DD279083A1

DD279083A1 - Schaltungsanordnung zur pruefung der elektromagnetischen stoerfestigkeit digitaler baugruppen

Info

Publication number: DD279083A1
Application number: DD32430688A
Authority: DD
Inventors: Gunter Langer; Ulrich Zimmermann; Silvio Mai
Original assignee: Buchwitz Otto Starkstrom
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-05-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Pruefung der elektromagnetischen Stoerfestigkeit digitaler Baugruppen und bezieht sich auf das Gebiet der elektromagnetischen Vertraeglichkeit elektrischer Einrichtungen, insbesondere auf die Pruefung der elektromagnetischen Stoerfestigkeit digitaler Baugruppen. Erfindungsgemaess wird der Takt- bzw. Setzeingang eines Flipflops, welches gleiches oder aehnliches Stoerverhalten wie die Bauelemente der zu pruefenden Baugruppe aufweist, mit der abgreifbaren, infolge elektromagnetischer Stoerbeeinflussung im Pruefling entstehenden Stoerspannung beschaltet, wobei der Ausgang des Flipflops rueckwirkungsfrei mit einer Anzeige- und Auswerteeinheit gekoppelt ist.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektromagnetischen Verträglichkeit elektrischer Einrichtungen, insbesondere auf die Prüfung der elektromagnetischen Störfestigkeit digitaler Baugruppen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bedingt durch das sich ständig verringernde Energieniveau bei informationverarbeitenden Einrichtungen einerseits und das zunehmend sich verschärfende Störklima in Industrieanlagen andererseits (höhere Kurzschlußstromstärken, zunehmende Belastung der Netze durch Oberschwingungen usw.) sowie die immer engere konstruktive Integration funktionsintensiver elektronischer Komponenten und energieintensiver elektrischer Baugruppen, hat die Problematik der elektromagnetischen Verträglichkeit insbesondere digitaler Komponenten stark an Bedeutung gewonnen. Ist die elektromagnetische Verträglichkeit von Bauelementen, einer Baugruppo eines Gerätes oder pines Anlagenteils nicht gewährleistet, so äußert sich dies bspw. im zufälligen Auftreten vorrübergehender Funktionsstörungen, in der unmittelbaren elektrischen Zerstörung von Bauelementen oder aber in der Aufhebung der Eigensicherheit entsprechender Anlagen bis hin zur Gefährdung des Anlagenpersonals. Ein wesentliches Kriterium zur Qualität der elektromagnetischen Verträglichkeit einer elektrischen Einrichtung stellt die elektromagnetische Störfestigkeit dar, die Beständigkeit z. B. einer digitalen Baugruppe gegenüber elektromagnetischer Störgrößen, die leitungs- oder feldgebunden von externen Störquellen herangeführt werden und die eine vorübergehende Störung der digitalen Baugruppe zur Folge haben können. Die Prüfung der Störfestigkeit hat folglich zum Ziel, ein Gerät oder eine Baugruppe dahingehend zu testen, ob und inwieweit es Störgrößen einer bestimmten Art und Intensität ohne Fehlfunktionen erträgt. Diese Prüfung erfolgt nach dem Stand der Technik mittels geeigneter Störgrößensimulatoren, d.h. spezieller Störgeneratoren, die reproduzierbare genormte Störgrößen erzeugen und die an den Geräte- bzw. Baugruppenschnittstellen über definierte Ankoppelnetzwerke zur Wirkung gebracht werden. Kriterium zur Bewertung der Funktionsfähigkeit des Prüfobjektes ist somit das Fehlverhalten von Geräteausgängen, wie Steuerausgänge, Anzeigen oder Datenschnittstellen. Im einzelnen können dazu die Ergebnisse von Eigendiagnoseroutinen in Mikrorechnersystemen, die Reaktionen von

Hardwarekomponenten zur Selbstüberwachung oder aber die Reaktionen von Ausgängen bei elektronischen Steuerungen bei definierter Eingangsbelegung herangezogen werden.

