DE3522775C2 - - Google Patents

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DE3522775C2 DE19853522775 DE3522775A DE3522775C2 DE 3522775 C2 DE3522775 C2 DE 3522775C2 DE 19853522775 DE19853522775 DE 19853522775 DE 3522775 A DE3522775 A DE 3522775A DE 3522775 C2 DE3522775 C2 DE 3522775C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung des Übergangswiderstandes am Schleifer eines Potentiometers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for approximation Determining the contact resistance on the grinder Potentiometers according to the preamble of claim 1, and an apparatus for performing the method.

Bei der Erfassung von mechanischen Größen, wie Wege, Drehwinkel etc., in Geräten beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, wie Einspritzanlage, elektronisches Gaspedal, Tankgeber etc., ist die Verwendung eines Potentiometers oft eine technisch zufriedenstellende und kostengünstige Lösung. Nach üblicher Technik besteht ein hierbei verwendeter Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von einem ersten Widerstand, dem Potentiometer und einem zweiten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einer Versorgungsspannungsquelle und der zweite Widerstand mit Masse, hingegen der Schleifer des Potentiometers über eine elektrische Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden sind; prinzipiell sind der erste und zweite Widerstand nicht notwendig, sie dienen jedoch dazu, Kabelbrüche in der Spannungsversorgungs- und Masseverbindung sowie Kurzschlüsse zu erkennen. When recording mechanical quantities such as paths and angles of rotation etc., in devices such as a motor vehicle, such as injection system, electronic accelerator pedal, Tank sender etc. is the use of a potentiometer often a technically satisfactory and inexpensive Solution. According to conventional technology, there is one used here Voltage divider from a series connection of a first resistor, the potentiometer and one second resistor, the first resistor with a Supply voltage source and the second resistor with ground, whereas the wiper of the potentiometer via an electrical line with an evaluation unit are connected; in principle are the first and second Resistance is not necessary, but they serve Cable breaks in the power supply and ground connection as well as detect short circuits.  

Allerdings kann der Meßwert der am Schleifer des Potentiometers abgegriffenen Spannung verfälscht werden - was besonders bei sicherheitsempfindlichen Geräten Probleme bereiten kann -, da der Übergangswiderstand am Schleifer alterungsabhängig ist und Kontaktstörungen auftreten können.However, the measured value on the grinder of the Potentiometer tapped voltage can be falsified - which is particularly a problem with security-sensitive devices can prepare - because the contact resistance on Grinder is age-dependent and contact disorders may occur.

Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Stellung des Schleifers eines Potentiometers bekannt (DE-AS 24 60 079), in welcher während eines Meßvorganges dem an der Versorgungsspannungsquelle liegenden Schaltungspunkt des Potentiometers eine Speisespannung aufgezwungen und am Schleifer dann eine entsprechende Teilerspannung (Faktor K × Speisespannung) abgegriffen wird. Ein Summierverstärker bildet sodann aus der zu Beginn des Meßvorganges gespeicherten Teilerspannung und der während des Meßvorganges abgegriffenen Teilerspannung die Summe, deren Betrag sich dann nur noch aus der in der Speisespannung enthaltenen Testspannung multipliziert mit dem Faktor K zusammensetzt. Durch entsprechende Normierung der Testspannung entspricht dann die Ausgangsspannung des Summierverstärkers dem Faktor K, der die Stellung des Schleifers des Potentiometers angibt. Allerdings können auch bei dieser Schaltungsanordnung die gemessenen Teilerspannungen verfälscht sein, da der Übergangswiderstand des Schleifers des Potentiometers nicht berücksichtigt wird. A circuit arrangement for determining the position of the grinder of a potentiometer is also known (DE-AS 24 60 079), in which a supply voltage is forced on the switching point of the potentiometer at the supply voltage source during a measurement process and then a corresponding divider voltage (factor K × Supply voltage) is tapped. A summing amplifier then forms the sum of the divider voltage stored at the start of the measurement process and the divider voltage tapped during the measurement process, the amount of which is then only made up of the test voltage contained in the supply voltage multiplied by the factor K. By appropriate normalization of the test voltage, the output voltage of the summing amplifier then corresponds to the factor K , which indicates the position of the grinder of the potentiometer. However, the measured divider voltages can also be falsified in this circuit arrangement, since the contact resistance of the wiper of the potentiometer is not taken into account.

