Kompakte EMV-Messtechnik für Entwicklung und Produktion

EMV-Labor für Jedermann

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Die Durchführung von Messungen zum Nachweis der Konformität mit dem EMV-Gesetz erfordert entweder ein eigenes EMV-Prüflabor oder die Einschaltung eines externen EMV-Dienstleisters. Eine Alternative hierzu sind eigene Mess-Systeme für entwicklungsbegleitende Messungen und zielgerichtete Vorbereitung auf die CE-Konformität.

Die Autoren Dr. Matthias Wuschek und Ulrich Konietzko sind Produktmanager bei der Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, München

Jedes elektrische oder elektronische Gerät erzeugt im Betrieb elektromagnetische Aussendungen, die andere Geräte im näheren Umfeld beeinflussen und Funktionsstörungen hervorrufen können.
Die Europäische Union hat deshalb 1989 erste Richtlinien erlassen, die definierte Schutzanforderungen für die Emission elektromagnetischer Aussendungen und die Störfestigkeit von elektrischen und elektronischen Geräten enthalten. Damit dürfen im Gebiet der Europäischen Gemeinschaft Geräte nur noch dann in Verkehr gebracht werden, wenn die entsprechenden Normen und Richtlinien eingehalten sind. Die Konformität ist durch den Hersteller oder das Unternehmen, welches das Gerät in den Verkehr bringt zu erklären und seit 1996 durch eine in Europa einheitliche Kennzeichnung des Gerätes mit dem CE-Zeichen zu dokumentieren.
EMI- und EMS-Messungen
Die einzuhaltenden Maximalwerte für die Störaussendung (EMI), die Mindestwerte für die Störfestigkeit (EMS) sowie die entsprechenden Messverfahren werden von einschlägigen Normen vorgegebenen. Bei der EMI-Messung wird die vom Prüfobjekt emittierte elektromagnetische Aussendung über Leitungskoppler oder über Messantennen erfasst und mittels Messempfänger oder Spektrumanalysator ausgewertet. Diese Messungen erfolgen meist in geschirmten Absorberräumen.
Die Störfestigkeitsprüfung erfolgt mit Hilfe eines Signalgenerators und eines Breitbandleistungsverstärkers sowie mit Hilfe von Leistungs- und Feldstärkemessgeräten. Das Störsignal wird dabei ebenfalls über Leitungskoppler oder Antennen in das Prüfobjekt eingekoppelt. Während der Prüfung wird dann beobachtet, ob das Prüfobjekt bis zu den festgelegten Pegeln ordnungsgemäß funktioniert. Die gesamte Prüfung muss hierbei in einem geschirmten Raum bzw. einer Absorberkammer durchgeführt werden, um die Störung anderer Geräte durch die Aussendungen der Messanordnung zu vermeiden.
Derartige EMV-Messungen sollten allerdings nicht nur am fertig entwickelten Gerät als Endabnahme zum Nachweis der Konformität zu den einschlägigen EMV-Normen, sondern müssen entwicklungsbegleitend durchgeführt werden. Nur so lassen sich teuere Fehlentwicklungen und dadurch notwendige Nachbesserungen frühzeitig vermeiden.
Abnahme im eigenen oder im externen Prüflabor?
Normgerechte EMV-Messplätze und -systeme erfordern durch die teilweise unterschiedlichen Normen viel technisches Know-how, eine umfangreiche Messtechnik und entsprechende geschirmte Räume. Die hierfür notwendigen Investitionen (mehrere Hunderttausend bis einige Millionen DM) sind daher für kleine oder mittelständische Unternehmen kaum rentabel. In vielen Fällen wird deshalb für die Erlangung des CE-Zeichens ein externes Prüflabor hinzugezogen.
Allerdings schlagen die Kosten für eine vollständige Durchführung der EMV-Messungen in einem externen Prüflabor bei Stundensätzen in der Größenordnung von 200 bis DM 500 kräftig zu Buche. Es ist deshalb zu überlegen, welche Leistungen durch die Beschaffung nur eines Teils der notwendigen Messtechnik im eigenen Entwicklungslabor selbst erbracht werden können.
Durch einen reduzierten Investitionsaufwand lassen sich nämlich entwicklungsbegleitende EMV-Messungen (Pre-Compliance Test) selbst durchführen und die Einschaltung eines entsprechend ausgestatteten externen Prüflabors ist damit nur noch für die Endabnahme (Compliance Test) notwendig. Das ermöglicht deutliche Kosteneinsparungen und Entwicklungzeitverkürzungen.
EMV-Messungen während der Entwicklung
