EMV Einfache Tester

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Im Hobbybereich kann man sich oft keine teuren Geräte für EMV-Tests leisten. Trotzdem spielt das Thema EMV eine nicht unwichtige Rolle. Je nach Umfeld muss man nämlich einiges an Aufwand treiben, damit selbst gebaute Schaltungen überhaupt funktionieren. Jeder, der schonmal Schaltungen für Auto, Roller oder Traktor gebaut hat, wird sicherlich mit einigen Problemen konfrontiert gewesen sein. Auch Timer für ein Belichtungsgerät mit Leuchtstoffröhre sind ein Klassiker.

Wie kann man mit einfachen Mitteln ein paar Tests auf Robustheit seiner Schaltung machen? Wie kann man herausfinden, ob die Schaltung elektromagnetisch abstrahlt und so andere Elektronik stört?

Hier sollen einfache Mittel und Methoden vorgestellt werden, die sich ein Hobbybastler leisten kann. Aber auch im professionellem Umfeld in kleinen Firmen kann es sich lohnen, vor einem Besuch im EMV-Labor einige eigene Tests gemacht zu haben. So kann man sich ggf. einen weiteren Besuch im EMV-Testlabor mit vielleicht 1000 Euro Kosten sparen.

Elektromagnetische Einstrahlung

Leuchtstoffröhrentest

Leuchtstoffröhren mit normalem elektromechanischem Starter und 50 Hz Drossel eignen sich gut, die Schaltung zu quälen. Hierzu legt man die Schaltung an verschiedene Orte in die Nähe der Lampe und schaltet diese öfters ein. Läuft die Schaltung stabil? Oder stürzt der Mikrocontroller ab? Laufen Übertragungsprotokolle stabil oder schleichen sich Fehler ein?

Man kann auch gleichzeitig mit dem Oszi nachmessen, was durch die Leuchtstoffröhre in die Schaltung eingekoppelt wird. Hier muss man allerdings acht geben, dass die Messleitungen nicht wieder zusätzlich was einkoppeln.

Netzbetriebene Geräte lassen sich auch gut testen, weil die Störungen der Leuchtstoffröhre übers Netz gekoppelt werden. Hierfür testet man dann seine Schaltung weit weg von der Leuchtstoffröhre, jedoch an der gleichen Steckdose betrieben. Am besten hat man eine lange Verlängerungsschnur vor einem Steckdosenverteiler, an dem man dann sowohl Leuchtstoffröhre wie das zu testende Gerät anschließt. Das erhöht die Störungen. Mit einem Oszi kann man in seiner Schaltung nachmessen, was an Störungen einstrahlt.

Relais-Tests

Ein dickes KFZ-Relais oder einen Schütz erzeugt ein gutes elektromagnetisches Störfeld, wenn man die Spule nicht mit Schutzdiode versieht, sondern mit einem Kabel über die Spulenkontakte streift. Hierdurch kommt es zu ziemlich zufälligen Stromflüssen mit Funkenbildung. Alles beste Voraussetzungen, in der Nähe des Relais schöne Störungen zu produzieren. Hier kann man ebenso seine Schaltung testen, in dem man sie in unmittelbarer Nähe betreibt. Gehen im normalen Betrieb Kabel vom Gerät ab, so kann man diese auch ein paar mal ums Relais wickeln, um die Kopplung zu erhöhen.

Eine Idee ist, einen Kontakt des Relais mit einem Bananenstecker oder einem Nagel über eine Feile zu ziehen. Das macht gut Funken und sorgt für mächtig Störung.

Noch einfacher ist die Verschaltung eines Relais in einer Selbstunterbrecherschaltung. Dazu braucht man ein Relais mit Wechselkontakt oder Öffner. Je nach Grösse und Bauart rasselt das Relais dann mit 10..200 Hz und macht ordentlich EMV-Dreck. Die Kontakte werden dabei bisweilen stark belastet.

Relais selbstunterbrecher.png

Eine weitere Möglichkeit ist, einen oder zwei Leuchtstofflampenstarter in Reihe zur Schützspule. Bei einer solchen ähnlichen Schaltung (2Starter+25W Glühlampe)sollte ein Feuer nachgebildet werden. Radiohören war in deren Nähe nicht mehr möglich.

Handy-Test

Ein Handy sendet je nach Empfangslage mit bis zu 2 Watt. Die meisten kennen die Störungen, die ein empfangendes Handy im NF-Bereich machen kann. Mit einem Handy kann man zumindest herausfinden, ob stärkere Einstrahlungen bei etwa 1 GHz (D-Netz) oder 2 GHz (E-Netz) einen Einfluss auf die Funktion der Schaltung haben.