Desweiteren ist ein Meßprinzip zum Messen des Kontaktwiderstandes an einer ebenen Probe bekannt (DE-Z Nachrichtentechnik-Elektronik-29 (1979) Heft 9, Seiten 359-360), bei welchem ein Meßstrom aus einer Konstantstromquelle einem Seitenkontakt der Probe und einem Schenkel einer die Probe kontaktierenden V-Sonde zugeführt wird, während der Potentialabgriff zur Messung des Kontaktwiderstandes zwischen dem anderen Schenkel der V-Sonde und einem weiteren Seitenkontakt der Probe erfolgt. Da der Kontaktwiderstand eine entscheidende Größe zur Beurteilung von Kontaktbauelementen und Kontaktwerkstoffen ist, lassen sich aus seiner Veränderung Rückschlüsse auf physikalisch-chemische Prozesse in der Probe ziehen.Furthermore, there is a measuring principle for measuring the contact resistance known on a flat sample (DE-Z Kommunikationstechnik-Elektronik-29 (1979) Issue 9, pages 359-360), in which a measuring current from a constant current source one side contact of the sample and one Leg supplied a V-probe contacting the sample while measuring the potential tap the contact resistance between the other leg of the V-probe and another side contact of the sample. Because the contact resistance is a crucial factor for the assessment of contact components and contact materials is from its change Conclusions on physico-chemical processes in the Take a sample.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit welchem der Übergangswiderstand am Schleifer eines Potentiometers ermittelt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus for carrying out the method create with which the contact resistance on the grinder of a potentiometer can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale gelöst. Gemäß dem Verfahren kann also die Zunahme des Übergangswiderstandes bereits erkannt werden; lange bevor die Meßfunktion ausfällt, wobei gemäß einem Merkmal eines Vorrichtungsanspruches von der Auswerteeinheit dann ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes einen vorbestimmten Betrag überschreitet. This object is achieved with the characteristic Features of claim 1 solved. Regarding the device, the task by the in Claim 4 specified features solved. According to the procedure can increase the contact resistance are already recognized; long before the measuring function fails, wherein according to a feature of a device claim a signal is then generated by the evaluation unit if the amount of the determined contact resistance exceeds a predetermined amount.  

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the Drawing shown and is described in more detail below.

In einem Spannungsteiler 1 liegen der Widerstand R₁, das Potentiometer R p und der Widerstand R₂ in einer Reihenschaltung, wobei der Widerstand R₁ mit einer Versorgungsspannungsquelle U o und der Widerstand R₂ mit Masse verbunden sind. Das Potentiometer R p weist einen Schleifer 2 auf, welcher über eine elektrische Leitung 3 zur Messung der Teilerspannung U x am Spannungsteiler 1 zwischen dem Schleifer 2 und Masse mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden ist. Der Schleifer 2 selbst ist über eine mechanische Wirkverbindung 2.1 mit einem Gerät verbunden, dessen mechanische Größe es zu erfassen gilt. WennR x der eingestellte Widerstand am Potentiometer R p ist, beträgt die Ausgangsspannung (Teilerspannung)In a voltage divider 1 , the resistor R ₁, the potentiometer R p and the resistor R ₂ are connected in series, the resistor R ₁ being connected to a supply voltage source U o and the resistor R ₂ being connected to ground. The potentiometer R p has a wiper 2 , which is connected to an evaluation unit 4 via an electrical line 3 for measuring the divider voltage U x on the voltage divider 1 between the wiper 2 and ground. The grinder 2 itself is connected via a mechanical operative connection 2.1 to a device whose mechanical size is to be detected. If R x is the set resistance on the potentiometer R p , the output voltage is (divider voltage)

