Se lavori nei test EMC, probabilmente hai visto una pistola ESD da 20 kV in azione, o almeno conosci qualcuno che si è lamentato di quanto possano essere complicati questi strumenti ad alta tensione. In qualità di fornitore di apparecchiature per test ESD, ho parlato con tantissimi ingegneri e tecnici di laboratorio che hanno tagliato gli angoli in termini di sicurezza quando utilizzano le loro pistole da 20 kV, oppure che non conoscevano i rischi nascosti che derivano dal lavorare con quel tipo di tensione. Andiamo oltre il gergo e diventiamo reali su ciò che effettivamente devi fare per stare al sicuro mentre usi una di queste cose: niente libri di testo di laboratorio noiosi, solo cose pratiche che ho raccolto in anni di lavoro con questi strumenti.
Prima di tutto, chiariamo una cosa: una pistola ESD da 20 kV non è un giocattolo. Certo, è costruito per simulare l'elettricità statica, ma la tensione di picco qui è di 20.000 volt, abbastanza per darti una scossa davvero dolorosa, anche se pensi di essere "attento". Mi è capitato che un nuovo tirocinante abbia toccato la parte sbagliata della pistola una volta e sia finito a terra stringendosi il braccio, quindi fidati di me, non è qualcosa con cui scherzare. La prima grande regola? Non toccare mai e poi mai la punta della pistola quando è carica. So che sembra ovvio, ma rimarrai sorpreso dalla frequenza con cui le persone si avvicinano per regolare qualcosa sul DUT (dispositivo sotto test) durante il test senza rendersi conto che la pistola è ancora innescata. La pistola ESD da 20 kV che vendiamo presso la nostra azienda è dotata di un dispositivo di blocco di sicurezza sull'impugnatura proprio per questo motivo: se premi troppo forte il grilletto o lo tieni in modo errato, interrompe l'alimentazione al condensatore, ma anche questo non è infallibile al 100% se salti altri passaggi.
Successivamente, i tuoi dispositivi di protezione individuale (DPI) non sono solo un suggerimento qui. Vedo molti laboratori in cui i tecnici indossano normali guanti in nitrile e pensano che sia sufficiente, ma per 20 kV sono necessari guanti isolanti. Non quelli sottili che usi per maneggiare prodotti chimici: guanti spessi isolanti in gomma di classe 00 classificati per almeno 500 V, ma onestamente, andare più in alto (classe 0, che è valutato per 1.000 V) è molto più intelligente. Inoltre, niente gioielli sciolti, orologi o maniche lunghe che potrebbero pendere accidentalmente dalla punta della pistola. Una volta ho visto l'orologio di un tecnico impigliarsi nel filo di terra della pistola e bruciargli una piccola macchia sul polso: niente di grave, ma era un campanello d'allarme. Oh, e se hai tagli o ferite aperte sulle mani, coprile completamente. Anche un piccolo graffio può consentire alla corrente ad alta tensione di entrare nel tuo corpo molto più facilmente di quanto dovrebbe.
Ora parliamo della configurazione attorno alla pistola. L'area di lavoro deve essere una zona priva di elettricità statica, giusto? Aspetta, no, aspetta, in realtà il banco di prova per i test ESD è un'area controllata, ma non puoi avere materiale conduttivo casuale in giro. Non so dirti quante volte sono entrato in un laboratorio e ho visto strumenti di metallo, cavi o persino una tazza di caffè seduti a pochi centimetri dalla superficie di prova. Questo è un enorme no. Il banco di prova ESD che consigliamo per le pistole da 20 kV è progettato specificamente per mantenere isolata l'area di prova: è dotato di un tavolo metallico messo a terra con una parte superiore non conduttiva e tutti gli accessori sono collegati a terra o non conduttivi. Se usi la tua panca, assicurati che sia adeguatamente messa a terra: vediamo così tante persone saltare i test della connessione di terra e poi chiedersi perché i loro test ESD danno risultati incoerenti. Inoltre, mantenere uno spazio di almeno 3 piedi tra la pistola e qualsiasi altra attrezzatura conduttiva nel laboratorio. Ho chiesto a un tecnico di ottenere una lettura falsa sul loro DUT perché un oscilloscopio vicino stava rilevando una tensione vagante dalla pistola, ma peggio ancora, quella tensione vagante potrebbe formarsi un arco se ti trovi troppo vicino.
Ecco un'altra cosa che fa inciampare le persone: sapere quando (e quando no) utilizzare una pistola da 20 kV rispetto a un modello a tensione più elevata. Molti ingegneri utilizzano la pistola ESD da 20 kV per tutto, ma se il tuo DUT necessita di test solo fino a 15 kV, utilizza un'impostazione inferiore. Non solo è più delicato sulla tua attrezzatura, ma riduce anche il rischio di shock accidentali. E se stai testando qualcosa che ha un'immunità più elevata, come i sistemi di controllo industriale, magari passa alla pistola ESD da 30 kV: vendiamo anche quelle e hanno le loro caratteristiche di sicurezza, ma sono ancora più potenti, quindi devi stare molto attento lì. Inoltre, non lasciare mai un’arma carica incustodita. Se hai bisogno di allontanarti per un minuto, spegni l'alimentazione e assicurati che il condensatore sia scarico (la maggior parte delle pistole ha un pulsante di scarica: usalo, non semplicemente appoggiarlo). Una volta ho lavorato in un laboratorio in cui un tecnico ha lasciato una pistola carica su una panchina durante il pranzo e uno stagista l'ha rovesciata; si è scaricato sulla panca, ha fritto una resistenza vicina e avrebbe potuto ferire qualcuno se fosse stato proprio lì.
