei üblicher Verwendung des Gerätes zugänglich sind. Es sind nur die Punkte und/oder Oberflächen des Prüflings, die für die Durchführung von Wartungsarbeiten des Anwenders zugänglich sind, zu betrachten; es sei denn, daß klare Anweisungen für die Anwendung von Vorkehrungen gegen Entladungen statischer Elektrizität durch den Hersteller gegeben werden.
Entladungen an allen Punkten von Geräten, die nur zu Wartungszwecken mit der Ausnahme von Wartungsarbeiten des Anwenders zugänglich sind, sind nicht zulässig; es sei denn, daß in der Produktnorm anderes festgelegt wird.
Die Prüfspannung muß vom niedrigsten bis zum ausgewählten Prüfschärfegrad erhöht werden, um die Störschwelle zu bestimmen (siehe Abschnitt 5). Der endgültige Prüfschärfegrad sollte den in der Produktnorm festgelegten Wert nicht überschreiten, um Beschädigungen des Gerätes zu vermeiden.
Die Prüfung muß mit Einzelentladungen durchgeführt werden. An ausgewählten Punkten müssen mindestens 10 Entladungen (in der Polarität, welche die schärfste Prüfung bedeutet) durchgeführt werden.
Als Zeitintervall für aufeinanderfolgende Einzelentladungen sollte zunächst 1s gewählt werden. Längere Intervalle können erforderlich sein um festzustellen, ob Systemfehler aufgetreten sind.
ANMERKUNG: Die Punkte, an denen Entladungen durchgeführt werden sollten, dürfen durch Versuche mit Entladungen, die eine Wiederholfrequenz von 20Hz oder mehr besitzen, ermittelt werden.
Der ESD-Generator muß rechtwinklig zu der Oberfläche, auf welche die Entladungen durchgeführt werden, gehalten werden. Damit wird die Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse erhöht. Die Rückleitung im Entladekreis des Generators muß während der Entladung im Abstand von mindestens 0,2m vom Prüfling geführt werden.
Bei Kontaktentladungen muß die Spitze der Entladeelektrode den Prüfling berühren, bevor der Entladeschalter betätigt wird.
In den Fällen, bei denen eine leitende Oberfläche mit Lack überzogen ist, muß folgendes Verfahren angewendet werden: Wenn der Belag vom Gerätehersteller nicht als isolierend angegeben wird, muß die Spitze der Entladeelektrode den Belag durchdringen, um Kontakt mit der leitenden Oberfläche zu erhalten. Beläge, die vom Gerätehersteller als isolierend bezeichnet worden sind, sind nur mit der Luftentladung zu beaufschlagen. Auf solche Oberflächen darf die Kontaktentladung nicht angewendet werden.
Bei Luftentladungen muß die runde Spitze der Entladeelektrode so schnell wie möglich an den Prüfling herangeführt werden und diesen berühren (ohne mechanischen Schaden zu verursachen). Nach jeder Entladung muß der Generator (die Entladeelektrode) wieder vom Prüfling entfernt werden. Der Generator wird dann für eine neue Einzelentladung vorbereitet. Dieses Vorgehen wird so lange wiederholt, bis alle Entladungen abgeschlossen sind. Bei Luftentladungen muß der Entladeschalter, der für Kontaktentladungen verwendet wird, geschlossen sein.

*8.3.2 Indirekte Entladungen

Entladungen auf Gegenstände, die in der Nähe des Prüflings angeordnet oder installiert sind, müssen durch Kontaktentladungen des ESD-Generators auf eine Koppelplatte nachgebildet werden. Zusätzlich zu dem in 8.3.1 beschriebenen Prüfverfahren müssen die in 8.3.2.1 und 8.3.2.2 gegebenen Festlegungen erfüllt werden.

*8.3.2.1 Horizontale koppelplatte unter dem Prüfling
Es sind mindestens 10 Einzelentladungen (in der Polarität, welche die schärfste Prüfung bedeutet) auf die horizontale Koppelplatte an Punkten auf jeder Seite des Prüflings durchzuführen (siehe Bild 5). Der ESD-Generator muß senkrecht in einem Abstand von 0,1 m vom Prüfling angeordnet werden, wobei die Entladeelektrode die Koppelplatte berühren muß.

