Da wegen CE usw. ja alle Geräte auf ESD-Festigkeit getestet werden müssen, und das auch wegen der Gebrauchsfähigkeit im Alltag Sinn macht, wäre es nett wenn man vorab eigene Tests machen kann. ESD-Pistolen kosten ein Vermögen, Tests mit Feuerzeugen usw. sind aber riskant bzw. sagen nicht viel aus, zumal im realen Test die Masse nicht direkt an das Gerät gelegt wird, sondern an die 80 cm unter dem Gerät liegende Ground-Plane aus Metall. Ich habe mich mit dem Thema mal länger befasst, und gesucht, aber bisher nicht wirklich etwas gefunden, was zu einer diy-Lösung reicht. Daher wollte ich das Thema hier mal aufmachen. Ziel ist es, eine einigermaßen normgerechte und verstaubare ESD-Testanlage zu entwerfen, die nicht soviel wie ein PKW kostet. Die ganze Geschichte muss nur bis 8 KV gehen, was einiges erleichtert. Meine Idee: Der normgerechte Testaufbau in Form einer geerdeten Ground-Plane, Holztisch, leitende Oberfläche auf dem Tisch und "Bleedlines" mit 470K-Widerständen lässt sich relativ einfach bauen und kostet nicht die Welt. Die 470K-Widerstände kann ich aus 10x47K-Hochspannungswiderständen bauen, die Spannung entnehme ich aus einem 8KV-Netzteil von Ebay. (Phywe Schulungsnetzteil) Die Groundplane wird aus 0,5mm Alu die ich auf zwei Restplatten Alu-Dibond klebe. Darauf kommt ein Holztisch mit 0,5mm-Alufolie (Wieder mit 2x470K-Bleedline), Isolierschicht und das zu testende Objekt. Bilder zum Aufbau kommen noch. Wer wissen will wie das aussieht der google nach "esd test table" Wegen des Urheberrechts will ich die Bilder hier nicht posten. Die "ESD-Pistole" ist eigentlich gar nicht so schwer machbar. Laut IEC 61000-4-2 Modell muss sie am Ausgang 330 Ohm Widerstand haben, was ich aus 10x33 Ohm 2KV-Widerständen bauen kann. Die Ladung wird aus einem 150pF-Kondensator geliefert der vor dem "Schuss" aufgeladen wird. 3D-Gedruckt aus PETG sollte das genügend isoliert sein, ein Trigger kann man damit relativ einfach und gut isoliert entwerfen, einfach ein Kontakt der die Kontaktpunkte berührt. Damit man das messen kann kommt noch ein 1:1000 Teiler als HV-Probe dazu, damit kann ich dann messen ob ich wirklich 8KV habe oder nicht. Später ist dann noch ein Teilerblock angedacht, mit dem ich 2, 4 und 6KV aus dem Netzteil erzeugen kann. Die Gesamtkosten schätze ich für mich mal auf ca. 120-140 Euro für alles. Im Großen und Ganzen hoffe ich so einen einigermaßen normgerechte ESD-Test machen zu können, nicht so exakt wie im offiziellen Labor, aber sicher ausreichend für eigene Tests. Ein Versuch ist es wert denke ich, zumal die Kosten überschaubar sind. Die Widerstände löte ich gerade zusammen, Teile für den Tisch sind unterwegs, gibt also bald die ersten Bilder. Ernst gemeinte Kommentare sind gern willkommen. Vielleicht finden wir zusammen einen Weg das zu einem brauchbaren Vorab-Testsystem zu bringen.
:
Verschoben durch Moderator
L. S. schrieb: > Wegen des Urheberrechts will ich die Bilder hier nicht posten. Du könntest einfach den Link posten
@ L.S. Es gibt noch ein Problem mit der Polarität, du benötigst +8kV und -8kV. Und wie schaltest du diese hohe Spannung auf den Prüfkontakt?
:
Bearbeitet durch User
Hi
>Und wie schaltest du diese hohe Spannung auf den Prüfkontakt?
