SCHNIER HMG 11/02 User manual

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 1 von 28
SCHNIER
Der Partner für Elektrostatik
Betriebsanleitung Handcoulombmeter
Typ: HMG 11/02 Art.Nr.: 810276
Operating Instructions for the Manual Coulombmeter
Type: HMG 11/02 Art. Nr.: 810276
SCHNIER
Der Partner für Elektrostatik

Seite 2 von 28 Stand 20.01.2008 Betriebsanleitung 810276-BAL-DE/EN-090120
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Der Partner für Elektrostatik
Inhalt
Darstellung der Funktionsweise 3
Bestimmungsgemäße Verwendung 4
Grunddisplay und Bedienungselemente 4
Erweiterte Displayanzeigen 5
Aktueller Messwert 5
Messwert i.O. / n.i.O. 6
Anzahl gespeicherter Messwerte 6
Größter gespeicherter Messwert 6
Stoppuhranzeige 7
Batteriezustand 7
Funktion der Taster (Schalter) 7
R-Taste 7
I-Taste 7
Menü 8
Erläuterung der Menüpunkte: 8
Show memory 8
Clear memory 9
Show time 9
Messungen mit dem Handcoulombmeter 10
Messung 10
Erzielung optimaler Messergebnisse 11
Funktionskontrolle 12
Wartung des Handcoulombmeters 12
Zubehör: 13
HS-Erzeuger Typ HER 26/01 13
Fakirelektrode Typ HMG 13/01 13
Konformitätserklärung: 27
Herstelleradresse: 28

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 3 von 28
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Der Partner für Elektrostatik
Darstellung der Funktionsweise
Das von der Fa. SCHNIER-Elektrostatik GmbH gemeinsam mit ELSTATIK
und der PTB entwickelte »Handcoulombmeter« Typ HMG 11/02 ermöglicht
es, unmittelbar durch einfaches Annähern seiner Kugelelektrode an das
aufgeladene Isolierstoffteil die Zündfähigkeit der dabei entstehenden Büschel-
entladung zu bestimmen.
VMP Anzeige
Geladenes Werkstück
Coulombmeter
R C
Schaltungsprinzip Handcoulombmeter
Der vom aufgeladenen Isolierstoffteil via Büschelentladung auf die
Kugelelektrode übertragene Ladungsimpuls wird im Kondensator Clatent
gespeichert und dann über den Widerstand Rzur Erde abgeleitet. Die
kurzzeitig an der R/C-Kombination herrschende Spannung U wird gemessen
und ergibt, multipliziert mit der Kapazität des Kondensators, die Impulsladung
Q = C . U.
Ein im Handcoulombmeter eingesetzter Mikroprozessor MP verfolgt den
ansteigenden und abfallenden Spannungsverlauf am Kondensator, wobei
stets die Differenz des aktuellen mit dem vorherigen Wert verglichen wird. Die
Messung wird ausgelöst bei einer vorgegeben Steilheit und läuft so lange, bis
ein Wendepunkt im Spannungsverlauf erfolgt. Dieser Wert wird angezeigt und
gespeichert.
Die Auflösung der Spannungsmessung beträgt etwa 1,2 mV bei einer Abtast-
rate von 10 µs. In Ausnahmefällen kann es vorkommen, dass bei einer die
Abtastrate überschreitenden Impulsfolge der Wendepunkt im Spannungs-
verlauf nicht erreicht wird. Damit fehlt das Abbruchkriterium, und es werden
mehrere Ladungsimpulse nacheinander erfasst.
Die Polarität des Ladungsimpulses beeinflusst das Messergebniss nicht, wird
aber angezeigt.

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Der Partner für Elektrostatik
Bestimmungsgemäße Verwendung
Das Gerät wird mit den zugehörigen Batterien einschaltbereit ausgeliefert. Es
hat den Ausgangstest und eine Kalibrierung (s.a. beigefügtes Kalibrier-
ungsprotokoll) durchlaufen.
Das Gerät ist nicht explosionsgeschützt ausgeführt, daher ist seine Verwen-
dung in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre unzulässig. Auf einen
elektrotechnischen Explosionsschutz für das Handcoulombmeter wurde
bewusst verzichtet. Der Grund dafür ist, dass ja erst mit seinem Einsatz
festgestellt werden soll, ob ggf. zündwirksame Büschelentladungen auftreten,
die u.U. bereits eine Zündung der umgebenden Ex-Atmosphäre herbeiführen
könnten.
So ist vor dem Einsatz die Messumgebung daraufhin zu prüfen, ob eine
explosionsfähige Atmosphäre vorliegt. Das kann z.B. mit einem handels-
üblichen »Explosimeter« erfolgen, wobei - auch aus gesundheitlichen
Gründen - empfohlen wird, 20 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) nicht
zu überschreiten.
Grunddisplay und Bedienungselemente
Batteriezustand
Größter Messwert
Anzahl gespeicherter
Messwerte
Messbereitschaft oder
Aktueller Messwert
R-Taste
I-Taste

