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FuE-Referenzprojekt

Prüfstand für elektrische Zünder

Elektrischer Zünder auf Sicherheit geprüft

In Kooperation mit der Fachgruppe Explosivstoffe der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelten wir einen Prüfstand für die Durchführung von EU-Konformitätsverfahren für Explosivstoffe und Pyrotechnik.

Die erfolgreiche Kooperation mit der Fachgruppe Explosivstoffe der Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung (BAM) fortsetzend, erhielt AUCOTEAM den Auftrag, eine weitere Einrichtung zur Prüfung elektrischer Zünder für zivile Sprengstoffe zu entwickeln und zu bauen. Sie soll die Sicherheit der Zünder gegen elektrostatische Entladungen nachweisen. Die europäischen Norm EN 13763-13 verlangt dazu die reproduzierbare Erzeugung einer definierten elektrischen Entladung über den Prüfling sowie die messtechnische Protokollierung und Überwachung der Tests. Dazu sind Kapazitäten bis zu 10 nF auf Spannungen bis zu 30 kV aufzuladen und kontrolliert über den Prüfling zu entladen. Prüfkriterium ist ein definierter Stromimpuls, dem der jeweilige Zündertyp mindestens standhalten muss. Dieser Wert muss gemessen, berechnet und protokolliert werden.

Tests auf Sicherheit gegen elektrostatische Impulsentladung

Die europäischen Norm EN 13763-13 verlangt dazu die reproduzierbare Erzeugung einer definierten elektrischen Entladung über den Prüfling sowie die messtechnische Protokollierung und Überwachung der Tests. Dazu sind Kapazitäten bis zu 10 nF auf Spannungen bis zu 30 kV aufzuladen und kontrolliert über den Prüfling zu entladen. Prüfkriterium ist ein definierter Stromimpuls, dem der jeweilige Zündertyp mindestens standhalten muss. Dieser Wert muss gemessen, berechnet und protokolliert werden.

Prüfstand für elektrische Zünder


Prüfung elektrischer Zünder auf Sicherheit gegen elektrostatische Impulsentladung

Konzipiert wurde ein Prüfgestell (Foto), das Impulsquelle, Messtechnik und Bedienerschnittstelle enthält. Der Prüfling befindet sich in einem separaten Container aus Edelstahl, dessen Armaturen die sicherheitstechnischen Forderungen an Hochspannungsprüfplätze und die notwendige Sprengsicherheit erfüllen.

Die Erzeugung der Entladungsenergie übernimmt eine controllergesteuerte ESD-Impulsquelle. Die Steuerung des automatischen Prüfablaufs wurde unter Beach-tung aller Sicherheitseinrichtungen mit der Software LabVIEW realisiert.

Die Erfassung der Entladungsimpulse über die Messung des Entladungsstroms mit einer speziell gefertigten induktiven Stromsonde war technisch anspruchsvoll. So können Spitzenwerte bis zu 5.000 Ampere mit einer Auflösung von 0,1 Volt / Ampere bei einer Bandbreite von 20 MHz erfasst und Signale mit Impulsanstiegszeiten im ns-Bereich gemessen werden. Die Stromimpulse werden mit einem Speicheroszilloskop aufgezeichnet, das ebenfalls über die LabVIEW Software gesteuert wird.

Ein schneller Lichtsensor im Zündcontainer erfasst die Auslösung des Prüflings über einen Lichtblitz. Damit werden die Forderungen der Norm zur Messung der Reaktions- bzw. Verzögerungszeit der Zünder über 6 s nach der Beaufschlagung mit dem ESD-Impuls erfüllt. Weil für diese Zeitmessung durch die sehr unterschiedlichen Zeitbasen ein Oszilloskop nicht einsetzbar ist, wurde sie mit einem synchronisierten elektronischen Zähler realisiert, der ebenfalls über LabVIEW konfiguriert und gesteuert wird.

Bedienerschnittstelle ist ein Notebook, das über USB- und RS232-Schnittstellen mit den Geräten des Prüfgestells und über ein digitales I/O-Modul mit der sicherheitsrelevanten Hardware verbunden ist.

Mit dem Einsatz von LabVIEW 8 ließen sich die Forderungen des Auftraggebers nach einer einfachen und schnell erlernbaren grafischen Software erfüllen. Die Bedienerführung unterstützt die genormten Prüfabläufe und automatisiert sie weitestgehend. Prüfbedingungen und Messergebnisse werden protokolliert und in BAM-spezifischen Prüfprotokollen abgelegt. Die gespeicherten Ergebnisse können tabellarisch und grafisch ausgegeben werden.

Erweiterungen der Prüfeinrichtung oder eine Anpassung an besondere Prüfbedingungen sind mit diesem Konzept vorteilhaft möglich.

Die Bearbeiter des Projekts bedanken sich für die gute Zusammenarbeit bei Dr.-Ing. Holger Krebs, der das Projekt mit wesentlichen konstruktiven Vorschlägen förderte.

Autoren: Jens Teitge, Bert Röding