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(Artificial Mains Network)

Das fertig aufgebaute Gerät

Damit ich potentielle Störquellen ermitteln kann, habe ich mir eine Netznachbildung gebaut. Auf neudeutsch: Artficial Mains Network (AMN) oder auch Line Impedance Stabilisation Network (LISN). Als Vorlage diente mir die Netznachbildung, die Thilo Kootz, DL9KCE, vorgestellt hat. Die 150 Ohm Technik ist zwar nicht mehr Stand der Technik, aber was bisher gut funktioniert hat, wird ja auch für meine Zwecke noch dienlich sein. Ich messe ja keine Geräte für die NASA aus.

Die Netznachbildung stellt für das zu testende Gerät (Device under Test, DUT) die Versorgungsspannung zur Verfügung. Ein internes Filter hält Störungen aus dem Netz fern und die vom DUT verursachten, leitungsgeführten Störungen, werden ausgekoppelt und an einer BNC-Buchse zur Auswertung bereitgestellt.

Die Schaltung der Netznachbildung

Die Schaltung wird durch einen Trenntransformator vom Versorgungsnetz getrennt. Der Trafo dient zwar auch der Sicherheit, die Bedingungen der Schutzmaßnahme "Schutztrennung" sind aber nicht gegeben. Es wird die vorhandene Schutzmaßnahme "FI-Schaltung" angewendet. Der Schutzleiter des Versorgungsnetzes ist über eine Induktivität angeschlossen, um evtl. Störungen auf dem Schutzleiter des Versorgungsnetzes fernzuhalten. Die Schutzmaßnahme ist aber gewährleistet. Der Schutzleiter des DUT kann direkt oder über eine Schutzleiter-Nachbildung an die Bezugserde angeschaltet werden. Dies dient dazu, Leitungslängen zu simulieren. Falls Entstörungsmaßnahmen beim DUT mittels Schutzleiter realisiert sind, kann es sein, dass bei längeren Zuleitungen diese nicht mehr oder nicht mehr richtig wirken. Durch Einschleifen der Schutzleiter-Nachbildung kann man dann testen ob das so ist.

Schutzleiter-Nachbildung

Die Messeinrichtung soll niederohmig mit einer Bezugserde verbunden werden. Dazu dient eine Schraube in der Rückwand oder die Steckbuchse auf der Frontplatte. Intern ist die Buchse der Bezugsmasse in der Frontplatte mit dem Schraubanschluß in der Rückwand, dem Filter und der Auskoppelschaltung mit Massebändern verbunden. 

Zur Filterung habe ich das FN 660-3 von Schaffner eingesetzt. Dieses zweistufige Filter erschien mir gut geeignet. Im nachfolgenden Foto sieht man das Filter hinten links auf der Rückwand, unterhalb der Netzanschlußbuchse.

  

Aufbaudetail mit FN 660-3 Filter, Schutzleiterdrossel und Lochrasterplatine

Es handelt sich um ein EMI-Filter für max. 3A Belastung. Die Bauteile für die Auskopplung und ein Dämpfungsglied (-20bB) habe ich auf einer Lochrasterplatine untergebracht.

Schaltung des Filters FN 660-3                  (Quelle: Datenblatt der Fa. Schaffner)

Dämpfungsverlauf des Filters FN 660-3             (Quelle: Datenblatt der Fa. Schaffner)

Der Dämpfungsverlauf sagt leider wenig über die tatsächliche Filterleistung aus, da diese Verläufe unter Laborbedingungen mit definierten Anpassungen (siehe Kasten im Diagramm) und im Kleinsignalbereich durchgeführt werden. Das heißt, in der Praxis kann ein Filter mit einem schlechteren Dämpfungsverlauf trotzdem eine bessere Wirkung erzielen, als das laut Dämpfungsverlauf - vermeintlich - bessere Filter. Aber das ist ein eigenes Thema.

Messung der Störpegel
Zur Auskopplung der HF-Störspannung ist ein Anpassglied vorhanden, dass die 150 Ohm der Netznachbildung auf die üblichen 50 Ohm am Ausgang anpasst und den Pegel um 20dB reduziert.

Als Messempfänger kommt bei mir ein Spektrumanalyzer zum Einsatz. Denkbar sind natürlich auch andere Empfangseinrichtungen wie SDR-Empfänger usw. Die Eingänge der Messeinrichtung sind aber zu schützen, da hier u.U., z.B. bei Schaltvorgängen, sehr hohe Transienten entstehen. Am Messausgang der Netznachbildung muss dann ein weiteres Dämpfungsglied und ein Diodenlimiter nachgeschaltet werden!

Die nachfolgenden beiden  Bilder zeigen das Testergebnis eines elektronischen Halogenleuchten-Netzteils und eines LED-Leuchtmittels.

Störpegel des Halogentrafos im Bereich 1 MHz bis 10 MHz

Störpegel des LED-Leuchtmittels im Bereich 0,1 MHz bis 30 MHz

Hierbei ist zu beachten, dass dem Messwert noch 20dB zugerechnet werden muss, da in der Netznachbildung ein Anpass- und Dämpfungsglied (-20dB) vorhanden ist.

Für eine normgerechte Messung gibt es spezielle Anschluß- und Aufstellungsregeln, auf die ich aber hier nicht weiter eingehen will; hierzu gibt es Infos im Internet.

DARC Youtube Präsentation

Thilo Kootz, DL9KCE, präsentiert auf Youtube, unter DARCHAMRADIO eine sechsteilige Serie über die Anwendung der Netznachbildung in Verbindung mit dem Test von LED-Leuchtmitteln. Als Meßeinrichtung verwendet er hier einen SDR-Empfänger. Das funktioniert in der Praxis auch mit einem DVB-T-Stick und entsprechender SDR-Software.

Beispiel einer Auswertung mit einem DVB-T Stick und der Software "SDRSharp"

Dioden-Limiter

Bei Messungen an einer Netznachbildung können, ausgelöst durch Schaltvorgänge, Transienten auftreten, die u.U. die Messeinrichtung beschädigen können.

Zum Schutz der Messeinrichtung ist es daher ratsam, einen Dioden-Limiter vorzuschalten, der die Eingangsspannung für das Messgerät begrenzt.


Diodenlimiter mit 10dB Attenuator


Funktion des Diodenlimiters

Blau: Input Limiter
Rot: Output Limiter