Durch die in den letzten Tagen aufgetretenen Wintertemperaturen sank die rel Luftfeuchtigkeit im Zimmer erheblich, sodass man sich beim Gehen über Teppiche besonders stark elektrostatisch aufgeladen hat. Die Entladung an einem Gerät mit µC führte dazu, dass es im µC zu undefinierten Zuständen kam. (z. B Timerinterrupt wird nicht mehr ausgeführt) Welche Möglichkeiten gibt es, um Störungen dieser Art zu vermindern? MfG
Konsequente Schirmung. Außerdem Ableitung von ESD mittels Cera-Diodes oder SMD-Varistoren, am besten gleich am Geräte-Eingang. Kai Klaas
> Welche Möglichkeiten gibt es, um Störungen dieser Art zu vermindern?
unendlich viele da du nicht geschrieben hast "welche geräte" und "wo die
sich befinden". Es gibt je nach einsatzgebiet unterscheidliche lösungen.
Pauschal kann mann schon einiges machen z.b. nicht gehen, tepiche
vermeiden, sich an ESD vorschriften für arbeitsplatz halten, vernünftige
geräte bauen, platinnen im blein/epoxy mischung vergissen und 5 meter
unter der erde vergraben ...
Natuerlich noch anderer Teppich. Oder gar kein Teppich. Gast
Wolfgang-G schrieb: > Die Entladung an einem Gerät mit µC führte dazu, dass es im µC zu > undefinierten Zuständen kam. (z. B Timerinterrupt wird nicht mehr > ausgeführt) > Welche Möglichkeiten gibt es, um Störungen dieser Art zu vermindern? Zuerst mal feststellen, ob es ein Softwareproblem oder ein Hardwareproblem ist. Es ist oft möglich, daß die Entladungen einen Zustand der Eingangspins bewirken, den Du in Deiner Software nicht bedacht hast. Dagegen hilft eine gute Entprellroutine. Und Statemachines müssen alle Zustände behandeln (Default beim Switch). Peter
Hallo, bei ESD hat man es sowohl mit elektrischen Feldern (Spannung bis ca 15 oder 20 KV) als auch mit starken magnetischen Feldern (kurzzeitig Ströme bis ca 30 A) zu tun. Die Anstiegszeiten der Flanken sind im bereich 5ns .. 0.8 ns. Das Frequenzspektrum geht also breitbandig bis ca 400 MHz. Abhilfe: - Vermeidungsstrategien: z.B. Bedienelemente mit 20KV isolieren, ESD-Schuhe - Schirmung: allseitig geschlossene Metallgehäuse (z.B. Weißblech) bei gleichzeitiger Filterung aller Leitungen (im Idealfall mit Durchführungskondensatoren) Die Kondensatoren müssen so ausgelegt sein daß sie beim Umladen der 330pF des ESD-Simulators auf den Steckerkondensator nicht defekt werden. (also in der Regel Mindestkapazität, Mindestspannungsfestigkeit). Alternativ Überspannungsableiter wie Varistoren, Transientendioden usw. - Isolation der Störströme durch Serienwiderstände, Drosseln, Optokoppler. - Anordnungskonzepte: alle Steckverbinder auf eine Seite der Leiterplatte, Empfindliche Bauteile weit weg vom Stecker/Gehäuse. Inselbildung von Baugruppen... - Reduktion der Störeinstrahlung auf Leiterplatten durch Minimierung der Leiterbahnlängen. Verlegung kritischer Signale nahe an Masse (Magnetische Loop-Antennen minimieren). oder Verwendung von Multilayern mit durchgehenden Masseflächen Zu Softwarestrategie fällt mir noch ein: unbenutzte Programmbereiche mit Befehlen füllen die einen Reset auslösen. Watchdog-Bedienung nur dann ausführen wenn alle wichtigen Programmteile (Interrupts) mindestens einmal durchlaufen wurden. Wichtige Daten im RAM mit Prüfsummen versehen, oder auch Prüfbytes schreiben und zyklisch prüfen.