Die o.g. Prüfverfahren bzw. Geräte sind jedoch alle von objektiven und subjektiven, zufällig wirkenden Faktoren abhängig, da nicht jede störbedingte logische Veränderung in einer digitalen Baugruppe nach außen als Funktionsfehler durchgeschaltet wird. Es kann z. B. zufällig nicht der gestörte Schaltungsbereich seinen Funktionsfehler nach außen übertragen, weil seine Verbindungen zur Umwelt durch die monotone Betriebsweise nicht durchgeschaltet werden oder weil dieser bei der aktuellen Betriebsweise gerade nicht angesprochen wird. Eine tatsächlich vorhandene Störbeeinflussung, die zu gefährlichen Betriebszuständen führen kann, bliebe somit unbemerkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand bei der Messung bzw. Kontrolle der elektromagnetischen Verträglichkeit von digitalen Einrichtungen zu senken sowie t!ie elektromagnetische Störfestigkeitsprüfung reproduzierbar und zuverlässiger zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Prüfung der elektromagnetischen Störfestigkeit von digitalen Baugruppen bzw. Modulen zu schaffen, mit der mit geringem meßtechnischen Aufwand, unabhängig von der momentanen Betriebsweise der zu prüfenden Baugruppe, sowie reproduzierbar festgestellt werden kann, ob der digitale Prüflmg elektromagnetisch verträglich oder unverträglich auf Störimpulse reagiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Takt- bzw. Setzeingang eines Flipflops, welches gleiches oder ähnliches Störverhalten wie die Bauelemente der zu prüfenden Baugruppe aufweist, mit der abgreifbaren, infolge elektromagnetischer Störbeeinflussung im Prüfling entstehenden Störspannung, beschaltet ist. Der Ausgang des Flipflops ist erfindungsgemäß weiterhin rückwirkungsfrei mit einer Anzeige- oder/und Auswerteeinheit gekoppelt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem Flipflop ein kombinatorisches Schaltelement vorgeschaltet, welches sied direkt an einem Adaptierungspunkt des Prüflings befindet, wobei das Flipflop in die zu prüfende Baugruppe integriert ist. Die Anzeige- und Auswerteeinheit kann baugruppenintern bzw. -extern angeordnet werden. Der Takt- und Bezugsmasseeingang des Flipflops ist vorteilhaft mit den äußersten Versorgungsleitungen der Baugruppen- bzw. Gerätediagonalen verbunden. Die Signalein- und -ausgänge des Flipflops sind mit stromkompensierten Mehrfachdrosseln beschaltet, wobei Hilfsenergieversorgung entweder batteriegestützt oder über Einfachdrosseln mit Stützkondensator aus der zu prüfenden Baugruppe erfolgt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gewährleistet eine zuverlässige, reproduzierbare Prüfung der elektromagnetischen Störfestigkeit von iigitalen Einrichtungen, wobei der Prüfaufwand gegenüber bekannten Lösungen erheblich geringer ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand der Fig. näher erläutert werden.

Die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Prüfung de elektromagnetischen Störfestigkeit beinhaltet im wesentlichen ein Flipflop 1, die zu prüfende digitale Baugruppe (P ünin^) 2 sowis eine mit dem Ausgang des Flipflops 1 gekoppelte Anzeige- 3 und Auswerteeinheit 4. Das Flipflop 1 weist erfindungsgemäß gleiches oder ähnliches Störverhalten wie die in der zu prüfenden Baugruppe 2 befindlichen Bauelemente (Schaltkreise) auf, wobei dessen Takt- bzw. Setzeingang mit der größten im Prüfling 2 abgreifbaren Störspannung U beschaltet ist. Das wird dadurch erreicht, daß die Störspannung U, die infolge äußerer elektromagnetischer Störbeeinflussung im Prüfling 2 entsteht, über die äußersten Versorgungsleitungen 5 (Masseleitung bzw. Elektronif.potential), d. h., über die räumliche Baugruppen- bzw. Gerätediagonale abgegriffen wird. Das Flipflop 1 meldet also durch Nichtänderunp bzw. Änderung seines logischen Ausgangspegels, ob die Bauelemente des Prüflings 2 elektromagnetisch verträglich oder unverträglich auf in den Prüfling 2 eingedrungene Störimpulse reagieren. Das logische Ausgangssignal des Flipflops 1 wird der Anzeige 3 und/oder der Auswerteeinheit 4 rückwirkungsfrei zugeführt. Die Anzeigeeinheit 3 kann vorteilhafterweise als LED-Anzeige ausgeführt sein, wohingegen die Auswerteeinheit 4 durch einen Mikrorechner, als zentrale Komponente eines automatisierten Prüfplatzes Koalisiert werden kann. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß dem Flipflco 1 ein kombinatorisches Schaltelement vorgeschaltet ist, welches sich direkt an einem gewählten Adaptierungspunkt auf der zu piüfenden Baugruppe 2 befindet. Damit läßt sich der Ruhepegel für den Takt- bzw. Setzeingang des Flipflops 1 festlegen.