*8.3.2.2 Vertikale Koppelplatte
Es sind mindestens 10 Einzelentladungen (in der Polarität, welche die schärfste Prüfung bedeutet) auf die Mitte einer Seitenkante der vertikalen Koppelplatte durchzuführen (siehe Bilder 5 und 6). Die Koppelplatte mit den Maßen 0,5 m x 0,5 m wird in einem Abstand von 0,1 m parallel zum Prüfling angeordnet. Die Entladungen werden auf die Koppelplatte durchgeführt, wobei die Koppelplatte jeweils so angeordnet werden muß, daß die vier Seiten des Prüflings vollständig erfaßt werden.


*9 Prüfergebnisse und Prüfbericht

Dieser Abschnitt enthält eine Anleitung für die Bewertung der Prüfergebnisse und für den Prüfbericht, bezogen auf diese Norm. Die Vielfalt und Verschiedenheit der zu prüfenden Geräte und Systeme erschwert die Festlegung der Auswirkungen von Entladungen statischer Elektrizität auf Geräte und Systeme. Die Prüfergebnisse werden auf der Grundlage der Betriebsbedingungen und der funktionellen Anforderungen an den Prüfling wie nachfolgend angegeben klassifiziert, soweit von den Produktkomitees oder in den Produktnormen keine anderen Festlegungen getroffen werden:
  1. bestimmungsgemäßes Betriebsverhalten innerhalb der festgelegten Grenzen;
  2. zeitlich begrenzte Minderung oder Ausfall der Funktion oder des bestimmungsgemäßen Betriebsverhaltens, wird vom Gerät selbst wiederhergestellt;
  3. zeitlich begrenzte Minderung oder Ausfall der Funktion oder des bestimmungsgemäßen Betriebsverhaltens, wodurch ein Eingriff der Bedienperson oder die Rücksetzung des Systems erforderlich wird;
  4. Minderung oder Ausfall der Funktion, die nicht mehr wiederhergestellt werden kann, da das Gerät (Bauteil) oder das Betriebsprogramm (Software) zerstört wurden oder Daten verlorengingen.
Bei der Anwendung der in dieser Norm definierten Prüfungen darf das Gerät keine gefährlichen oder unsicheren Zustände einnehmen. Für Abnahmeprüfungen müssen das Prüfprogramm und die Bewertung der Prüfergebnisse in der jeweiligen Produktnorm festgelegt werden. Als allgemeingültige Regel kann gelten, daß ein Gerät die Störfestigkeitsprüfung dann bestanden hat, wenn es während der Durchführung der Prüfung keine Funktionsstörung gezeigt hat und nach Abschluß aller Prüfungen bestimmungsgemäß, d.h., wie in der technischen Beschreibung festgelegt, funktioniert.
Die technische Beschreibung kann Funktionsstörungen des Prüflings definieren, die als vernachlässigbar und deshalb als akzeptabel angesehen werden können. Zu diesem Zweck ist zu überprüfen, ob das Gerät in der Lage ist, seine Funktionsfähigkeit nach der Durchführung der Prüfung selbst wiederzuerlangen; die Zeit, während der das Gerät seine Funktion verloren hatte, muß daher aufgezeichnet werden. Diese Prüfung ist für die abschließende Bewertung des Prüfergebnisses zwingend notwendig.
Der Prüfbericht muß die Prüfbedingungen und die Prüfergebnisse enthalten.


*Anhang A (informativ)

Erläuterungen

*A.1 Allgemeine Betrachtungen

Der Schutz von Geräten gegen die Entladung statischer Elektrizität hat für Hersteller und Anwender eine große Bedeutung erhalten.
Die umfangreiche Verwendung von mikroelektronischen Bauteilen hat die Notwendigkeit verstärkt, die verschiedenen Aspekte des Problems zu definieren und Lösungen zu suchen, um die Produkt-/System-Zuverlässigkeit zu verbessern.
Das Problem der Ansammlung statischer Elektrizität und nachfolgender Entladungen erhält für unkontrollierte Umgebungen und bei weitverbreitetem Einsatz von Geräten und Systemen in einem weiten Bereich von industriellen Anlagen größere Bedeutung.
Geräte können auch elektromagnetischer Energie ausgesetzt sein, wenn Entladungen von Personen auf benachbarte Gegenstände erfolgen. Außerdem kann es Entladungen zwischen metallischen Gegenständen, wie z. B. Stühlen und Tischen die sich in der Nähe der Geräte befinden, geben. Die bisherige Erfahrung zeigt jedoch, daß die in dieser Norm beschriebenen Prüfungen die Auswirkungen des zuletzt genannten Vorgangs angemessen nachbilden. Dieser Aspekt wird noch weiter untersucht werden; dies kann zu einer Änderung dieser Norm führen.
Die Auswirkungen der Entladung durch eine Bedienperson können eine einfache Fehlfunktion des Gerätes oder eine Zerstörung von elektronischen Bauteilen sein. Die wesentlichen Auswirkungen können den Parametern des Entladestromes (Anstiegszeit, Dauer usw.) zugeordnet werden.
Das Wissen um das Problem und die Notwendigkeit, ein Mittel zu besitzen, das zur Verhinderung der unerwünschten Auswirkungen von Entladungen statischer Elektrizität beitragen kann, hat zur Erarbeitung eines genormten Prüfverfahrens geführt, das in dieser Norm beschrieben ist.


