Kontinuierliche Überwachungseinheiten: Ein Draht oder besser zwei Drähte?

Kontinuierliche Überwachungseinheiten mit Einzeldraht und Wellenverzerrungstechnologie basieren gleichermaßen auf zuverlässigen Technologien wie ihre Pendants mit Zweifachdraht.  Beide Varianten werden seit vielen Jahren erfolgreich von führenden Unternehmen eingesetzt, um deren Qualität und Produktivität zu steigern und um ohne Verzögerung zu erkennen, wann Personal und Arbeitsflächen mangelhaft geerdet sind.  Dabei ist die Präferenz des Nutzers oftmals das entscheidende Element.

Gemäß CLC/TR 61340-5-2:2008 Benutzerhandbuch, Anhang B.1.3 hält „[ein] ordnungsgemäß geerdetesArmband die elektrische Spannung einer Person bei etwa + 10 V. Der wichtigste Vorteil einer konstanten [bzw. dauerhaften] Überwachung liegt in der sofortigen Erkennung einer Öffnung des Armbandes. Die jeweilige Person wird hierüber sofort informiert. Bei einem System ohne Überwachung sind sich Personen eines Ausfalls ihrer Armbänder nicht bewusst, bis die nächste Schicht anfängt. Somit wird die Zuverlässigkeit eines ESD-Programms bedeutend verbessert, da Schäden durch ESD reduziert bzw. gänzlich ausgeräumt werden.  Weitere Vorteile der Verwendung kontinuierlicher Überwachungseinheiten für den Prozess beinhalten den Wegfall täglicher Testprotokolle sowie das Erzielen von Einsparungen hinsichtlich der Zeit für tägliche Prüfungen.“

Die ESD Association erstellte einst den technischen Bericht ESD TR 12-01 namens „Survey of Constant (Continuous) Monitors for Wrist Straps“ (entspr. „Überblick über konstante (kontinuierliche) Überwachung für Armbänder“).  Dieser Bericht enthält wertvolle Informationen, die hilfreich sein können:

 

Konstante Überwachung mit Impedanz (bzw. Einzeldraht)

„Bei der Überwachung mit Impedanz kommt ein Messkreis zum Einsatz, der speziell darauf ausgelegt ist, Fehlalarme zu verhindern und den Bedarf an Anpassungen zu verringern.  Dabei werden über den Phasenunterschied zwischen Strom und Spannung Änderungen der Impedanz in der Leitung, dem Armband und der Person erkannt.  Hierbei wird eine sehr geringe Wechselspannung für das dauerhafte Messen verwendet.  Jedes standardmäßige Armband und Spiralkabel kann eingesetzt werden.“ [ESD TR 12-01 Survey of Constant (Continuous) Monitors for Wrist Straps]

 Impedanzbedingte Wellenverzerrungstechnologie bestimmt mit Hilfe einer Wechselstromanalyse, ob die gewünschten Bedingungen vorherrschen.  Ein stabiles Signal mit 1 Volt Wechselspannung wird ausgesandt und die Impedanz (d.h. die Kombination aus Widerstand und Kapazität) des Systems wird die Signalwelle verzerren.  Eine zulässige verzerrte Welle besteht aus einem Widerstand von 1 Megaohm und der Impedanz von Personen mit einem Gewicht von 40 kg und einer Körpergröße von 1,50 m am unteren Ende bis hin zu Personen mit einem Gewicht von 115 kg und einer Körpergröße von 1,95 m.  Ist der Widerstand von 1 Megaohm nicht vorhanden, geht ein Alarm los.  Übersteigt die Widerstandskomponente auf dem Erdungspfad den Wert von 18 Megaohm, geht ebenso ein Alarm los.

Dabei kann jedes beliebige Armband mit Einzeldraht verwendet werden. Der Vorteil solcher Armbänder ist, dass sie kostengünstiger sind als ihre Pendants mit Zweifachdraht.  Armbänder mit Einzeldraht sind zudem robuster und weisen eine höhere Betriebsdauer auf; über die gesamte Betriebsdauer eines kontinuierlichen Überwachungssystems können somit erhebliche Einsparungen erzielt werden.

 

Konstante Überwachung mit Widerstand (bzw. Zweifachdraht)

„Diese Form der Überwachung kommt zusammen mit einem Armband mit Zweifachdraht zum Einsatz. Trägt eine Person ein solches Armband, überwacht die Einheit den Widerstand der Schleife, bestehend aus einem Draht, einer Person, einem Armband und einem zweiten Draht.  Sollte ein Teil der Schleife öffnen (d. h. den Kontakt verlieren oder einen unzulässigen Widerstand aufweisen) geht der Schaltkreis in den Alarmzustand über.“

"Während der Fortbestand der Schleife überwacht wird, wird die Verbindung zwischen Armband und Erde nicht überwacht.“

"Widerstandbasierte kontinuierliche Überwachungseinheiten verwenden zwei verschiedene Signale; stabile Gleichstrom- und gepulste Gleichstromsignale.  Gepulste Gleichstromsignale wurden aufgrund von Bedenken über Hautirritationen entwickelt.  Einheiten mit gepulstem Gleichstrom führen bestimmte Auszeiten (Sekunden) ein, wenn das System nicht überwacht wird.“ [ESD TR 12-01 Survey of Constant (Continuous) Monitors for Wrist Straps]

 Kontinuierliche Überwachungseinheiten mit Zweifachdraht von RS verwenden allesamt ein stabiles Gleichstromsignal.

Dabei ist die Funktion widerstandbasierter kontinuierlicher Überwachungseinheiten mit Zweifachdraht schnell erklärt, verwenden sie doch dieselbe Technologie wie On-Demand Berührungsprüfgeräte.  Ein wichtiges Merkmal eines Zweifachdraht-Armbandes besteht darin, dass die jeweilige Person noch immer zuverlässig geerdet ist, falls ein Leiter ausfallen sollte.  Dabei beaufschlagt das elektrische Signal die jeweilige Person mit dieser Menge an Ladung. Null-Volt-Geräte verwenden ein stabiles Gleichspannungssignal mit dualer Polarität: Dabei wird ein Plus-Signal über einen Draht ausgesandt und ein Minus-Signal über den anderen, sodass diese sich im wahrsten Sinne des Wortes ausgleichen und den Träger mit Null Volt beaufschlagen.

Mit Hilfe eines Programmiergerätes können die jeweiligen oberen und unteren Widerstandswerte schnell und präzise eingestellt werden, die die bestehende Überwachungseinheit kontrollieren soll.  Zur Kalibrierung ist es somit nicht länger erforderlich, das Gerät abzuschalten und in ein spezielles Kalibrierungslabor zu schicken, da Kalibrierungseinheiten bzw. Grenzwert-Komparatoren in aller Regel erhältlich sind.  Die seitens der Norm EN 61340-5-1 angeforderte Überprüfung der Einhaltung kann innerhalb weniger Minuten an einem Prüfstand durchgeführt werden, ohne Produktionszeit zu verlieren.

Manche High-Tech-Unternehmen verwenden kontinuierliche Überwachungseinheiten mit Einzeldraht und Wellenverzerrungstechnologie mit Impedanz.  Andere Unternehmen setzen hingegen voll und ganz auf Überwachungseinheiten mit Zweifachdraht und Widerstand.  Beide Technologien sind sehr kostenwirksam und helfen, Qualität und Produktivität zu verbessern.  Dabei ist die Präferenz des Nutzers oftmals das entscheidende Element.