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Der Partner für Elektrostatik
Erweiterte Displayanzeigen
Aktueller Messwert
“waitnC“ gibt die Betriebsbereitschaft an. Nach
einer Messung erscheint an dieser Stelle das
Messergebnis mit Angabe des Vorzeichens.
Display mit Messwert positiver Polarität
(176,4 nC)
Display mit Messwert negativer Polarität
(-168,4 nC)
Stoppuhranzeige
Messwert i.O. / n.i.O.
Größter Messwert (Anzeige nC / s im Wechsel)

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Messwert i.O. / n.i.O.
Je nach Messerfolg erscheinen hier 4
nachfolgend erklärte Messfehlersymbole:
Die Messung war erfolgreich, es wurde kein Messfehler erkannt.
Der Nullpunkt konnte nicht gehalten werden, z.B. Fehler durch
Coronaaufladung. Das Messergebnis ist nur bedingt brauchbar.
Messbereich überschritten (Anzeige je nach Polarität)
Der tatsächliche Wert ist größer als der angezeigte.
Anzahl gespeicherter Messwerte
Anzahl der gespeicherten Messwerte.
m:003 = 3 Messwerte im Speicher
vorhanden.
Größter gespeicherter Messwert
Anzeige des größten gespeicherten Messwertes.
Bei eingeschalteter Zeitfunktion im Wechsel mit Sekundenangabe

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Der Partner für Elektrostatik
Stoppuhranzeige
Der Sekundenzähler läuft seit Loslassen der
»Resettaste« und stoppt, wenn ein Messwert
erfasst wird (Anzeige abschaltbar).
Batteriezustand
gut leer
Funktion der Taster (Schalter)
R-Taste
Nur im Messbetrieb aktiv! In beiden Tastrichtungen werden
die Messungen zurück- und der Sekundenzähler auf 0
gesetzt. Linkstasten speichert den Messwert, Rechtstasten
löscht den Messwert.
I-Taste
Linkstasten: Schaltet das Gerät ein.
Im eingeschalteten Zustand führt er durch das Menü.
Rechtstasten: Wählt den Menüpunkt aus.

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Der Partner für Elektrostatik
Menü
In das Menü führt “I-Taste links tasten“
Die obere Zeile zeigt stets den ausgewählten
Menüpunkt.
Weiteres “Linkstasten“ schaltet fort auf den
nächsten Menüeintrag.
“Rechtstasten“ führt den gewählten Menüpunkt
aus.
Erläuterung der Menüpunkte:
1schaltet Gerät aus
2führt in den Messbetrieb zurück
3zeigt die gespeicherten Messwerte an
4löscht alle Speicherwerte, anschließend durch R-Taste bestätigen:
(R-Taste rechts: Löschen; R-Taste links: nicht löschen).
5schaltet Sekundenzähler aus, Zeit wird angezeigt.
6ermöglicht Kalibrieren des Geräts, erfordert Rücksprache mit SCHNIER
(Dieser Punkt kann verlassen werden durch wiederholtes “I-Taste links
tasten“).
Show memory
Im eingeschalteten Zustand I-Taster nach links betätigen um in das Menü zu
gelangen. I-Taster nach links betätigen bis Zeile 3 „show memory“ angewählt
ist.
I-Taster nach rechts betätigen um Zeile 3 „show memory“ auszuwählen,
danach erscheint die Liste mit gespeicherten Messwerten.

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 9 von 28
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Der Partner für Elektrostatik
In der Liste werden angezeigt:
A) Laufende Nummer
B) Messwert in Nanocoulomb ggf. mit
Messfehlersymbol,
C) Sekunden
Tastenfunktionen in diesem Menü:
“I-Taste links tasten“: nächsten Wert anwählen oder Anzeige scrollen.
“I-Taste rechts tasten“: Rückkehr in den Messbetrieb.
“R-Taste links tasten“: Richtungswechsel für Messwerteauswahl.
”R-Taste rechts tasten“: löscht den oberen angezeigten Messwert, Maxima
und Minima werden neu berechnet.
Clear memory Im eingeschalteten Zustand I-Taster nach links
betätigen um in das Menü zu gelangen.
I-Taster nach links betätigen bis Zeile 4 „clear
memory“ angewählt ist. I-Taster nach rechts
betätigen um Zeile 3 „clear memory“ auswäh-
len.
Um den Speicher zu löschen muss die
Abfrage mittels R-Taste nach rechts bestätigt
werden. R-Taste nach links kehrt in den
Messmodus zurück ohne den Speicher zu
löschen.
Show time Im eingeschalteten Zustand I-Taster nach links
betätigen um in das Menü zu gelangen.
I-Taster nach links betätigen bis Zeile 5
„showtime“ angewählt ist. I-Taster nach rechts
betätigen um Zeile 3 „showtime“ auszuwählen.
Mittels I-Taster nach links kann zwischen
„show“ (Stoppfunktion aktiv) und „hidden“
(Stoppfunktion nicht aktiv) gewechselt werden.
Taster nach rechts aktiviert die ausgewählte
Funktion.