Zunächst vielen Dank für die teilweise sehr ausführlichen Hinweise. Da mein Gerät eigentlich fertig war (es handelt sich um ein Gerät zur Erfassung und Speicherung von Messwertwerten, wobei ein MSP430F1611 als µC eingesetzt wird. Die AD-wandler des µC werden zur Erfassung von Spannungswerten verwendet und über I²C bzw. SPI können weitere Fühler angeschlossen werden.) würde ich nachträglich zunächst die Schirmung und Schutzdioden in Erwägung ziehen. Dazu noch einige Fragen: Da das Gerät zeitweise auch im Batteriebetrieb läuft und dadurch der Schirm nicht geerdet ist, ist in diesem Fall die Schutzfunktion noch gegeben? (man könnte den Schirm dann evtl. zusätzlich erden) Wie wird das Problem bei einem Laptop gelöst? Oder hatte ich bisher nur Glück, dass der Laptop noch funktionstüchtig ist? Was sind Cera-Dioden? Sind diese mit den Dioden im Anhang vergleichbar? Die weiteren Hinweise werde ich mir für die nächsten Projekte mal abspeichern. MfG
Hallo, Schirmung und Erdung haben EMV-mäßig nichts miteinander zu tun. Erdung ist Personenschutz. (= Berührschutz gegen 230V bei Isolationsfehler). Einen Schirm brauchst Du nur dann an Erde anschließen wenn 230 V ins Gerät (nicht Schutzisoliert) geführt werden. Schirmung erzeugt eine Äquipotentialfläche. -> alle Schaltungsteile springen gleichzeitig um die 15KV -> es entsteht keine Spannungsdifferenz zwischen Signal und Masse -> Deine Schaltung merkt nichts von ESD. Wichtig ist halt nur, daß wenn Leitungen das Gehäuse verlassen, daß diese dann auch "mitspringen" -> Entweder geschirmte Leitung (Schirm Induktivitätsfrei ans Gehäuse) oder Filterung über Kondensatoren Induktivitätsfrei ans Gehäuse/Schirm. (jeder halbe Millimeter Anschlußdraht zählt bei 400 MHz!). Der Störstrom fließt auch in erster Näherung nicht über einen Schutzleiter ab (Induktivität), sondern über parasitäre Kapazitäten zum Verursacher zurück. (Stromkreis). Die von Dir angegebenen Schutzdioden (mit niedriger Kapazität für hochfrequente Signale) werden im allgemeinen zum Schutz gegen Zerstörung bei direktem Beschuß der Steckverbinder verwendet. Im allgemeinen hat man da immer eine geschirmte Leitung. Bei niederfrequenten Signalen reichen normalerweise preiswertere Filterkondensatoren.
>Erdung ist Personenschutz.
Nicht nur, Erdung ist auch Potentialausgleich!
Nicht zu vergessen, bei ESD-Tests im Zuge der CE-Messungen spielt die
Erde eine wichtige Rolle, was man schon daran erkennen kann, daß
ESD-Pistolen immer geerdet werden müssen.
Beim Human Body Model wird angenommen, daß sich der Körper gegen Erde
statisch auflädt und sich dann gegen Erde wieder entlädt. ESD sucht sich
letztlich immer einen Weg zur Erde. Deswegen ist ein geerdeter Schirm,
der ESD einen direkten Pfad zur Erde bieten kann, einem nichtgeerdeten,
bei dem letztlich nur Streukapazitäten umgeladen werden können, immer
überlegen.
Potentialausgleich durch Erdung wird außerdem oft verwendet, um
elektrostatische Aufladungen von vorne herein zu verhindern.
Auch bei der Schirmung von strahlenden HF-Schaltungen ist das Erden ein
wichtiges Prinzip, um zu verhindern, daß HF-Ströme über Streukapazitäten
zur Erde abfließen. Durch ein Erden des Schirms schließt man
Streukapazitäten zur Erde kurz.
Erde bildet die größte Äquipotenialfläche und ist das einzige
Referenzpotential, auf das man sich wirklich beziehen kann. Es ist
deshalb ein großer Unterschied, ob ein Schirm geerdet ist oder nicht.
Erde ist eben nicht nur Schutzerde, sondern oft auch Funktionserde.
Kai Klaas
Hallo Wolfgang,
>Was sind Cera-Dioden? Sind diese mit den Dioden im Anhang vergleichbar?
Cera-Dioden sind letztlich Varistoren. Sie werden von Epcos in SMD
hergestellt und können ESD im Subnanosekundenbereich ableiten. Laut AVX
(von denen ich gerade leider keine Website öffnen kann) sind
SMD-Varistoren die einzigen Bauteile, die ESD wirklich im
Subnanosekundenbereich abfangen können. Damit sind sie schneller als
Transzorbs oder Schottky-Dioden.