Da gibt es für 50-60€ so nette 15kV-Relais von Cynergy 3.
MfG Spess
Schalten wollte ich das durch einen Kupferkontakt den ich per Hebelchen/Trigger von einem Kontaktpunkt auf den anderen bewege, sozusagen ein manuelles Relais. Der Kontakt kommt in die "Pistole". Die Isolation muss dann natürlich entsprechend sein, aber da bin ich zuversichtlich dass ich das hin bekomme, man muss nur die Abstände groß genug machen und ausreichend isolieren. Dass das auch negativ sein muss wusste ich nicht, das ist natürlich etwas schwerer, aber mit einem Trenntrafo machbar denke ich, dann polen wir das Ganze eben um. Danke für den Hinweis. Link zum Tischbild: http://www.noiseken.com/uploads/fckeditor/products/GP-801_2.png oder https://www.esdguns.com/208-thickbox_default/wood-table-in-accordance-to-iec-61000-4-2.jpg
:
Bearbeitet durch User
L. S. schrieb: > Da wegen CE usw. ja alle Geräte auf ESD-Festigkeit getestet werden > müssen, 1. Fehler: Es gibt keine allgemeine Prüfpflicht bei Geräten. 2. Fehler: Wenn eine besondere Richtlinie die Prüfpflicht(!) vorschreibt, kannst Du kein Geld sparen. Eigentest in der Entwicklung und zur Vorbereitung auf externe Prüfungen könntest Du in der Dir vorschwebenden Art machen. Messe aber dabei mal an einem leeren Aufbau die Impusform mit einem Oszi, ob die Anforderungen Deiner RC-Kombinationen funktionieren.
L. S. schrieb: > Laut IEC > 61000-4-2 Modell muss sie am Ausgang 330 Ohm Widerstand haben, was ich > aus 10x33 Ohm 2KV-Widerständen bauen kann. Die Ladung wird aus einem > 150pF-Kondensator geliefert der vor dem "Schuss" aufgeladen wird. Das kommt dann einiges an Induktivität zusammen. Man müsste klären, ob der Impuls nicht viel zu langsam ansteigt und damit seine Wirkung gar nicht voll entfalten kann. L. S. schrieb: > Damit man das messen kann kommt noch ein 1:1000 Teiler als HV-Probe > dazu, damit kann ich dann messen ob ich wirklich 8KV habe oder nicht. Wo willst du den Teiler genau anschließen? An den Kondensator wohl eher nicht. Selbst mit einem 10GOhm Widerstand zum Messen ergibt das bereits eine Zeitkonstante von 1,5s.(1000:1 Teiler bei einem normalen Multimeter mit 10MOhm Eingangswiderstand) Man müsste also nach dem trennen des Kondensators von der Quelle sofort den Impuls auslösen, damit die Spannung nicht zu stark verfälscht wird. Oder man kann nur die Spannung der Quelle messen und ist dann auf dem Kondensator blind und muss hoffen, dass Leckströme den nicht zu schnell entladen.
> Eigentest in der Entwicklung und zur Vorbereitung auf externe Prüfungen > könntest Du in der Dir vorschwebenden Art machen. Genau dazu soll es sein. So kann ich zumindest einigermaßen abschätzen ob meine ESD-Schutzmaßnahmen arbeiten oder nicht. Außerdem kann ich damit gut einigermaßen wiederholbar mit Bauteilen Tests durchführen um die Auswahl zu verbessern. Es soll keinen offiziellen Test ersetzen, das geht wohl eher nicht.