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Der Partner für Elektrostatik
Messungen mit dem Handcoulombmeter
Das Handcoulombmeter darf nur in geerdetem Zustand betrieben werden!
Die beigefügte Erdanschlussleitung ist an der POAG-Buchse aufzustecken
und mit Erde zu verbinden. Die Leitung soll schlaufenfrei hängen
(Selbstinduktion vermeiden).
Messung
oGerät einschalten mit “I-Taste links tasten“
oDie Kugelelektrode des Gerätes dem Prüfgegenstand annähern bis
die Anzeige anstelle von „waitnC“ einen Messwert anzeigt.
oGerät vom Prüfort zurücknehmen und Messwert ablesen.
oErscheint , so war die Messung erfolgreich. Bei Anzeige von
hat sich der Nullpunkt verschoben und die Messung muss in Frage
gestellt werden.
oErscheint vor dem Messwert oder , dann wurde der
Messbereich überschritten. Der tatsächliche Wert liegt über dem
angezeigten Wert und somit muss die Messung verworfen werden.
oBei eingeschalteter Zeitmessung wird eine Stoppuhr aktiviert. Der
Stoppvorgang wird bei Loslassen der R-Taste gestartet und gestoppt
sobald ein Messwert erfasst wurde. Die gestoppte Zeit wird in
Sekunden angezeigt.
oNach erfolgter Messung kann der gemessene Wert über R-Taste
rechts gelöscht werden oder über R-Taste links in den Mess-
wertspeicher übernommen werden. Erst nach R-Taste rechts oder
links kann erneut gemessen werden und es erscheint „waitnC“ im
Display.
oWenn keine Messung durchgeführt wird schaltet das Coulombmeter
nach ca. 15 min. automatisch ab um die Batterie zu schonen.

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Der Partner für Elektrostatik
Erzielung optimaler Messergebnisse
Elektrostatische Aufladungen sind generell klimatischen Einflüssen stark
unterworfen. Daher sollten Messungen zum Ladungstransfer nicht mehr bei
einer rel. Luftfeuchte > 50 % vorgenommen werden. Weil die Messwerte - in
zwar geringerem Maße - auch von der abs. Luftfeuchte beeinflusst werden,
kann z.B. bei 10 °C eine höhere rel. Luftfeuchte toleriert werden als etwa bei
30 °C.
Die Annäherung der Kugelelektrode an das Prüfobjekt sollte möglichst mit
einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/s erfolgen. Falls es dabei bis zu einem
Abstand von etwa 2 mm noch nicht
zu einer Büschelentladung gekom-
men ist, sollte nicht bis zu einer
Berührung weiter bewegt werden,
es könnte dann zu einer Kontakt-
entladung eines z.B. antistatisch
ausgerüsteten Teils kommen. Für
diesen Fall sind die MZQ-Grenz-
werte nicht anwendbar.
Die Kugelelektrode sollte möglichst senkrecht zu Oberfläche des Projektes hin
bewegt werden, eine streifende Annäherung kann zu mehreren, rasch aufein-
ander folgenden Büschelentladungen führen, deren einzelne Ladungsimpulse
- sofern deren Abstand weniger als 10 µs beträgt - addiert würden. Das
Ergebnis wäre dann ein zu hoher Messwert.
Es ist sorgfältig darauf zu achten, dass die Kugelelektrode nur frei von
Kratzern und abgelagerten Staubpartikeln verwendet wird. In beiden Fällen
kann es zu das Messergebnis verfälschenden Coronaentladungen kommen.
Falls das Gerät aus einem kalten Lagerbereich in einen wärmeren Bereich
gebracht wird, kann es zur Kondensation von Luftfeuchtigkeit kommen, die zu
einer Verschlechterung elektrischer Isolation führt, und damit Fehlmessungen
herbeiführen kann. Daher sollte bei Messungen nach schroffem Temperatur-
wechsel stets eine genügende Angleichzeit ermöglicht werden.
Da elektrostatische Aufladungen häufig starken Schwankungen unterworfen
sind, sollten zur Bewertung einer Gefahrensituation stets eine größe Anzahl
von Messungen durchgeführt werden, wobei möglichst alle aufladungs-
relevanten Einflüsse (z.B. Klima, Geschwindigkeit, Anpressdruck usw.) zu
berücksichtigen sind.
waitwait

