Tastkopf 2-kanalig A300-2 Set

Benutzerhandbuch

Bedienungsanleitung
A300-2 set
1 Anwendung

Messung von analogen Signalen unter extremen EMV-Bedingungen

  • HF-Störeinkopplung feld- und leitungsgebunden
  • Schnelle Transienten Burst /ESD
  • Hohes Potential (Hochspannung)

Anwendungsgebiet EMV-Prüfungen:

  • HF-Einstrahlung EN 61000-4-3: 80 MHz-1 GHz, 80% AM (1 kHz), Absorberhallen TEM-Zellen Stripline
  • HF-Einströmung EN 61000-4-6: 40 Veff, 150 kHz-230 MHz, 80% AM (1 kHz)
  • Burst EN 61000-4-4
  • ESD EN 61000-4-2

Signale, die überwacht werden:

  • Versorgungsspannungen (Schaltregler, Linearregler)
  • Referenzspannungen
  • Digitalsignale (Optokoppler, optische Empfänger)
  • Analogsignale (Operationsverstärker, ADC, DAC)

Messtechnik:

Zur Messung von analogen Signalen unter extremen EMV-Bedingungen ist Messtechnik erforderlich, die

  • durch Störfelder selbst nicht beeinflusst wird und somit keine Störung im Prüfling vortäuscht.
  • rückwirkungsfrei an den Prüfling angeschlossen werden kann. Das heißt, durch Anschluss eines Tastkopfes dürfen im Prüfling keine zusätzlichen Störstrompfade entstehen, über die Störungen abgeleitet werden oder eindringen können.

Diese Forderungen erfüllen die optischen Übertragungssysteme für analoge Signale A100 set / A200 set / A300 set.

Messaufgabe:

Bei EMV-Prüfungen mit 1 kHz modulierter HF werden meist analoge Elektronikbaugruppen des Prüflings beeinflusst. Die Beeinflussung erfolgt durch Demodulation der eingedrungenen HF-Störgröße an pn-Übergängen der elektronischen Schaltung. Es werden Signalpegelverschiebungen oder 1 kHz Fehlersignale erzeugt. Das 1 kHz Fehlersignal entsteht aus der mit 1 kHz modulierten HF-Störgröße.

Charakteristisch für die HF-Störeinkopplung sind die relativ langsamen Fehlersignale mit 1 kHz Grundschwingungen, die sich im Wesentlichen in Analogschaltungen auswirken. Die Bilder 1 bis 6 zeigen Beispiele gestörter Nutzsignale. Die Signalform weicht unterschiedlich von der Sinusform ab. Das heißt, das Fehlersignal enthält neben der Grundschwingung auch Oberschwingungsanteile.

Die Messaufgabe besteht darin, diese relativ langsamen Fehlersignale unter extremer HF-Störeinwirkung richtig zu messen.

Die Messsysteme A 100 set/ A 200 set / A300 set sind mit ihrer hohen Störfestigkeit diesen Bedingungen hervorragend angepasst.

Beispiele gestörter Nutzsignale

Gemessen mit dem Tastkopf AS 100

HF-Einwirkung feldgebunden: 250 MHz, 80% amplitudenmoduliert mit 1 kHzPrüfling: OPV-Schaltung, die HF koppelt in einen OPV-Eingang ein, das Fehlersignal wurde am Ausgang gemessen.

Bild 1 Das Oszillogramm zeigt ein konstantes Nutzsignal mit einem demodulierten 1 kHz-Anteil
Bild 2 Das dem Nutzsignal überlagerte demodu¬lierte 1 kHz-Störsignal zeigt hohen Oberschwingungsgehalt

Bild 3 Das demodulierte 1 kHz-Störsignal wird von der unteren Schiene begrenzt
Bild 4Nutzsignal ohne Beeinflussung

Bild 5 Nutzsignal mit 1 kHz Störsignal
Bild 6 Nutzsignal mit 1 kHz Störsignal durch obere Schiene begrenzt
2. Funktion

2.1. Messverfahren

Ein HF-fester Tastkopf (AS XXX), der im Wesentlichen aus einem A/D-Wandler (ADC) mit seriellem Ausgang besteht, wird autark im Prüfling betrieben, ohne die EMV-Bedingungen des Prüflings zu beeinflussen.

