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Prüfvorrichtung zum Erzeugen von elektrostatischen Entladungen
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zum Prüfen von Geräten mit elektronischen Baueinheiten Die Erfindung
betrifft eine Prüfvorrichtung zum Erzeugen von elektrostatischen Entladungen zum
Prüfen von Geräten mit elektronischen Baueinheiten auf Störempfindlichkeit.
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Zur störungsfreien Funktion von Geräten mit elektronischen Baueinheiten
ist es erforderlich, daß diese unempfindlich gegenüber statischen Entladungen der
die Geräte bedienenden Personen ist.
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Insbesondere in der heutigen Zeit der Fußbodenbeläge und Kleidungsstücke
aus synthetischen Materialien sowie der Herstellung der Gehäuse elektronischer Geräte
aus Kunststoff spielen Störungen durch elektrostatische Aufladungen und Entladungen
des menschlichen Körpers ein& immer größere Rolle. Um solche Geräte mit elektronischen
Baueinheiten auf Unempfindlichkeit gegenüber solchen elektrostatischen Entladungen
zu testen, bzw. um geeignete Maßnahmen zum Abstellen solcher Störungen treffen zu
können, ist es bekannt, solche elektrostatischen Entladungen des menschlichen Körpers
durch aufwendige, netzverbundene Prüfvorrichtungen dadurch zu simulieren, daß in
diesen Geräten entsprechende Hochspannungen erzeugt werden, deren Entladungen in
entsprechender Weise auf das zu prüfende Gerät appliziert werden. Es hat sich hierbei
jedoch gezeigt, daß mit diesen Geräten die Simulation von elektrostatischen Entladungen
des menschlichen Körpers nur unzureichend gelingt, weil die Geräte wegen ihres Bauvolumens
und wegen der durch den Netzanschluß vorgegebenen Potentialbindung die tatsächlichen
Verhältnisse nur ungenügend darstellen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zum
Erzeugen von elektrostatischen Entladungen vorzuschlagen, die sich durch kleine
Bauweise, geringen Aufwand und ungebundene Potentialverhältnisse auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen an sich
bekannten, durch ein mechanisches Betätigungsglied betätigbaren, piezoelektrischen
Hochspannungserzeuger, dessen Hochspannungsausgang über eine Entladungsstrecke mit
einer Tastspitze verbunden ist.
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Eine solche Prüfvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ohne
Netzanschluß oder sonstige Stromversorgungen auskommt, potential-ungebunden ist,
einen geringen Aufwand bei kleiner Bauweise bedeutet und jederzeit betriebsbereit
ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
in Längsrichtung teilweise geschnitten, Figur 2 eine schematische Darstellung des
Einsatzes der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und Figur 3 eine schematische Darstellung
einer besonderen Ausführungsform des Hochspannungserzeugers.
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Die in Figur 1 dargestellte PrüfvDrrichtung besteht aus einem Handgriff
13 aus Isoliermaterial, in dem ein an sich bekannter, piezoelektrischer Hochspannungserzeuger
11 angeordnet ist, der durch ein Betätigungsglied 12 betätigt werden kann. Solche
piezoelektrischen Hochspar.nungserzeuger sind bereits in der Anwendung
bei
Gasanzündern bekannt, bei denen durch mechanische Auslösung die von einem Piezoelement
erzeugte Hochspannung eIner offenen Funkenstrecke zugeleitet und zur Zündung von
Brenngasen verwendet werden.
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In einem Tastkopf, bestehend aus den Isolierkörpern 14, 15 und 16,
ist eine Funkenstrecke mit Elektroden 35 und 36 und eine Tastspitze 30 angeordnet
Während die erste Funkenstrecke 35 über einen Vorwiderstand 34 an den Hochspannungsausgang
33 angeschlossen ist, ist die zweite Elektrode 36 mit der Tastspitze 30 verbunden.
Der andere Anschluß 31 des Hochspannungserzeugers 11 ist mit einer Erdanschlußleitung
32 ausgerüstet, mit der die Prüfvorrichtung 1 geerdet werden kann.
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Wird die Prüfvorrichtung 1 durch Niederdrücken des Betätigungsgliedes
12 betätigt, so erzeugt das Piezoelement des Hochspannungserzeugers 11 eine Hochspannung
mit einer Leerlaufspannung von ca. 20 kV, die bei Belastung der Tastspitze 30 mit
dem Prüfobjekt die durch die Elektroden 35 und 36 gebildete Funkenstrecke zündet.
Die an der Funkenstrecke nach dem Zünden liegende Spannung hängt von dem gegenseitigen
Abstand der Elektroden 35 und 36 ab und beträgt für die Prüfzwecke der Prüfvorrichtung
ca. 3,5 kV.
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Dadurch, daß der Isolierkörper 16 mittels eines Schraubgewindes 17
gegenüber dem Isolierkörper 15 durch Drehen verstellbar ist, kann der Abstand zwischen
den beiden Elektroden 35 und 36 der Funkenstrecke auf den gewünschten Wert und damit
auf die gewünschte Zündspannung eingestellt werden. Der über die Funkenstrecke fließende
Entladungsstrom bzw. die Impulsform der Entladung kann durch geeignete Wahl des
auswechselbaren Vorwiderstandes 34 den Anforderungen entsprechend gestaltet werden.