Wird als kombinatorisches Schaltelement ein ODER-Glied verwendet, so können gleichzeitig mehrere ausgewählte Adaptierungspunkte ausgewertet werden.

Eine besonders effektive Störfestigkeitsprüfung ergibt sich dann, wenn das (Sensor-) Flipflop 1 in die jeweilige digitale Schaltung der zu prüfenden Baugruppe 2 bzw. des Gerätes integriert ist und baugruppen- bzw. gerätesystemintern rücksetzbar ist. Das Rücksetzen des Flipflops 1 kann aber auch dadurch erfolgen, daß das Flipflop 1 entweder als Monoflop oder als teilergeschaltetes D-Flipflop ausgeführt wird. Die Versorgungsspannung wird dem Flipflop 1 vorzugsweise aus dem Prüfling 2 in Verbindung mit einem Stützkondensator zugeführt, wobei eine Batteriespeisung ebenfalls möglich ist. Um zu verhindern, daß über die Hilfsenergiezuführung. die Signalein- und -ausgänge des Flipflops 1 sowie über das Flipflop selbst zusätzliche Störstromwege entstehen, die entsprechenden Signalleitungspaare der Flipflopein- und -ausgänge mit stromkompensierten Mehrfachdrosseln sowie die Versorgungsleitung mit einer gegentaktunterdrückenden Einfachdrossel zu beschälten.

Zur Realisierung der rückwirkungsfreien Übertragung der Ausgangssignale des Flipflops 1 zur Auswerteeinheit 4 kommt nach einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig ein Treiber und eine als Optokoppler oder Lichtwellenleiterverbindung ausgebildete galvanische Trennstelle zur Anwendung. Die Hilfsenergie für den Treiber wird vorteilhafterweise von der Hilfsenergiezuführung des Flipflops entnommen. Um auch hier Störstromkopplungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, zwischen Treiber und optischer Lichtwellenübertragungsverbindung (Sendediode) eine Mehrfachdrossel einzusetzen. Bei Verwendung eines Optokopplers sind zusätzliche Maßnahmen an den Signalleitungen, dem Optokoppler sowie am Eingang der Auswerteeinheit 4 erforderlich.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Prüfung der elektromagnetischen Störfestigkeit digitaler Baugruppen, wobei die in der zu prüfenden Baugruppe, infolge elektromagnetischer Störbeeinflussung entstehende Störspannung pegelbezogen ei faßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktbzw. Setzeingang eines Flipflops (1), welches gleiches oder ähnliches Störverhalten wie die Bauelemente der zu prüfenden Baugruppe (2) aufweist, mit der abgreifbaren Störspannung (U) beschaltet ist und daß der Ausgang des Flipflops (1) rückwirkungsfrei mit einer Anzeige- (3) oder Auswerteeinheit (4) gekoppelt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flipflop (1) ein kombinatorisches Schaltelement vorgeschaltet ist, welches sich direkt am Adaptierungspunkt auf der zu prüfenden Baugruppe (2) befindet.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flipflop (1) ein ODER-Glied vorgeschaltet ist, über das mehrere Adaptionspunkte zusammengefaßt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (1) baugruppen- bzw. geräteintern angeordnet ist.

5. Schaltungsahordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt- und Bezugsmasseeingang des Flipflops (1) mit den äußersten Versorgungsleitungen (5) der Baugruppen-, Steckeinheiten- bzw. Gerätediagonalen verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (3) und/oder Auswerteeinheit (4) in der zu prüfenden Baugruppe (2) oder extern angeordnet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (1) baugruppen- bzw. geräteintern rücksetzbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (1) ein als Teuer geschaltetes D-Flipflop ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalein- und ausgängedes Flipflops (1) mit strorr kompensierten Mehrfachdrosseln beschaltet sind und die Hilfsenergiezuführung aus der zu prüfenden Baugruppe (1) mit Einfachdrosseln und einem Stützkondensator oder batteriegestützt erfolgt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwirkungsfreie Signalasukopplung zur externen Anzeige- (3) und Auswerteeinheit (4) entweder über einen Optokoppler oder über eine Lichtwellenleiterverbindung realisiert ist.