Die einzige Verbindung zwischen dem Tastkopf AS XXX und der Umgebung besteht aus einem Lichtwellenleiter, der die vom ADC kontinuierlich erzeugten Messwerte als seriellen Datenstrom an einen optischen Empfänger weiterleitet

Ein D/A-Wandler (DAC) setzt die digitalen Abtastwerte wieder in ein analoges Signal um, das am Oszilloskop ausgewertet werden kann.

Bild 7 LWL-Messsystem

2.2. ADC-Tastkopf AS XXX

Die am Eingang E des Tastkopfes AS XXX angelegte Spannung wird durch einen Analog-Digital-Umsetzer digitalisiert und in einen seriellen Datenstrom gewandelt. Der umschaltbare Messspannungsteiler erzeugt die Aussteuerbereiche

AS 100 50 / 10 VDC
AS 110 10 / 1 VDC
AS 120 1 / 0,1 VAC
AS 200 50 / 10 VDC
AS 300 ± 10 VDC

Der Tastkopf AS 120 besitzt einen kapazitiv gekoppelten Verstärker mit einer unteren Grenzfrequenz von 300 Hz.

Alle Tastköpfe besitzen einen Verpolungsschutz.

2.3. DAC-Empfänger AE XXX

Der optischer Empfänger AE XXX wandelt das LWL-Signal in ein serielles Datensignal. Eine sequentielle Logik sorgt für die Synchronisation des Empfängers und steuert die Serien-/Parallelwandlung der Messwerte und die Umsetzung in Analogwerte im D/A-Wandler. Die folgenden Operationsverstärker dienen zur Filterung und zur Anpassung der Aussteuerbereiche.

3 Bedienung

3.1 Anschluss des Tastkopfes (Beispiel AS 100) im Prüfling

Bild 8 Anschlussbelegung AS 300

Um unter HF-Einstrahlung Burst und ESD fehlerfrei zu messen, ist der Tastkopf extrem kurz mit dem Prüfling zu verbinden. Tastspitzen und Klepse in üblicher Art sind zu groß. Für einen entsprechend kleinräumigen Aufbau ist es erforderlich, den Tastkopf über eine Buchse direkt in die Baugruppe einzulöten.

Die Buchse schützt den Tastkopf vor Lötbeanspruchung und ermöglicht ein schnelles Wechseln der Messstellen durch Umstecken auf andere Buchsen.

  • Buchse auf die Leiterkarte oder IC des Prüflings aufkleben und entsprechend der Anschlussbelegung des Tastkopfes mit CuL-Draht an den Prüfling anschließen.
  • Die Stromversorgung erfolgt falls möglich aus dem Prüfling oder einer Batterie.

Zur Vermeidung von Messfehlern ist zu beachten:

  • Tastkopf dicht an GND-Flächen des Prüflings anordnen.
  • Buchse mit kurzen Anschlussdrähten (10...20 mm) direkt an das zu messende Signal anlöten.
  • Stromversorgung aus unmittelbarer Signalnähe, Pin's oder Blockkondensator des zum Signal gehörenden ICs entnehmen.
  • Bei Batteriebetrieb GND der Buchse kurz (10...20 mm) mit GND der Baugruppe verbinden! Am Verbindungspunkt Blockkondensator (ca. 100 nF) anordnen.

Grundregel: Je dichter der Tastkopf mit seinem Gehäuse und GND-Verbindung am GND-System des Prüflings angeordnet wird, um so höher ist seine Störfestigkeit und Rückwirkungsfreiheit.

Bild 9 AS 300 an den Prüfling angeschlossen; wenn nicht genügend freie Oberfläche über GND vorhanden ist, dann auf IC-Gehäuse anordnen

3.2 Inbetriebnahme der optischen Empfänger AE XXX

  • AE XXX an Oszilloskop anstecken (BNC-Stecker)
  • Der Ausgang des Empfängers liefert 10 V bei Vollaussteuerung, unabhängig von dem am AS XXX gewählten Messbereich. Die Vertikalablenkung am Oszilloskop sollte deshalb 0,5-2 V/SKT betragen.
  • Stromversorgung an AE XXX (Netzteil) anschließen ⇒ untere LED „ON“ muss leuchten. Klemmverschraubung am Empfänger lösen, LWL bis Anschlag einstecken, Verschraubung leicht festdrehen. Tastkopf und Empfänger über Lichtwellenleiter verbinden ⇒ obere LED „Sync“ muss leuchten.
  • Bild 10 Anschlusselemente und Anzeigen am AE 300
  • Am Oszilloskop muss sich eine Ausgangsspannung bzw. Signalform entsprechend der am Tastkopfeingang angelegten einstellen (bei angeschlossenem Tastkopf AS 120 mit 5 V Gleichspannung überlagert).
4 Sicherheitshinweise

Wenn Sie ein Produkt der Langer EMV-Technik GmbH nutzen, beachten Sie bitte die folgenden Sicherheitshinweise, um sich selbst gegen elektrischen Schlag oder das Risiko einer Verletzung zu schützen.