*A.2 Einfluß der Umgebungsbedingungen auf die Höhe der Aufladung

Die Erzeugung von elektrostatischen Ladungen wird besonders durch die Kombination von synthetischen Fasern und trockener Atmosphäre gefördert. Es gibt viele mögliche Variationen des Aufladevorgangs. Eine weitverbreitete Möglichkeit ist die Aufladung einer Bedienperson beim Gehen über einen Teppich, wobei bei jedem Schritt Elektronen abgegeben oder aufgenommen werden. Auch die Reibung zwischen der Bekleidung der Bedienperson und einem Stuhl kann zu einem Austausch von Elektronen führen. Der Körper der Bedienperson kann sowohl direkt als auch durch elektrostatische Induktion aufgeladen werden; im letzteren Fall gibt auch ein leitender Teppich keinen Schutz, solange die Bedienperson nicht geeignet geerdet ist.
Die graphische Darstellung in Bild A.1 zeigt die Spannungswerte, auf die unterschiedliche Stoffe in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte aufgeladen werden können.
Betriebsmittel können direkten Entladungen von mehreren Kilovolt Spannungshöhe ausgesetzt werden, abhängig von der Art der synthetischen Fasern und der relativen Luftfeuchte der Umgebung.



*A.3 Zusammenhang zwischen der elektrostatischen Aufladung in der Umgebung zur Luft- und Kontaktentladung


Als meßbare Größen wurden elektrostatische Spannungspegel, die in den Umgebungen von Anwenderanlagen gefunden wurden, herangezogen, um Störfestigkeitsanforderungen festzulegen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Energieübertragung mehr eine Funktion des Entladestromes als der elektrostatischen Spannung ist, die vor der Entladung besteht. Weiterhin wurde festgestellt, daß bei höheren Spannungspegeln der Entladestrom weniger als proportional zur Spannungshöhe ist, die vor der Entladung besteht. Mögliche Gründe für diese Nichtproportionalität sind: Aus den obengenannten Überlegungen kann geschlossen werden, daß für die Störfestigkeitsanforderungen für eine bestimmte Umgebung von Anwenderanlagen die Entladestrom-Amplituden herangezogen werden müssen. Wenn diese Überlegungen beachtet werden, wird die Konzeption des Prüfgerätes einfacher. Bei der Auswahl der Ladespannung des Prüfgenerators und der Entladeimpedanz kann variiert werden, um die gewünschte Amplitude des Entladestromes zu erreichen.

*A.4 Auswahl der Prüfschärfegrade

Die Prüfschärfegrade sollten in Übereinstimmung mit den Umgebungs- und lnstallationsbedingungen erfolgen, die weitestgehend mit den tatsächlichen Bedingungen übereinstimmen; eine Anleitung wird in Tabelle A.1 gegeben.

Tabelle A.1: Anleitung für die Auswahl der Prüfschärfegrade
Klasse Relative Luftfeuchte / %, so niedrig wie nachfolgend angegeben Antistatisches Material Synthetisches Material Höchste Spannung / kV
1 35 x   2
2 10 x   4
3 50   x 8
4 10   x 15