Diese neuen SMD-Varistoren dürfen nicht mit den alten Scheibenvaristoren
verglichen werden, bei denen sich schon nach ein paar ESDs wichtige
Bauteile-Parameter drastisch verschlechtert haben.
Kai Klaas
So, jetzt: http://www.avx.com/docs/Catalogs/apnotes.pdf http://www.epcos.de/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/ProtectionDevices/CeraDiodes/Page,locale=nn.html Kai Klaas
>Nicht zu vergessen, bei ESD-Tests im Zuge der CE-Messungen spielt die >Erde eine wichtige Rolle, was man schon daran erkennen kann, daß >ESD-Pistolen immer geerdet werden müssen. Sag ich doch: Personenschutz. Schließlich will man haben daß beim ESD-Test die Schaltung die 15KV abkriegt und nicht der Bediener der ESD-Pistole. Wenn du im Kaufhaus über den Teppichboden läufst und dann an einen Isolierten Kleiderständer faßt findet trotzdem eine Entladung statt. Obwohl weder Du noch der Kleiderstände geerdet sind. Wenn ich mal rechne: 10pF Streukapazität bei 400 MHz = 40 Ohm Impedanz 1m Schutzleiteranschluß = 1uH = 2500 Ohm Impedanz Was glaubst Du wo der Großteil des Stromes fließt?
Hallo Anja, >Sag ich doch: Personenschutz. Nein, das hat mit Personenschutz nichts zu tun! >Wenn du im Kaufhaus über den Teppichboden läufst und dann an einen >Isolierten Kleiderständer faßt findet trotzdem eine Entladung statt. >Obwohl weder Du noch der Kleiderstände geerdet sind. Richtig, du bist nicht geerdet, sonst könnte sich ja keine elektrostatische Ladung aufbauen. Aber der Kleiderständer muß irgendwie geerdet sein. >Schließlich will man haben daß beim ESD-Test die Schaltung die 15KV >abkriegt und nicht der Bediener der ESD-Pistole. Nein, mit dem Erden der ESD-Pistole will man erreichen, daß die Pistole wie eine elektrostatisch aufgeladene Person wirkt, die im Human Body Model immer bezüglich Erdpotential aufgeladen ist. Nimm deinen PC und stelle ihn elektrisch isoliert vom Boden auf. Ziehe alle Kabel ab. Nun lade dich ESD mäßig auf und berühre ihn. Dann wirst du kaum etwas spüren. Nun verbinde ihn über das Stromkabel mit der Steckdose. Jetzt hast du das Gehäuse ja in der Regel geerdet. Nun lade dich abermals auf und berühre erneut das PC-Gehäuse. Jetzt erhälst du einen richtigen Rumms! >Wenn ich mal rechne: >10pF Streukapazität bei 400 MHz = 40 Ohm Impedanz >1m Schutzleiteranschluß = 1uH = 2500 Ohm Impedanz > >Was glaubst Du wo der Großteil des Stromes fließt Die Stromspitze also der schnelle Teil des ESD lädt erst mal Streukapazitäten auf, das ist richtig. Aber der langsame Schwanz des ESD Stroms fließt über das Kabel. Das erklärt auch warum der Norm-Stromimpuls so wellig aussieht. Anja, ESD (Human Body Model) ist ein Phänomen, daß untrennbar mit Erde verknüpft ist. Warum sonst gibt es die Empfehlung sich erst durch Berühren geerdeter Teile (Heizkörper, Schutzkontakt in der Steckdose, etc.) zu entladen, bewor man ein empfindliches Gerät berührt? Kai Klaas
Bei kapazitiven Entladungen findet nur ein Ladungsausgleich statt, soweit ich weiß. Also ist die Erde erst mal egal. Das was man spürt sind letztendlich nur die übergesprungenen Elektronen (AKA elektrischer Strom). Aber damit diese erst fließen können, muss keine Erdung vorhanden sein. Oder wo ist die Erde wenn sich Blitze zwischen Wolken bilden? Okay bisschen armselig: http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungsausgleich
@Simon >Bei kapazitiven Entladungen findet nur ein Ladungsausgleich statt, >soweit ich weiß. Also ist die Erde erst mal egal. Ich sprach von ESD im Zusammenhang mit dem Human Body Model und nicht von Blitzen zwischen irgend welchen Wolken. Was lädt sich denn genau auf, wenn du über einen Teppich läufst?? http://www.ecse.rpi.edu/~schubert/Course-Teaching-modules/A41-Human-body-model-and-electrostatic-discharge-ESD.pdf Kai Klaas
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