Eine entsprechende Ausstattung für die Durchführung entwicklungsbegleitender EMI- und EMS-Messungen bietet Rohde & Schwarz an.
Das Anwendungspaket für die Messung der Störaussendungen besteht aus einem EMI-Messempfänger ESPC, einer geschirmten TEM-Leitung S-Line und einem PC mit der speziellen EMV-Software ESPC-K1. Der ESPC ermöglicht in der Grundausstattung die Messung von Spannung, Leistung und Feldstärke in einem Frequenzbereich von 150 kHz bis 1 GHz (optional bis 2 GHz möglich) und lässt sich für alle kommerziellen EMI-Normen anwenden.
Das Prüfobjekt befindet sich während der gesamten Messung in der sehr kompakten, geschirmten Messzelle S-Line mit Abmessungen von nur 1,5 x 1 x 1 m; aufstellbar in jedem Entwicklungslabor. Sie bietet eine hohe Schirmdämpfung von mehr als 60 dB und gewährleistet eine gleichmäßige Feldstärke im Prüfvolumen. Das Prüfobjekt ist durch die große Türöffnung an der Frontseite der Kammer leicht zugänglich und kann durch das geschirmte Fenster und die integrierte Beleuchtung während der Prüfung gut beobachtet werden.
Die Software ESPC-K1 wurde speziell auf die Kombination von ESPC und S-Line abgestimmt und ermöglicht eine Automatisierung des Messablaufs, die grafische Darstellung der Messwerte, eine normenkonforme Bewertung der Messergebnisse sowie eine automatische Erstellung von Testberichten.
Für die Messung der Stör-festigkeit besteht die Messanordnung aus einem Signalgenerator mit HF-Verstärker, einem Leistungsmesser und einem Feldsensor. Das Prüfobjekt befindet sich ebenfalls in einer Messzelle des Typs S-Line. Je nach Art der eingesetzten Geräte lassen sich dabei Feldstärken von bis zu 30 V/m erreichen. Ein PC mit der Software EMS-K1 übernimmt auch hier die Steuerung und Überwachung der Messanordnung sowie normgerechtes Erfassen und Auswerten der Messergebnisse.
Durch die Kombination der S-Line mit entsprechenden Messgeräten erhält der Anwender eine äusserst kompakte Lösung für entwicklungsbegleitende EMI- und EMS-Messungen, die in jedem Entwicklungslabor Platz findet.
Die mitgelieferte Software gewährleistet dabei einfache Bedienung, weitgehend automatische Durchführung der Messungen sowie genaue und reproduzierbare Messergebnisse.
Der Nachweis der Wirksamkeit der EMV-Maßnahmen lässt sich somit bereits größtenteils in der Entwicklung erbringen, was die Dienstleistungen eines externen Prüflabors auf ein Minimum reduziert.
Die Kosten für eine derartige Lösung liegen dabei für ein EMI-Paket zwischen 60 000,- und DM 90 000,- für ein EMS-Paket zwischen 90 000,- und DM 250 000,-. Aus dem geringeren Zeitaufwand für die Durchführung von entwicklungsbegleiten-den EMV-Messungen und durch die Kosteneinsparungen für externe Dienstleistungen ist damit eine kurzfristige Amortisation der EMV-Pakete möglich.
In Fertigung integrierbar
In ihrer speziellen „Produk-tionsversion“, mit selbständig schließendem Schott an der Rückseite, ist die Messzelle S-Line auch in automatische Fertigungslinien integrierbar.
Dabei sind die Prüfobjekte durch ein automatisches Zuführungs-/Entnahmesystem ein-/ausbringbar. Neben diesen stichprobenartigen EMV-Messungen in der Produktion lässt sich die Messzelle auch für die Durchführung anderer HF-Messungen im Frequenzbereich bis zu 2 GHz nutzen, die eine Abschirmung gegenüber dem Umfeld benötigen.
Dienstleistung für EMV-Messung
Neben einem umfassenden Produktspektrum an komplexen Mess-Systemen, einzelnen Messgeräten, Antennen, Koppelnetzwerken, Messzubehör, Software und Messzellen für EMI- und EMS-Messungen bietet Rohde & Schwarz auch:
– kompetente Anwendungsberatung vor und nach dem Kauf
– Instandsetzung und Kalibration
– anwendungsspezifische Lösungen wie z.B. für die Prüfung von Fernseh- oder Rundfunkgeräten, Mobilfunkgeräten oder Automobilelektronik
– Planung und Realisierung kompletter EMV-Prüflabors und -Testzentren
– EMV-Schulungskurse.
Ausführliche Informationen
EMI-Messung
KEM 513
EMS-Messung
KEM 514
EMV-Dienstleistung
KEM 515
Internet
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