Christian L. schrieb: > L. S. schrieb: >> ...aus 10x33 Ohm 2KV-Widerständen bauen kann. Die Ladung wird aus einem >> 150pF-Kondensator geliefert der vor dem "Schuss" aufgeladen wird. > > Das kommt dann einiges an Induktivität zusammen. Man müsste klären, ob > der Impuls nicht viel zu langsam ansteigt und damit seine Wirkung gar > nicht voll entfalten kann. Das Induktionsarm hinzubekommen ist sicher das, was die kommerziellen Pistolen so teuer macht. Kennt jemand die Tricks die dort verwendet werden? Die Module sind recht kurz, ich vermute da also eher spezielle eigens dafür konstruierte Widerstände. Ich habe da schon experimentiert mit Graphit und anderen Stoffen, um einen Blockwiderstand mit 330 Ohm zu bauen. War noch nicht das richtige Material dabei. > L. S. schrieb: >> Damit man das messen kann kommt noch ein 1:1000 Teiler als HV-Probe >> dazu, damit kann ich dann messen ob ich wirklich 8KV habe oder nicht. > > Wo willst du den Teiler genau anschließen? An den Kondensator wohl eher > nicht. Selbst mit einem 10GOhm Widerstand zum Messen ergibt das bereits > eine Zeitkonstante von 1,5s.(1000:1 Teiler bei einem normalen Multimeter > mit 10MOhm Eingangswiderstand) Man müsste also nach dem trennen des > Kondensators von der Quelle sofort den Impuls auslösen, damit die > Spannung nicht zu stark verfälscht wird. Oder man kann nur die Spannung > der Quelle messen und ist dann auf dem Kondensator blind und muss > hoffen, dass Leckströme den nicht zu schnell entladen. Ich will den Probe erstmal nutzen um überhaupt mal zu checken welche Spannung meine Quelle ausgibt, Typenschilder sind ja schön... Damit kann ich den Kondensator aufladen, was dann nach Auslösen des Impulses hinten herauskommt werde ich damit wohl nicht oder nur schlecht messen können. Wegen der Induktivität des 330Ohm-Widerstandes könnte das natürlich scheitern, ich könnte es simulieren, was am Ende dabei herauskommt. Dazu müsste ich natürlich erst mal die Induktivität des Widerstands messen. Vielleicht hat jemand eine fertige Möglichkeit das zu messen? Es ist ja so, dass das Gerät die HS-Impulse überstehen muss, also keinen dauerhaften Schaden nehmen darf und im Falle einer Beeinflussung wieder in einen sicheren Betriebsbereiten Modus zurückgehen muss. Ich kann mit der Anlage also nachher prüfen, ob ich das bei 8KV noch hinbekomme. Ob ich da jetzt genau den genormten Impulsverlauf hinbekomme denke ich nicht, aber es erlaubt eine ungefähre grobe Abschätzung ob mein Gerät zumindest rudimentär gehärtet ist und in den sicheren Zustand zurückkehrt ohne dass ich es mit völlig unbekannten Grillzünder-Impulsen und Elektroschocker usw. in die ewige Jagdgründe schicke. (Die haben es teilweise in sich, damit kann man einige USB-Netzteile mit CE-Zeichen zuverlässig zerstören)
L. S. schrieb: > Die 470K-Widerstände kann ich aus 10x47K-Hochspannungswiderständen > bauen, > aus 10x33 Ohm 2KV-Widerständen bauen kann. Die Ladung wird aus einem > 150pF-Kondensator geliefert der vor dem "Schuss" aufgeladen wird. Du solltest ernsthaft über eine Parallelschaltung von Widerständen nachdenken damit das Serien-L und die Pulsbelastung geringer wird. Ebenso ist bei einem Ausfall eines Widerstands nicht das ganze System betroffen. Die Hochspannung egal welcher Polarität läßt sich relativ sauber mit einem geregelten (Strom/Spannungsgeregelten) Royer und nachgeschalteter Kaskade erzeugen. Da der Schalter zur Freigabe nicht an der 8kV-Seite sitzen muß sondern auch zB. am Fußpunkt der Kaskade sein kann (der den Royer einfach kurzschließt) muß der auch keine 8kV schalten können. Ein Ableitwiderstand, der die 330p rasch Spannungsfrei macht ist nun nicht so das große Problem. Das alles ist nicht weiter aufregend, Hirn einschalten, es nutzen und dann machen. BTDT für ein System mit 35kV@4mA zur Entstaubung...