La calibrazione è un altro aspetto importante che si lega alla sicurezza, abbastanza stranamente. Se la tua pistola ESD da 20 kV è fuori calibrazione, la tensione effettiva in uscita potrebbe essere superiore a quanto pensi, forse 22 kV o addirittura 25 kV, il che è più pericoloso. Ti consigliamo di calibrare la tua pistola ogni 6 mesi, o dopo ogni utilizzo intenso, e se ne acquisti una usata, falla controllare prima di usarla. Inoltre, non provare a modificare la pistola per ottenere una tensione più elevata: alcuni clienti ce lo hanno chiesto ed è una pessima idea. La modifica dei circuiti interni bypassa tutti gli interblocchi di sicurezza e l'isolamento, rendendo la pistola molto più letale. Il tester per l'immunità ESD ESD 8K della HBM MM è uno strumento completamente diverso, pensato per testare modelli del corpo umano e modelli di macchine, ma anche questi hanno rigide regole di calibrazione e sicurezza che non possono essere ignorate.
Aspetta, parliamo delle procedure di dimissione, perché è lì che accadono tanti errori. Una volta terminato il test, prima di toccare qualsiasi parte della pistola o del DUT, è necessario scaricare il condensatore. Ma ecco il modo giusto per farlo: utilizzare lo strumento di scarico integrato (di solito un'asta metallica isolata su un lungo manico) e toccare solo il terminale di scarico, mai la punta o qualsiasi altra parte della pistola. Se provi a scaricarlo con la mano, verrai fulminato e non è divertente. Inoltre, quando si sposta la pistola tra un test e l'altro, tenere la punta rivolta lontano da sé e dalle altre persone e abbassare completamente l'impostazione della tensione. Alcune pistole hanno un quadrante di impostazione rapida per la tensione: ruotalo sempre su zero quando non stai testando attivamente.
Oh, e non dimenticare il DUT stesso. Prima ancora di collegare la pistola al banco di prova, assicurarsi che il DUT sia adeguatamente messo a terra. Se il DUT non è messo a terra, quando spari con la pistola ESD, la carica può accumularsi sul dispositivo e tornare indietro quando lo tocchi per regolare qualcosa. Ho visto uno smartphone venire colpito in quel modo: fortunatamente il tecnico indossava i guanti, ma li ha fatti saltare comunque. Inoltre, se stai testando un DUT sensibile, assicurati che non sia collegato ad altri dispositivi che potrebbero trasferire la carica ESD. Scollega eventuali cavi aggiuntivi, come USB o HDMI, prima di iniziare il test.
Un'altra cosa che non sottolineerò mai abbastanza: la formazione. Molti laboratori semplicemente lanciano una nuova tecnologia su una pistola ESD da 20 kV e dicono "capiscilo". E' un disastro. Ogni membro della squadra che usa una di queste armi dovrebbe ricevere un addestramento pratico da qualcuno che sa cosa sta facendo, qualcuno come me, onestamente. Offriamo demo e corsi di formazione gratuiti per i nostri clienti, perché vogliamo che le persone utilizzino questi strumenti in modo sicuro, non solo li vendano. Se non sai come funzionano gli interblocchi di sicurezza o come scaricare correttamente il condensatore, sei un pericolo per la vita.
Aspetta, sfatiamo un mito comune: alcune persone pensano che, poiché l'ESD è a bassa corrente, non sia pericoloso. E' tutta spazzatura. Anche una piccola corrente di 20 kV può causare gravi ustioni e, se la corrente ti attraversa il petto (ad esempio, se tieni la pistola in una mano e ti appoggi sulla panca con l'altra), può interrompere il ritmo cardiaco. Ho letto casi di studio su persone che hanno ricevuto shock ESD da tensioni più basse e sono finite al pronto soccorso, quindi non sottovalutare questa roba.
Quindi, per concludere, elenchiamo i principali passaggi di sicurezza per essere sicuri di non finire con una brutta esperienza: 1) Non toccare mai la punta di una pistola carica, utilizzare guanti isolanti e rimuovere tutti i gioielli. 2) Mantenere l'area di prova libera da materiale conduttivo, utilizzare un banco di prova ESD adeguato e garantire una buona messa a terra. 3) Utilizzare la tensione giusta per il test, non lasciare incustodita una pistola carica e scaricarla sempre correttamente. 4) Calibra regolarmente la tua pistola, non modificarla mai e allenati prima di usarla.
Se siete alla ricerca di uno strumento ESD affidabile e sicuro, che si tratti di una pistola ESD da 20 kV, di un modello da 30 kV o di qualcosa come il tester di immunità ESD ESD 8K HBM MM, contattate il nostro team per discutere delle vostre esigenze. Non ci limitiamo a vendere apparecchiature: aiutiamo i laboratori a impostare processi di test sicuri, perché questo è importante tanto quanto ottenere risultati di test accurati. Non tagliare gli angoli sulla sicurezza; non vale la pena rischiare lesioni o danneggiare l'attrezzatura.
Riferimenti
- Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) 61000-4-2: Compatibilità elettromagnetica (EMC) – Parte 4-2: Tecniche di test e misurazione – Test di immunità ESD
- ESD Association (ESDA) STM 5.1: Standard per la protezione degli articoli sensibili alle scariche elettrostatiche – Metodo di prova per le caratteristiche del generatore di scariche elettrostatiche
- Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH): Sicurezza elettrica sul posto di lavoro – Pericoli ad alta tensione e misure di protezione