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Der Partner für Elektrostatik
Funktionskontrolle (kein Ersatz für die regelmäßige Nachkalibrierung!)
Elektrostatische Messverfahren sind erheblich sensibler, als man es von übli-
chen elektrischen Messungen erwartet. Daher wird angeraten, insbesondere
bei sicherheitsrelevanten Messungen, das Handcoulombmeter vor und nach
jedem Einsatz einer Funktionskontrolle zu unterziehen. Sie kann auf folgende
Weise durchgeführt werden:
Das Gerät erfasst einen Messbereich von 5 bis 200 nC. Die Kontrolle sollte im
oberen Bereich erfolgen. Der Messkondensator des Gerätes hat eine
Kapazität von 100 nF. Würde er mit 1,5 V aufgeladen werden, so entspräche
das einer Ladung von 150 nC. Einfacher Funktionstest mittels Batterie:
oMessung der Batterie-Leerlaufspan-
nung mittels Voltmeter (z.B. 1,62 V).
oHandcoulombmeter und Batterie erden.
oKugelelektrode mit freiem Batteriepol
verbinden. Das Gerät soll (etwa) 162
nC anzeigen.
oErneuter Test mit vertauschter Polung.
Wartung des Handcoulombmeters
oLagerung und Aufbewahrung bei Temperaturen < +5 °C vermeiden.
oVerschmutzungen der Oberfläche vermeiden. Reinigung mit trockenem
Textil-tuch. Hartnäckige Verschmutzungen der Kugelelektrode und des
Isolierkegels mit Isopropanol und einem Textiltuch entfernen. (Achtung:
leichtentzündlich!)
oKugelelektrode vor Verkratzen schützen. Schäden an der Kugel führen zu
Fehlmessungen, ggf. Kugel auswechseln.
oBatteriekontrolle:
Der Batteriezustand wird angezeigt, ggf. Batterien auswechseln. Dazu
Verschlusskappe abschrauben und neue Batterien entsprechend Polari-
tätskennzeichnung einlegen. Gerät hat Verpolungsschutz.
oKalibrierung:
Das Gerät sollte, je nach Einsatzhäufigkeit, gelegentlich - spätestens aber
nach 2 Jahren - an den Hersteller zur Überprüfung und Nachkalibrierung
eingeschickt werden.
162
1,5
1,5 ALKALINE
ALKALINE
162
1,5
1,5 ALKALINE
ALKALINE

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 13 von 28
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Der Partner für Elektrostatik
Zubehör:
HS-Erzeuger Typ HER 26/01
Geeignet zum Aufladen von
isolierenden Oberflächen.
Ausgangsspannung:
max. 70 kV
Ausgangsstrom:
max. 65 µA
Ausgangsleistung:
max. 0,6 W
Fakirelektrode Typ HMG
13/01
96 Nadeln auf 100 cm2.
Zum definierten Aufladen von
Oberflächen in Verbindung
mit dem HS-Erzeuger
Typ HER 26/01

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Der Partner für Elektrostatik
Contents
Description of Function 15
Use as agreed upon 16
Basicdisplay and operating elements 16
Extended indication 17
Current measuring 17
Measuring correct / not correct 18
Number of stored measuring 18
Maximum stored measuring 18
Stop control indication 19
Battery indication 19
Function of two-position flip switches 19
R-flip 19
I-flip 19
Menu 20
Explanation of menu numbers 20
Show memory 20
Clear memory 21
Show time 21
Using the Manual Coulombmeter 22
Measurement 22
Obtaining best measurement results 23
Control of function 24
Maintenance of Manual Coulombmeter 25
Accessories for charging: 26
HV-generator Type HER 26/01 26
Fakirelectrode Type HMG 13/01 26
Declaration of confirmity 27
Address of producer 28