Wie laedt man den 150pF und wie misst man die Hochspannung ? Mann nimmt ein Hochspannungsnetzteil unf misst mit spannungsteiler. Der 150pF wird ueber ein LC mit Zeitkonstante von 1sek oder so aufgeladen. Das L entkoppelt die Entladung des 150pF vom powersupply und das R macht die Zeitkonstante beim Laden.
MiWi schrieb: > Die Hochspannung egal welcher Polarität läßt sich relativ sauber mit > einem geregelten (Strom/Spannungsgeregelten) Royer und nachgeschalteter > Kaskade erzeugen. > > Da der Schalter zur Freigabe nicht an der 8kV-Seite sitzen muß sondern > auch zB. am Fußpunkt der Kaskade sein kann (der den Royer einfach > kurzschließt) muß der auch keine 8kV schalten können. Hmm, aber das hilft doch hier nicht, da die Hochspannung schlagartig auf die Prüfspitze gegeben werden muss. Wenn der Royer erst beginnt die Spannung aufzubauen wenn es schon Kontakt zum Prüfling gibt, schafft man niemals die gewünschte steile ESD-Flanke. Da muss also schon ein spezieller HV-Schalter/-Relais her, welcher die Verbindung zwischen HV-Kondensator und Prüfspitze mit niedriger Induktivität herstellt.
Das sehe ich auch so. Ein einfacher Wechselkontakt reicht da voll aus. Ausgeschaltet wird der C geladen, eingeschaltet wird der C entladen.
L. S. schrieb: > Ausgeschaltet wird der C geladen, eingeschaltet wird der C entladen. Lieber andersherum, dann ist es fail-safe und wenn die Spannung ausfällt, wird der C automatisch entladen
L. S. schrieb: > Das sehe ich auch so. Ein einfacher Wechselkontakt reicht da voll aus. > Ausgeschaltet wird der C geladen, eingeschaltet wird der C entladen. Entladen ist da eigentlich nicht vorgesehen (ausser durch den Prüfling natürlich). Es gibt einen HV-Schalter, der die geregelte Hochspannungsquelle auf das Entladenetzwerk schaltet, und einen zweiten der das Entladenetzwerk mit der Spitze verbindet. Wenn Du den Auslöser betätigst öffnet der erste Schalter und es schliesst der zweite. Umschalter geht nicht, da ja der 330 Ohm-Widerstand zwischen Ein- und Ausgang des Entladenetzwerkes liegt.
Doch, geht so wie in diesem Bild: https://e2e.ti.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/142/3716.Fig_2D00_1.jpg Schalter nach links: C aufladen Schalter nach Rechts: C über Testobjekt entladen.