Am besten sorgt man für schlechte Empfangsverhältnisse, denn nur dann drehen die Handys so richtig die Leistung auf. Dann hat man maximale Feldstärke.

Klingel

Eine nostalgische elektromagnetische Klingel mit Spule produziert aufgrund ihres Funktionsprinzips ebenfalls gut Funken über eine geschaltete Induktivität.

Bohrmaschine, Elektromotoren

...entwickeln ein schönes Funkenfeuer an den Kohlen. Man kann die resultierenden Störungen einkoppeln, in dem man so ein Gerät in der Nähe der Schaltung laufen lässt. Oder auch über die Netzleitung, hierbei ist es gut, wenn man noch die Entstörkondensatoren entfernt, die in jedem handelsüblichen Gerät enthalten sind.


Abstrahlungstests

Scanner-Radio

Scanner sind im funktechnischen Umfeld Geräte, die auf einem sehr großem Frequenzbereich empfangen können. Ein guter Scanner kann Frequenzbereiche von 500KHz bis 2 GHz empfangen. Das ist gut geeignet, um Abstrahlungen einer selbst gebauten Schaltung nachzuweisen.

Die meisten Geräte verfügen über eine Feldstärkeanzeige, womit dann auch eine einfache quantitative Beurteilung möglich ist. Ebenso kann man mit unterschiedlichen Antennen eine qualitative Beurteilung machen, auch durch unterschiedliche Entfernungen zum Testobjekt.

Geräte gibt es z. B. von Stabo oder Albrecht. Brauchbare Geräte sind der Stabo XR 1800 und Stabo 1810, die man gebraucht für etwa 200 Euro bekommt. Weitere Hersteller sind AOR und Uniden. Ein Blick bei Ebay lohnt sich.

Wichtig für solche Tests ist ein Umfeld, wo möglichst wenig andere Funkquellen einstrahlen und dies ist gar nicht so einfach.

Ein recht funkdichter Raum für kleine Objekte und erste Tests ist die Mikrowelle. In diese legt man Schaltung Empfänger. Sobald man jedoch irgendwelche Kabel von außen hinein legen muss, ist es vorbei mit der Funkstille. Darüber holt man sich wieder jede Menge Störstrahlung hinein.

Es ist möglich, sich eine HF-dichte Kiste zu bauen, in der man testet. Ob die Kiste wirklich HF-dicht ist, lässt sich ja mit dem Scanner zuvor checken. Aber aufgepasst: Die meisten Scanner stören sich bei bestimmten Frequenzen selber, empfangen dann also ein eigenes Signal. Man sollte sich diese Frequenzen notieren oder über Programmierung des Scanners aussperren.

Wo findet man einen großen funkfreien Raum? In Zeiten der flächendeckenden Handy-, Radio- und Fernsehversorgung ist das gar nicht so einfach. Tiefe Keller oder alte Bunker wären eine Möglichkeit. Auch gibt es manche Täler, in denen kaum noch Empfang möglich ist. Mein Favorit ist eine Höhle im Sauerland, die etwa 50 Meter in den Berg geht und frei zugänglich ist. Dort ist absolute Funkstille. Hier kann man dann ausführlich messen.

Billige Multiband-Weltempfänger gibt es für etwa 20-50 Euro. Sie decken meist Frequenzbereiche von 50-180 MHz ab. Das ist arg wenig, reicht aber auch für manch einen Test. Es ist ja so, dass gerade bei digitalen Geräten Abstrahlungen auf mehreren Frequenzen nachweisbar sind (http://de.wikipedia.org/wiki/Oberwellen). Insofern ist die Chance gut, irgendwo in dem Frequenzbereich was nachweisen zu können. Vorteil solcher Billiggeräte ist, dass man wg. analoger Sendereinstellung sehr schnell durchscannen kann.

Selbst mit einem normalem Radioempfänger kann man über verschiedene Bänder seine Schaltung testen. Fast alle Digitalelektronik mit Mikrocontrollern ist im UKW-Bereich hörbar, wenn keine Entstörmaßnahmen getroffen wurden.

Unter dem Stichwort SDR (Software-Defined-Radio) lassen sich für sehr kleines Geld (DAB-USB-Stick) Lösungen finden mit denen von 50 kHz bis ca 2 GHz das Spektrum durchsucht werden kann. Dabei ist jedoch zu beachten, dass je nach SDR sehr viele Mischerartefakte und Eigenstörungen auftreten können.