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 15 von 28
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Der Partner für Elektrostatik
Description of function
The »Manual Coulombmeter« Type HMG 11/02 developed by SCHNIER-
Elektrostatik GmbH together with ELSTATIK and PTB enables directly to
determine the incendivity of brush discharges which arise when the sphere
electrode of the device is being approached towards a charged insulating part.
VMP Display
Charged Part
Coulombmeter
R C
Circuit diagram of Manual Coulombmeter
The discharge pulse emitted from the charged insulating object is transferred
via brush discharge to the sphere electrode and will be stored latently in the
capacitor C. Thereafter the discharge pulse is being dissipated to ground via
the resistor R.
The voltage U prevailing temporarily at the R/C-combination will be measured,
multiplied with the capacitance and will result in the charge Q of the discharge
pulse: Q = C . U.
A microprocessor MP in the Manual Coulombmeter tracks the rising and
declining voltage gradient at the capacitor comparing continuously the
difference between the actual and the previous value. The measurement is
triggered at a defined slope of curve and will be continued until the reversing
point of the voltage gradient is reached. This value will be indicated and
stored.
The voltage resolution is about 1.2 mV at a scanning rate of 10 s. In
exceptional cases it may occur that during a sequence of pulses the scanning
rate may be exceeded and the reversing point will not be reached. Thus the
break-up value is missing and several charge pulses will be determined one
after the other.
The polarity of the charge pulse has no effect on the measuring result but will
be indicated.

Seite 16 von 28 Stand 20.01.2008 Betriebsanleitung 810276-BAL-DE/EN-090120
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Der Partner für Elektrostatik
Use as agreed upon
The device is delivered with the batteries required and ready for use. It has
passed the final control and calibration (s.a. enclosed calibration certificate).
The device is not designed to be explosion proof; therefore its application in
explosion endangered atmospheres is not permitted. Intentionally it was
abstained from an electrotechnical explosion proof design.
The reason is that with its use it has to be assessed if, should the situation
arise, igniteable brush discharges may occur which possibly bring about an
ignition of the surrounding explosion endangered atmosphere.
So, before use the surrounding area has to be monitored whether an
explosion endangered atmosphere is present. This may be carried out with a
customary device for monitoring flammable gas concentrations. It is
recommended that 20 % of the lower explosion limit should not be exceeded -
also for health reasons.
Basic display and operating elements
Battery charge
Maximum measuring
Number of stored
measuring
Present measuring
R-flip
I-flip

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 17 von 28
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Der Partner für Elektrostatik
Extended indication
Present measurement
“wait“ indicates readiness for operation. After
measurement result and polarity can be seen
here.
Display with measurement of positive polarity
(176.4 nC)
Display with measurement of negative polarity
(-168.4 nC)
indication of stop-watch
Measuring:
correct / not correct
Maximum measuring
(indication nC, change per second)

Seite 18 von 28 Stand 20.01.2008 Betriebsanleitung 810276-BAL-DE/EN-090120
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Der Partner für Elektrostatik
Measuring correct / not correct
According to measuring correctness four
different symbols will appear showing
possible errors which are explained below.
Measuring was successful - no error of measuring was discovered.
Shifting zero point, e.g., influence by corona charging. The result is only
partially valid.
Measuring range exceeded (indication according to polarity).
The actual value is higher than the indicated one.
Number of stored measuring
Number of stored measuring:
m: 003 = 3 values stored.
Maximum stored measuring
Indication of maximum stored measuring, when timer is activated
alternating with indication of seconds.

Betriebsanleitung 810276BALDEEN090120 Stand 20.01.2008 Seite 19 von 28
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Stop control indication
The seconds counter runs when releasing the
»reset button« and stops when a measuring
value is detected (indication may be discon-
nected).
Battery indication
full empty
Function of two-position flip
R-flip Only active during measuring! In both directions the
measuring results will be reset and the seconds counter
set back to zero.
When switching to the left the measuring result will be stored,
when switching to the right measuring result will be deleted.
I-flip Switching to the left: the device is turned on.
When the device is turned on, by switching to the right the
menu may be selected.

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Der Partner für Elektrostatik
Menu
Switching I-flip to the left leads into the menu.
The upper line always indicates the selected
point of menu.
When switching to the left furthermore the next
point of menu will be selected.
Switching to the right will set into effect the
chosen point of menu.
Explanation of the menu points:
1switches off device
2returns to measuring
3indicates the stored measuring values
4deletes all stored values, subsequently to be confirmed by switching the
R-flip: (R-flip to the right: delete; R-flip to the left: do not delete).
5switches off seconds counter, time will be indicated.
6enables calibration of the device, consultation of SCHNIER is compulsory
(When switching I-flip to the left several times, this menu point may
be abandoned.)
Show memory
When active, put the I-flip to the left to get into
the menu. Switch the I-flip to the left several
times until line 3 “show memory“ is selected.
Then switch I-flip to the right to reach the
register with the stored measuring values.