Gerd E. schrieb: > MiWi schrieb: >> Die Hochspannung egal welcher Polarität läßt sich relativ sauber mit >> einem geregelten (Strom/Spannungsgeregelten) Royer und nachgeschalteter >> Kaskade erzeugen. >> >> Da der Schalter zur Freigabe nicht an der 8kV-Seite sitzen muß sondern >> auch zB. am Fußpunkt der Kaskade sein kann (der den Royer einfach >> kurzschließt) muß der auch keine 8kV schalten können. > > Hmm, aber das hilft doch hier nicht, da die Hochspannung schlagartig auf > die Prüfspitze gegeben werden muss. Wenn der Royer erst beginnt die > Spannung aufzubauen wenn es schon Kontakt zum Prüfling gibt, schafft man > niemals die gewünschte steile ESD-Flanke. > > Da muss also schon ein spezieller HV-Schalter/-Relais her, welcher die > Verbindung zwischen HV-Kondensator und Prüfspitze mit niedriger > Induktivität herstellt. der To will ein Testgerät für den Vortest im Firmenlabor und kein zertifiziertes Gerät beim Dienstleister bauen. Daher sind mM nach Annahmen, die das technische Leben erleichtern nach zulässig. ESD steht auch im normalen Leben "an" bis die Entladung stattfindet. Daher ist meiner Meinung nach ein Aufbau für die eigene Werkstatt zulässig, in dem der 330p-Kondensator dann geladen wird wenn die Schalttaste betätigt wird. Erleichtert die Beschaffung des HV-Schalters, da der weder bis in den GHz-Bereich hf-tauglich sein muß noch etliche kV aushalten muß. Das Gerät das wir (für einen anderen Zweck) gebaut haben haben wir testweise (naja, ich sag besser "zum Spielen und herumblödeln") auch für einen ESD-Test verwendet: Spannung wurde (geregelt) aufgebaut wenn der Schalter den Royer freigegeben hat und dann entladen. Solange der Schalter gedrückt wurde wurde der 150p nachgeladen und ein neuer "Schuß" war nach aufladung möglich. Da die Schleife C/Widerstand/Spitze/Rückpfad ähnlich wie bei einem Schaffer-Testgerät ausgeführt war kommten wir keinen nennenswerten Unterschied beim Prüflich feststellen. Aber: und da gebe ich den Einwänden natürlich recht: Wir haben damals mit Luftentladung und nicht mit Kontaktentladung gearbeitet. Und egal ob bei einem kalibrierten Gerät keine Entladung vorgesehen ist: für ein Testgerät an dem uU nicht nur qualifizierte Leute arbeiten sehe ich das als ein muß an (Und jeder weiß das das in einer Firma passieren wird wenn...). 100MOhm kosten nicht viel - weder an Leistung noch an Geld - und das Problem der Restladung ist gebannt.
L. S. schrieb: > Doch, geht so wie in diesem Bild: > > https://e2e.ti.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/142/3716.Fig_2D00_1.jpg Da liegt dann aber RD dauerhaft in Reihe mit CS, also noch vor dem Umschalter. Sowohl bei der Noiseken- als auch bei der Teseq-Pistole hat das Entladenetzwerk nur zwei Anschlüsse. Das ist so ein Plastikstopfen, den man hinten in die Pistole reinsteckt. Da sind Widerstand und Kondensator enthalten, und bei Teseq noch ein I2C EEPROM zur Identifizierung.
Verstehe ich jetzt ehrlich gesagt nicht. Im Bild rechts ist die HBM-Schaltung dargestellt. Links ist ein anderer Standard, das hat andere Widerstände usw. Ich gehe mal erst einmal von HBM aus, 330 Ohm leitet den Strom aus dem 150pF-Kondensator Cs an das Testobjekt. Betätige ich den Schalter nicht lade ich den C über den 50M Rc auf. Wenn das beendet ist ist der Cs auf 8 KV aufgeladen. Lege ich den Trigger um bewege ich den Kontakt von Rc auf Rd, und der Strom fließt vom geladenen Kondensator auf das Testobjekt.
L. S. schrieb: > Lege ich den Trigger um bewege ich den Kontakt von Rc auf Rd, und der > Strom fließt vom geladenen Kondensator auf das Testobjekt. Genau das geht nicht, weil Cs und Rd in einer wechselbaren Baugruppe vereinigt sind, die Du nur als Reihenschaltung erreichen kannst. Du lädst daher Cs über Rc+Rd und entlädst über Rd in die Spitze. Die Spitze enthält ein paar pF definierte Streukapazität zur Pulsformung. Das ist mehr oder weniger eine Metallscheibe, deren Position während der Kalibrierung beim Hersteller eingestellt wird. Danach wird das Ding verplombt und man darf nicht mehr daran herumfummeln, weswegen leider kaum Fotos vom Innenleben dieser ESD-Pistolen existieren.