Die Anwendung des Gerätes ist von auf dem Gebiet der EMV sachkundigen und für diese Arbeiten unter Einfluss von Störspannungen und Burstfelder (elektrisch und magnetisch) geeignetem Personal auszuführen.

Lesen und befolgen Sie die Bedienungsanleitung und bewahren Sie diese für die spätere Nutzung an einem sicheren Ort auf.

  • Beschädigte oder defekte Geräte dürfen nicht benutzt werden.
  • Die Tastköpfe AS XXX sind nur im beeinflussungsfreien Zustand an- bzw. abzustecken.
  • Machen Sie vor der Inbetriebnahme eines Messplatzes mit einem Produkt der Langer EMV-Technik GmbH eine Sichtprüfung. Beschädigte Verbindungskabel sind vor Inbetriebnahme zu tauschen.
  • Lassen Sie nicht ein Produkt der Langer EMV-Technik GmbH während der Funktion unüberwacht.
  • Das Produkt der Langer EMV-Technik GmbH darf nur für Anwendungen genutzt werden, für die es vorgesehen ist. Jede andere Nutzung ist nicht erlaubt.
  • Die Bedienungs- und Sicherheitshinweise aller jeweils eingesetzten Geräte sind zu beachten.
  • Träger von Herzschrittmachern dürfen nicht mit dem Gerät arbeiten.
  • Grundsätzlich sollte der Prüfaufbau über eine gefilterte Stromversorgung betrieben werden.
  • Achtung! Bei Betrieb von Prüfaufbauten für EMV-Tests können funktionsbedingt Nahfelder und Störaussendung entstehen. Aufgabe des Anwenders ist es, Maßnahmen zu treffen, dass Geräte, die außerhalb der EMV-Umgebung des Prüfaufbaus installiert sind, in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion nicht beeinträchtigt werden (insbesondere durch Störaussendung).
    Das kann erfolgen durch:
    • Einhalten eines entsprechenden Sicherheitsabstandes
    • Verwenden geschirmter oder schirmender Räume
  • Die in ICs eingespeisten Störgrößen können funktionsbedingt bei zu starker Einwirkung zu Zerstörungen (Latch-up) im Test-IC führen. Schutz bietet:
    • schrittweises Erhöhen der Störgröße, Abbruch bei Funktionsfehler.
    • Unterbrechen der Stromversorgung des Test-ICs im Latch-up-Fall.

Achtung! Es ist zu sichern, dass interne Funktionsfehler von außen erkennbar sind. Bei Nichterkennbarkeit können bei Steigerung der Einkopplung Zerstörungen im Test-IC entstehen. Gegebenenfalls sind folgende Methoden anwendbar:

  • Überwachung repräsentativer Signale im Test-IC
  • spezielle Prüfsoftware
  • sichtbare Reaktion des Test-ICs auf Eingabehandlungen (Reaktionstest des Test-ICs).

Für die Zerstörung von Test-ICs kann keine Haftung übernommen werden!

5 Gewährleistung

Langer EMV-Technik GmbH wird jeden Fehler aufgrund fehlerhaften Materials oder fehlerhafter Herstellung während der gesetzlichen Gewährleistungsfrist beheben, entweder durch Reparatur oder mit der Lieferung von Ersatzgeräten.

Die Gewährleistung gilt nur unter folgenden Bedingungen:

  • den Hinweisen und Anweisungen der Bedienungsanleitung wurde Folge geleistet.

Die Gewährleistung verfällt, wenn:

  • am Produkt eine nicht autorisierte Reparatur vorgenommen wurde,
  • das Produkt verändert wurde,
  • das Produkt nicht bestimmungsgemäß verwendet wurde.

Weitere Tastköpfe sind auf Wunsch einzeln zum Set erhältlich.

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