Elektrosmog-Messgeräte

Sind eigentlich dazu gedacht, um Menschen zu helfen, die glauben, unter elektromagnetischen Einstrahlungen leiden. Sie eignen sich aber auch gut, um elektromagnetische Abstrahlungen der eigenen Geräte zu testen.

Auf diesem Markt gibt es viel Hokuspokus und viel unausgegorenes Zeug, mit dem man zwar irgendwas nachweisen kann, aber kaum klare Aussagen treffen kann. Mitunter messen solche Geräte schon bei anderer Wetterlage oder anderem Schuhwerk des Benutzers völlig anders.

Bei Elektrosmogmessgeräten handelt es sich meist um Breitbandmessgeräte, die also in einem großen Frequenzbereich die Abstrahlung messen. Damit kann man zwar keine Aussagen machen, bei welcher Frequenz etwas abstrahlt, wohl aber, das in einem Frequenzspektrum etwas mit einer bestimmten Energie abstrahlt. Denn die meisten Geräte haben zur quantitativen Bewertung eine Skala.

Brauchbare Geräte stellt die Firma http://www.gigahertz-solutions.de her. Diese gibt es u.a. auch bei Conrad-Elektronik. Leider sind die nicht ganz billig. Es lohnt sich ein Gerät für den niederfrequenten Bereich bis etwa 100KHz und für den Hochfrequenzbereich, der möglichst tief beginnen sollte, z. B. bei 27MHz. Die meisten Störungen durch Mikrocontroller sind irgendwo im Bereich zwischen 50MHz und 2 GHz zu finden.

Von http://www.aaronia.de/ gab es früher Breitbandmessgeräte, die halbwegs brauchbar waren. Irgendwann machten die einen Schnitt und verkaufen seither nur noch frequenzselektive Geräte. Leider mit massiven Qualitätsproblemen bei der Einführung. Auch sind diese Geräte wohl recht optimiert auf die typischen Abstrahlungsquellen wie Handy und unterdrücken evtl. andere Frequenzen. Viele Geräte sind zudem bis heute noch nicht lieferbar (Stand 05/2007). Die Firma und die Geräte im Auge zu behalten, kann jedoch Sinn machen. Auch bei Ebay bekommt man ältere Geräte, wie den HF-Detektor Profi II, der recht brauchbar ist.

Die meisten HF-Breitbandmessgeräte basieren auf der AD83xx (z. B. AD8307) Chipreihe von Analog Devices. Man kann sich so ein Gerät dann auch schnell selber zusammenbauen. Auch Bausätze gibt es:

Sniffer-Probes

ESD-Tests

Piezo-Zünder

Bei Conrad gibt es Piezozünderelemente für Gasöfen, die recht ordentlich Power haben. Wenn man die Masse dieser Teile an eine Blechplatte anschließt, die man unter das Testgerät legt und mit dem anderen Pol Funken auf diese Platte schießt, koppelt man recht gut energiereiche Impulse in sein Gerät ein.

Am besten baut man sich eine kleine Pistole, die ein Massekabel und eine Spitze hat, über die man das Hochspannungskabel des Piezozünders auskoppelt. Evtl. sollte man diverse Aufsatzspitzen mit Widerständen oder Kapazitäten bauen, um die Stärke des Impulses zu verändern. Wer kann da genauere Hinweise geben?

Ebenso kann man die Masse der Pistole an die Masse seines zu testenden Gerätes direkt anschließen und dann auf alles schießen, was irgendwie leitet.

Die Erfahrungen sind, dass das schon eine recht harte Zumutung für die Schaltung darstellt und selbst viele professionell entwickelte Geräte damit ihre Probleme haben. So stürzte z. B. ein ISDN-Telefon ab, wenn ein 30x30cm große Masseplatte darunter lag, auf die man mit der Piezo-Pistole schoß.

Piezo Zünder aus Feuerzeugen funktionieren auch prinzipiell, man sollte hier checken, ob die Energie ausreichend ist.

Elektroschocker

Alles, was blitzt, ist gut geeignet, um impulsartige elektromagnetische Felder zu erzeugen, die in einem großem Spektrum abstrahlen. So auch Elektroschocker, die zudem wesentlich energiereicher sind, als ein Piezozünder. Natürlich sollte man damit nicht direkt auf das Gerät halten, vermutlich wird es das nicht überleben. Aber in der Nähe kann man damit schon blitzen. Man muss ein Gefühl dafür entwickeln, in welchem Abstand ein Gerät noch problemlos funktionieren sollte. Hierzu nimmt man sich andere professionell entwickelte Elektronik und schaut, wann die ausfällt.

Siehe auch

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