Uhm, verstehe ich das so, dass du meinst ich kaufe mir so eine fertige Baugruppe und nutze die? Dem ist aber nicht so, Eigenbau ist angesagt, ich kann also sehr wohl auf alle 3 Kontaktpunkte zugreifen. Der Trigger aus PETG wird ein Kupferkontakt haben, der direkt mit einem Ende am Kondensator angeschlossen ist. Im nicht getriggerten Zustand wird der C also geladen, erst wenn ich auslöse ist die Spannung im C also mit der Spitze am Ausgang der Pistole verbunden.
:
Bearbeitet durch User
L. S. schrieb: > Dem ist aber nicht so, Eigenbau ist angesagt, ich kann also sehr wohl > auf alle 3 Kontaktpunkte zugreifen. > Der Trigger aus PETG wird ein Kupferkontakt haben, der direkt mit einem > Ende am Kondensator angeschlossen ist. Ich vermute es wird in Deinem Trigger schon zu einem Funken kommen wenn sich die Kontaktflächen nähern, aber noch nicht voll verbunden sind. Die Entladungen werden Dir die Kontaktflächen schon in kurzer Zeit ruinieren. Zieh mal z.B. mit nem Labornetzteil ein paar Funken zwischen 2 Kupferdrähten. Die Oberfläche ist da nach ein paar Versuchen schon so vernarbt, daß Du keinen richtigen Kontakt mehr bekommst. Das ist also nicht nur graue Theorie. Ich weiß nicht wie das bei HV-Relais gelöst wird. Ich vermute aber die verwenden da spezielle Tricks um das Problem zu vermeiden. Vielleicht findest Du irgendwo ein paar Appnotes oder so aus denen Du da Ideen zu holen kannst. Miwis Vorschlag nur Luftentladungen und keine Kontaktentladungen zu betrachten, würde das Ganze tatsächlich deutlich vereinfachen.
L. S. schrieb: > Schalten wollte ich das durch einen Kupferkontakt den ich per > Hebelchen/Trigger von einem Kontaktpunkt auf den anderen bewege, > sozusagen ein manuelles Relais. > Der Kontakt kommt in die "Pistole". Die Isolation muss dann natürlich > entsprechend sein, aber da bin ich zuversichtlich dass ich das hin > bekomme, man muss nur die Abstände groß genug machen und ausreichend > isolieren. nur so eine blöde Idee am Rande: Eventuell reicht es aus, die Luftstrecke auf zb. 0,8mm zu reduzieren und in dem Spalt eine isolierende Scheibe zu beewegen. Wenn die Scheibe dazwischen ist - kein Überschlag, wenn die Scheibe (schnell) herausgezogen wird funkt es... Und wenn die Scheibe berührungslos zu den Spitzen bewegt wird gibt es auch keinen Abrieb, der die Isolation beschädigen könnte. 10kV/mm sollte als Isoliermaterial keine so grße Herausforderung sein, ALO (das weiße keramikisches Isoliermaterial) hat zB. 10kV/mm und ist recht preiswert verfügbar, ALN bis zu 25kV/mm, das ist aber sauteuer. Es gibt auch Silikonhaltige flexiblere Isoliermaterialien, ich kenne da "nur" KU-BGDX von der damaligen Fa. Kunze (die es heute nicht mehr gibt), das isoliert 10kVAC bei 0,8mm Materialstärke, sollte also für eine 8kV-Spitze mit DC mehr als ausreichend sein.
Das wäre eine Idee, die ich mal ausprobieren werde. Durch den Überschlag sollten die Impulse auch eine hohe Flankensteilheit haben. Ich muss mich mal schlau lesen, es gibt zahllose Patente für Hochspannungsschalteinrichtungen, vielleicht findet sich da etwas nützliches.
Wäre eine Idee, aber schwierig umsetzbar. Vakuumpumpe wäre da, aber nur bis 80 mbar, und wäre wohl zu klobig denke ich mal. Aus meinen Teslaspulen-Zeiten habe ich noch Wolfram-Spitzen, die können eine Menge Entladungen vertragen bis sie abnutzen, ich denke daraus werde ich die Elektroden machen und dann schauen was hinten dabei heraus kommt.
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.