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Figur 2 zeigt schematisch den Einsatz der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung
1 bei der Prüfung eines Prüfobjektes 2, im vorliegenden Beispiel durch eine elektronische
Schreibmaschine schematisch dargestellt. Die Prüfvorrichtung 1 ist mit ihrer Erdanschlußleitung
32 an Erde 37 angeschlossen. Das zu prüfende Gerät 2 ist entweder mit einer Schutzerde
(nicht gezeigt) versehen oder auf eine Metallplatte gestellt, die wiederum mit Erde
verbunden ist.
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Mit der Tastspitze 30 der Prüfvorrichtung 1 werden nacheinander alle
diejenigen Metallteile des Prüfobjektes 2 berührt und durch Auslösen des Betätigungsgliedes
12 entsprechende Hochspannungsimpulse über die Funkenstrecke 35, 36 appliziert,
mit denen die Bedienungsperson in Kontakt treten kann. Dies sind im vorliegenden
Beispiel eine Bodenplatte 23, ein Schreibwalzenknopf 24,, eine Rückwand 25, eine
Papierstütze 26 und eine Seitenwand 28. Ebenso können Metallteile der Tastatur (Tasten
27) berührt werden. Im Inneren des Gehäuses des Prüfobjektes 2 ist eine elektronische
Schaltungsplatte 21 mit elektrischen und elektronischen Bauelementen 22 angedeutet,
und bei der mit der Prüfvorrichtung 1 vorgenommenen Testfolge wird jeweils geprüft,
ob die auf der Schaltungsplatte 21 angeordnete elektronische Schaltung auch bei
den künstlich erzeugten elektrostatischen Entladungen einwandfrei arbeitet.
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Obwohl die in Figur 1 dargestellte, offene Funkenstrecke mit den Elektroden
35 und 36 wegen der Verstellbarkeit Vorteile hat, kann statt dieser offenen Funkenstrecke
auch eine geschlossene Gasentladungsstrecke eingebaut sein, die den Vorteil eines
geringeren Verschleißes hat. Solche Gasentladungsstrecken sind für bestimmte Zündspannungen
erhältlich, und im vorliegenden Anwendungsfall wird eine Entladungsstrecke mit einer
Zündspannung von 3,5 kV ausgewähli.
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Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform sind Maßnahmen getroffen,
daß beim Niederdrücken des Betätigungsgliedes unabhängig von der Schnelligkeit des
Niederdrückens immer definierte Hochspannungsimpulse erzeugt werden. Hierzu ist
ein Kraftspeicher, bestehend aus einem Hammer 41 und einer Druckfeder 42 vorgesehen,
der beim Niederdrücken des Betätigungsgliedes 12 in Pfeilrichtung zunächst gespannt
und am Ende des Betätigungshubes zum Aufschlagen auf ein Piezoelement 40 freigegeben
wird.
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Zum Erzeugen dieser Spann- und Auslösebewegung ist das Betätigungsglied
12 an einem Schwenkhebel 53 angeordnet, der in einem Schwenkpunkt 54 gelagert und
durch eine Feder 51 entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist. An dem Hebel
53 ist durch einen Gelenkstift ein Schieber 45 angelenkt, der in einem Rahmen 44
verschiebbar gelagert ist. Das Piezoelement 40 ist in diesem Rahmen 44 durch Isoliermaterial
52 eingebettet und eine Hochspannungsleitung 43 ist mit entsprechender Isolierung
aus dem Rahmen herausgeführt.
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An dem im Rahmen 44 verschiebbar gelagerten Hammer 41 ist ein Führungsstift
50 befestigt, der in einer Kulisse 48 des quer beweglichen Schiebers 45 geführt
ist. Auf dem Schieber 45 ist außerdem eine dreieckförmige Platte 49 mittels eine
Stiftes 47 gelagert und wird durch die Schwerkraft um den Schwenkpunkt 47 im Uhrzeigersinne
vorgespannt.
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Wird das Betätigungsglied 12 losgelassen, so wird der Schieber 45
durch die Feder 51 nach links bewegt und der Führungsstift 50 kommt in der rechten
Ecke der Kulisse 48 zu liegen. Die dreieckförmige Platte 49 schwenkt nach unten,
so daß beim anschließenden
Niederdrücken des Betätigungsgliedes
12 der Führungsstift 50 entlang der Hypotenuse der Kulisse 48 nach oben gleitet,
den Hammer 41 nach oben mitnimmt und in der linken oberen Ecke der Kulisse 48 zu
liegen kommt. Sobald dieser Punkt erreicht wird, wird der durch die Feder 42 gespannte
Hammer 41 mit seinem Stift 50 in der Kulisse 48 freigegeben und schlägt auf die
obere Fläche des Piezoelementes 40 mit definierter Energie auf. Nach Loslassen des
Betätigungsgliedes 12 kann ein neuer Auslösevorgang erfolgen.
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