Wenn nun aber der Übergangswiderstand R s am Potentiometerschleifer 2 alterungsbedingt groß wird, wird der Meßwert, abhängig vom Eingangswiderstand der Auswerteeinheit, verfälscht. Zur Bestimmung des Übergangswiderstandes R s ist daher die elektrische Leitung 3 desweiteren über einen Testwiderstand R T mit einer Testspannungsquelle U T verbunden, von welcher über den Testwiderstand R T ein zeitabhängiges Testsignal U T (t) - von welchem mindestens zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U T = U T (t₁)-U T (t₂) benutzt werden - eingekoppelt wird. Entsprechend liegen dann am Eingang der Auswerteeinheit 4 die Spannungen U m (t) an, woraus deren Differenz Δ U m = U m (t₁)-U m (t₂) gebildet wird.However, if the contact resistance R s on the potentiometer wiper 2 becomes large due to aging, the measured value is falsified depending on the input resistance of the evaluation unit. To determine the contact resistance R s , the electrical line 3 is therefore also connected via a test resistor R T to a test voltage source U T , from which a time-dependent test signal U T (t) is transmitted via the test resistor R T - at least two different values with the difference Δ U T = U T (t ₁) - U T (t ₂) used - is coupled. Correspondingly, the voltages U m (t) are then present at the input of the evaluation unit 4 , from which the difference Δ U m = U m (t ₁) - U m (t ₂) is formed.

Aus diesen Werten wird dann der Übergangswiderstand R s näherungsweise nach folgender Beziehung bestimmt:The contact resistance R s is then approximately determined from these values using the following relationship:

wobeiin which

ist, also der
Gesamtwiderstand der zwischen dem Schleifer 2 und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstände R₁ + (R p - R x ) und (R₂ + R x ).is, that is
Total resistance of the parallel voltage divider resistors R ₁ + (R p - R x ) and (R ₂ + R x ) between the grinder 2 and the AC voltage connected to ground.

Wird bei der Konzeption des Spannungsteilers 1 R₁ = R₂ = R p /2 bestimmt, so variiert R K zwischen 0,75 R p und R p und kann vorzugsweise mit 0,875 R p als näherungsweise konstant angenommen werden.Is determined in the design of the voltage divider 1 R ₁ = R ₂ = R p / 2, then R K varies between 0.75 R p and R p and may be preferably 0.875 R p to be approximately assumed to be constant.

Übersteigt nun der ermittelte Übergangswiderstand R s einen je nach Anforderung vorbestimmten Betrag, beispielsweise den 0,2- bis 1fachen Betrag des Potentiometers R p (R s ∼ 0,2 ÷ 1 R p ), so wird von der Auswerteeinheit 4 ein Signal erzeugt, beispielsweise als optische Anzeige, welches signalisiert, daß die Meßspannung U m aufgrund des Übergangswiderstandes R s am Schleifer 2 nicht mehr mit der idealen Teilerspannung U x übereinstimmt, somit also ein verfälschter Meßwert an der Auswerteeinheit 4 anliegt.If the determined contact resistance R s now exceeds a predetermined amount depending on the requirement, for example 0.2 to 1 times the amount of the potentiometer R p (R s ∼ 0.2 ÷ 1 R p ) , the evaluation unit 4 generates a signal. For example, as an optical display, which signals that the measuring voltage U m no longer corresponds to the ideal divider voltage U x due to the contact resistance R s on the grinder 2 , and thus there is a falsified measuring value at the evaluation unit 4 .

Obwohl die Vorrichtung sowohl mit digitaler als auch mit analoger Schaltungstechnik arbeiten kann, wird eine Ausführung bevorzugt, bei welcher ein ohnehin verwendeter Mikroprozessor die Funktion der Auswerteeinheit 4 (einschließlich Testsignalgenerator) übernimmt, was den wesentlichen Vorteil hat, daß lediglich der Testwiderstand R T als zusätzliches Bauteil benötigt wird. Although the device can work with both digital and analog circuitry, an embodiment is preferred in which an already used microprocessor takes over the function of the evaluation unit 4 (including the test signal generator), which has the essential advantage that only the test resistor R T as an additional one Component is needed.

