10. Für EMV-Tests sei ein großer Messgerätepark erforderlich

Welche Messgeräte werden für EMV-Messungen benötigt?

Hier sind 2 Dinge zu unterscheiden. Handelt es sich um normkonforme Messungen zur Gerätefreigabe (meist am Ende eines Projektes) oder um entwicklungsbegleitende Messungen? Die normkonformen Messungen sollen hier nicht behandelt werden. Kaum jemand wird ein großes EMV-Labor für Freigabezwecke selbst aufbauen wollen. Nutzen Sie stattdessen die Vielzahl der vorhandenen Messlabore.

Schaltungsdetails im Fokus

Was ist in der Designphase sinnvoll? Vielfach wird angenommen, dass es am besten sei, die gleichen Messmittel zu beschaffen, wie sie in externen Labors verwendet werden.

Diese Annahme ist nicht nur falsch, sie wäre auch extrem teuer. Man würde mit Kanonen auf Spatzen schießen. Auch die Erfolgsquote ist miserabel.

Normkonform vs. entwicklungsbegleitend

Normative Messverfahren sind für Analysezwecke ungeeignet. EMV-Normen haben immer das gesamte Produkt im Fokus. Bei analytischen Messungen liegt der Fokus mehr auf Details. Mit normativen Messverfahren ist es in der Regel nicht möglich, diese Details herauszuarbeiten.

Qualitative Ergebnisse statt quantitative

Bei analytischen Messungen geht es um Tendenzbetrachtungen, fast nie um absolute Werte. Dies reduziert die Anforderungen an die Genauigkeit der Messgeräte. Die Messungen finden fast immer in unmittelbarer Nähe der Prüfobjekte statt. Damit reduzieren sich auch die Leistungsanforderungen und Baugrößen. Große Verstärker werden ebenso wenig benötigt wie große Antennen.

All dies führt dazu, dass die erforderlichen Geräte kleiner, handlicher und letztlich wesentlich preiswerter werden. Sie können in der Nähe des Arbeitsplatzes des Schaltungsentwicklers eingesetzt werden. Je nach Zielsetzung der Messungen kann sogar auf eine geschirmte Messkabine verzichtet werden.

Mit Emissionsmessungen beginnen

Die meisten EMV-Probleme liegen im Bereich der Störaussendung. Deshalb ist es ratsam, hier anzufangen, wenn man über die Schaffung von EMV-Messmöglichkeiten nachdenkt. Für den Anfang genügt ein Spektrumanalysator oder ein Oszilloskop mit FFT-Funktion. Letzteres ist oft ohnehin vorhanden. Zusätzlich benötigt man einige Nahfeldsonden. In der Regel genügen 2 Magnetfeldsonden unterschiedlicher Größe und eine E-Feldsonde.

Eine verringerte Störaussendung kommt immer auch der Störfestigkeit zugute.

Messgeräteperformance

Der Frage, wie schnell mein Messgerät sein muss, kann man sich mit der sogenannten 5er-Regel nähern. Wie schnell sind die steilsten Flanken, die ich noch erfassen will? Daraus leitet man die entsprechende Frequenz ab und multipliziert sie mit 5. Warum 5? Um eine für diese Zwecke ausreichende Genauigkeit zu erreichen, muss ich mindestens die 5. Wenn das zu wenig ist, nehme ich einen entsprechend höheren Faktor.

Beispiel:

Meine steilsten Schaltvorgänge sollen eine Flankenzeit von 10 ns haben. Dies entspricht einer Frequenz von 100 MHz. Ich brauche also mindestens ein 500 MHz Oszilloskop.

Da ich mich immer im Nahfeld bewege, muss ich beachten, dass hier das E-Feld und das H-Feld nicht wie im Fernfeld in einer festen Beziehung zueinander stehen. Die Verwendung vereinfachter Messgeräte entbindet mich also nicht von der Notwendigkeit, gewisse Grundlagen der EMV zu kennen. Nicht dass am Ende das Sprichwort ‚Wer viel misst, misst Mist‘ zutrifft.

Gute Ideen ersetzen dicke Geldbeutel

Gute EMV-Kenntnisse helfen, unorthodoxe Lösungen zu finden.

Das wohl billigste „Messgerät“ für ESD-Abschätzungen ist ein leeres Piezo-Feuerzeug. Ich habe keine Kontrolle über Amplitude und Steilheit. Bei der ersten Fehlersuche kann es aber nützliche Dienste leisten. Das Piezoelement erzeugt erfahrungsgemäß Spannungen im Bereich von 4 – 6 kV. Von Vorteil ist ein Feuerzeug, bei dem das Piezoelement am Ende eines biegsamen Halses sitzt.

Das Feuerzeug ist sicher ein Extrembeispiel, das nicht repräsentativ für die Mehrzahl der sinnvollen Messgeräte ist. Es zeigt aber, dass für EMV-Messungen in Eigenregie kein 6-stelliges Budget erforderlich ist.

3 Punkte sind hier wichtig:

• Ich muss wissen, was ich tue. Quantitativ geht hier nichts – qualitativ schon.
• Im Emissionsbereich lohnen sich DIY-Messgeräte kaum. Es gibt sehr gute und preiswerte Geräte zu kaufen.
• Bei der Störfestigkeit gibt es dagegen Möglichkeiten mit einem guten Kosten-Nutzen-Verhältnis.
  Am Ende eines Projektes führt kein Weg an normgerechten Messungen mit meist teuren Messgeräten vorbei. Hier gibt es aber genügend und gute Dienstleister.