Jedes Gerät, das mit Strom betrieben wird, lässt sich auch mit Strom stören. Da jeder Stromfluss Felder erzeugt, hat jedes Gerät potentiell die Möglichkeit, andere Geräte zu stören. Daher ist ein Teil der Konformitätserklärung die elektromagnetische Verträglichkeit mit anderen Geräten. Die EU hat in der Richtlinie 2014/30/EU festgelegt, welche Störungen ein Gerät von außen aushalten muss, ohne gestört zu werden. Zugleicht wird darin festgelegt, welche Störungen ein Gerät maximal erzeugen darf, damit kein anderes Gerät gestört wird. Auf dieser Seite beschreiben wir, welche Störungen wir simulieren können, um die Immunität eines Gerätes zu prüfen.
ESD – Electrostatic Discharge
Das ist die englische Bezeichnung für elektrostatische Entladungen. Jeder kennt das Phänomen: Man ist über einen (Kunststoff-)Teppich gelaufen und fasst einen metallischen Gegenstand an. Kurz vor der Berührung gibt es einen Funken, der oft hörbar und fühlbar ist. Was für uns nur unangenehm ist, kann in elektronischen Geräten erhebliche Auswirkungen haben: Die eingebrachte Spannung in das Gerät kann die Funktion beeinträchtigen, in dem auf einmal auf einer Leitung von der Elektronik eine andere Spannung wahrgenommen wird. Somit ist das Gerät durch einen äußeren Einfluss gestört worden. Dies kann sogar so weit gehen, dass die verbauten Bauteile durch Überspannung geschädigt werden. Die Schädigung kann sich gleich durch einen Totalausfall des Bauteils bemerkbar machen oder das Bauteil soweit vorschädigen, dass es im Betrieb frühzeitig ausfällt.
Zur Prüfung der Störfestigkeit werden ESD-Pistolen benutzt, die solche Funkenüberschläge simulieren können. Damit werden die typisch auftretenden Spannungen erzeugt und man kann durch die Metallspitze diese auf die gewünschten Stellen am Gerät entladen. Durch den plötzlichen Überschlag entsteht an der betroffenen Stelle ein Impuls mit einer sehr steilen Flanke von circa einer Nanosekunde. Übersetzt man das in den Frequenzbereich, so ist das Störspektrum bis in den Gigahertz-Bereich vorhanden. Der Impuls ist nicht sehr energiereich, breitet sich aber durch die hohe Frequenz unerwünscht im Gerät aus. Es ist schon oft vorgekommen, dass abstürzende Mikrocontroller nicht durch Softwarefehler, sondern durch ESD verursacht wurden. Wir bieten die Möglichkeit, Kontaktentladungen bis 4kV durchzuführen. Kontaktentladungen werden mit einer Metallspitze direkt auf die zu untersuchenden Stellen durchgeführt. Luftentladungen sind Entladungen, die ohne direkten Kontakt zum Prüfling durchgeführt werden und können bei uns bis zu 8kV getestet werden. Die Prüfungen hierfür sind in der Norm DIN EN 61000-4-2 festgelegt.
Burst – Transiente Störungen
Transiente Störungen sind Impulse, die vorwiegend über die Versorgungs- oder Signalleitungen in ein Gerät eingekoppelt werden. Früher konnte man schon mal das Betätigen eines Lichtschalters durch Knacken im Radio hören oder das Funkenfeuerwerk eines (Fön-)Motors in Form von Prasseln wahrnehmen.
Jeder Schaltvorgang oder Lastwechsel auf der Stromversorgung erzeugt mehr oder weniger starke Impulse auf den Leitungen. Dieser Effekt entsteht durch die Induktivität, die jede elektrische Leitung hat. Wird ein darin fließender Strom durch Betätigen eines Schalters abrupt unterbrochen, erzeugt die Induktivität einen Spannungsimpuls, der wiederum andere Geräte stören kann. In der Prüfnorm EN 61000-4-4 wurde festgelegt, wie ein Gerät zu prüfen ist, um die Immunität des Gerätes zu belegen. Die Pulse werden entweder direkt mit Hilfe eines Koppelnetzwerkes auf die Adern einer Leitung gekoppelt oder mit Hilfe einer Koppelzange bei Signalleitungen. Die Impulse selber haben meist mehr Energie als ESD-Pulse, treten in Gruppen auf und werden direkt auf die Leitungen gekoppelt. Wir haben Generatoren, die diese Pulse bis zu einer Spannung von 4kV und einer Frequenz von 125 kHz erzeugen können.
Surge – Stoßspannungen
Jeder fürchtet ihn: Den Blitzeinschlag. Leider lässt es sich nicht vermeiden, dass Blitze in Versorgungsleitungen, meist Überlandleitungen oder hohe Antennen einschlagen. Bei einem Einschlag wird viel Energie in Form von Überspannung in die Leitungen eingetragen und von ihr bis zu den Geräten transportiert. Da nicht alle Überspannung herausgefiltert werden kann, müssen Geräte bis zu einem gewissen Grad in der Lage sein, kurzzeitig Überspannungen auszuhalten, ohne davon nennenswert gestört oder beschädigt zu werden. In der Prüfnorm EN 61000-4-5 ist festgelegt, wie ein Gerät geprüft werden muss, um konform gemäß den Richtlinien zu gelten. Die Pulse sind von der Frequenz nicht sehr hoch, dafür aber sehr energiereich. Ohne eigens dafür eingebaute Schutzbeschaltungen kann ein Gerät diese Prüfung kaum bestehen. Unsere Generatoren können normgerechte Prüfpulse bis zu einer Spannung von 4kV erzeugen, welche mit einem Widerstand von 2 Ohm in die Versorgungsleitungen eingekoppelt werden. Das entspricht einem Stromstoß von 2kA.
Spannungseinbrüche
Auch ein Energieversorger muss mal zwischen Leitungen im Netz umschalten. Oder ein Verbraucher mit einem extrem hohen Einschaltstrom wird eingeschaltet. Beides führt zu kurzzeitigen Unterbrechungen der Stromversorgung, welche sich in Form einer mehr oder weniger langen Unterspannung bis hin zum Totalausfall bemerkbar macht. Häufig ist das durch das Flackern des Lichtes sichtbar. Geräte sollten daher in der Lage sein, solche kurzzeitigen Unterbrechungen auszugleichen. Kann die Unterbrechung auf Grund ihrer Länge nicht ausgeglichen werden, so ist nach Rückkehr der Versorgung eine sichere Fortführung der Funktionalität sicherzustellen. Die Prüfung hierzu ist in der EN 61000-4-11 geregelt. Wir können einphasig bis 230V / 16A Unterbrechungen des Netzes simulieren.