Die empfohlenen Installations- und Umgebungsklassen sind auf die in Abschnitt 5 dieser Norm angegebenen Prüfschärfegrade bezogen. Für einige Materialien, z. B. Holz, Beton und Keramik, ist der wahrscheinliche Prüfschärfegrad nicht größer als die Klasse 2.
ANMERKUNG: Bei der Auswahl der geeigneten Prüfschärfegrade für eine bestimmte Umgebung ist es wichtig, die kritischen Parameter der ESD-Auswirkung zu verstehen. Der wahrscheinlich kritischste Parameter ist die Änderungsgeschwindigkeit des Entladestromes, der durch verschiedene Kombinationen von Ladespannung, Spitzenstrom und Anstiegszeit erreicht werden kann. So ist z. B. die 15-kV-ESD-Belastung für eine Umgebung mit synthetischem Material durch die Prüfung nach Klasse 4 (8 kV / 30A) mehr als erforderlich abgedeckt, wenn die Kontaktentladung mit dem ESD-Generator entsprechend dieser Norm angewendet wird. Dagegen werden in einer sehr trockenen Umgebung mit synthetischen Materialien höhere Spannungen als 15 kV auftreten. Bei der Prüfung von Geräten mit isolierenden Oberflächen darf die Luftentladung mit Spannungen bis zu 15 kV angewendet werden.

*A.5 Auswahl der Prüfpunkte

Die in Betracht zu ziehenden Prüfpunkte können z. B., soweit anwendbar, die folgenden Stellen einschließen:
10 Pflege, Wartung

Der mtr5 benötigt nur wenig Pflege. Das Gerät und besonders die Isolationshülse, die die Prüfspitze aufnimmt, müssen sauber gehalten werden, damit keine Kriechströme zu Entladefehlern führen. Die Reinigung sollte mit einem feuchten Tuch oder mit Spiritus durchgeführt werden, wobei das Gerät vor erneuter Inbetriebnahme vollkommen trocken sein muß.
Das Gerät sollte trocken gelagert werden; insbesondere sollte man es nicht über längere Zeiträume einer relativen Feuchte über die in Abschnitt 2 genannten 60% hinaus aussetzen.
Die Norm fordert eine regelmäßige Nachkalibrierung (vgl. Abschnitt 9, *6.2). Da der mtr5 meist nur relativ selten genutzt wird, genügt normalerweise ein Wartungsintervall von ca. drei Jahren, um eventuelle Einflüsse durch Bauteilalterung zu überprüfen. Der Entladeschalter hat eine mechanische Lebensdauer von ca. 2x 109 Schaltspielen. Gesicherte Erfahrungen über die elektrischen Langzeiteigenschaften liegen noch nicht vor. Allerdings ergab sich bei einigen Exemplaren, nach 0,2x 109 Schaltspielen mit 8kV keine Änderung der Impulsform über die zulässigen Toleranzen hinaus. D.h. auch bei sehr häufigem Gebrauch ist ein Wartungsintervall von einem Jahr sicher ausreichend.
Natürlich kann man die Kalibrierung entsprechend der Norm selbst durchführen. Allerdings erfordert dies eine Meßeinrichtung mit 1GHz Bandbreite und ein speziell gefertigtes Entlade-Target. Es ist daher sinnvoll, die Kalibrierung vom Hersteller oder einem EMV-Testhaus vornehmen zu lassen.
Die Akkus des mtr5 haben trotz schonender Ladesteuerung eine begrenzte Lebensdauer. Insbesondere bei nur sehr seltener Nutzung werden die Akkus durch Selbstentladung u.U. häufig tiefentladen, was die Lebensdauer nachteilig beeinflußt. Da aber handelsübliche NiCd-Mignonzellen (AA) verwendet werden, ist eine Erneuerung kostengünstig zu bewerkstelligen. Die Geräte-Eigenschaften werden durch verbrauchte Akkus nur insoweit beeinflußt, als die Betriebsdauer je Ladung abnimmt.


11 Garantie, Service

Für den mtr5 und dessen Originalzubehör wird eine Garantie von 24 Monaten ab Kaufdatum gewährt; es gelten die nach ZVEI üblichen Einschränkungen. Die Garantie erlischt bei unsachgemäßer Benutzung und nach Fremdeingriffen. Für Folgeschäden durch die Benutzung des Gerätes wird keine Haftung übernommen. Weiter sind Verschleißteile wie Akkus und der Entladeschalter von der Garantie ausgenommen, soweit es sich nicht um eindeutige Materialfehler handelt.
Für Garantiearbeiten und andere Serviceleistungen wenden Sie sich bitte an Ihren Händler oder an den Hersteller. Informationen über neues Zubehör sowie allgemeine Anwender-Unterstützung erhalten Sie auch schnell und bequem über das Internet. Adressen und Telefonnummern finden Sie auf der Umschlag-Rückseite.