Die Funktion f (t) des Testsignals ist beliebig und kann sowohl über eine Oszillatorschaltung als auch digital erzeugt werden; sie braucht auch nicht periodisch zu sein. Wesentlich ist nur, daß mindestens zwei unterschiedliche Werte mit einer Differenz Δ U T erzeugt werden.The function f (t) of the test signal is arbitrary and can be generated both via an oscillator circuit and digitally; nor does it need to be periodic. It is only essential that at least two different values are generated with a difference Δ U T.

Bei analoger Schaltungstechnik werden Nutzsignal und Prüfsignal durch geeignete Filter getrennt. Der Fehlerfall (R s < R S krit) liegt vor, wenn Δ U m den WertWith analog circuit technology, the useful signal and test signal are separated by suitable filters. The error case (R s < R S crit) is when Δ U m is the value

übersteigt. Näherungsweise gilt auch hierbeiexceeds. Approximately also applies here

Claims (5)

1. Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung des Übergangswiderstandes (R s ) am Schleifer eines Potentiometers, - insbesondere eines in einer Reihenschaltung mit weiteren Widerständen liegenden Potentiometers als Spannungsteiler zur Erfassung von mechanischen Größen -, welches einerseits an einer Versorgungsspannungsquelle (U o ) und andererseits an Masse liegt und über dessen Schleifer und eine elektrische Leitung die Teilerspannung (U x ) am Spannungsteiler zwischen dem Schleifer und Masse an einer Auswerteeinheit angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die elektrische Leitung (3) über einen Testwiderstand (R T ) von einer Testspannungsquelle (U T ) zur Bestimmung des momentanen Übergangswiderstandes (R s ) am Schleifer (2) des Potentiometers (R p ) ein zeitabhängiges Testsignal U T (t) - von welchem zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U T benutzt werden - eingekoppelt wird, aus den dann an der Auswerteeinheit (4) anliegenden Spannungen U m (t) deren Differenz Δ U m , sodann das Produkt aus dem Quotienten Δ U m /Δ U T und dem Betrag des Testwiderstandes (R T ) und sodann aus diesem Produkt und dem Gesamtwiderstand (R K ) der zwischen dem Schleifer (2) und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderständen die Differenz gebildet wird, welche den Übergangswiderstand (R s ) näherungsweise bestimmt.1.Procedure for the approximate determination of the contact resistance (R s ) on the wiper of a potentiometer, in particular a potentiometer in a series circuit with further resistors as a voltage divider for detecting mechanical quantities, which is connected to a supply voltage source (U o ) and to ground is located and via the wiper and an electrical line, the divider voltage (U x ) is applied to the voltage divider between the wiper and ground at an evaluation unit, characterized in that the electrical line ( 3 ) via a test resistor (R T ) from a test voltage source ( U T ) to determine the instantaneous contact resistance (R s ) on the wiper ( 2 ) of the potentiometer (R p ), a time-dependent test signal U T (t) - from which two different values with the difference Δ U T are used - is injected the voltages U m (t) then applied to the evaluation unit ( 4 ) and their difference Δ U m , then the product of the quotient Δ U m / Δ U T and the amount of the test resistance (R T ) and then of this product and the total resistance (R K ) between the grinder ( 2 ) and the alternating voltage to ground lying parallel voltage divider resistors the difference is formed, which approximately determines the contact resistance (R s ) . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Testwiderstandes (R T ) ein Vielfaches des Betrages der Spannungsteilerwiderstände (R p ; R₁, R₂) beträgt, vorzugsweise das 10fache.2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of the test resistor (R T ) is a multiple of the amount of the voltage divider resistors (R p ; R ₁, R ₂), preferably 10 times. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der Spannungsteilerwiderstände (R₁, R₂) die gleiche Größenordnung wie der Betrag des Potentiometers (R p ) haben, vorzugsweise das 0,5fache.3. The method according to claim 1, characterized in that the amounts of the voltage divider resistors (R ₁, R ₂) have the same order of magnitude as the amount of the potentiometer (R p ) , preferably 0.5 times. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (4) einschließlich der Testspannungsquelle (U T ) ein Mikroprozessor (4.1) ist, von welchem ein Ausgang über den Testwiderstand (R T ) mit der unmittelbar an einen weiteren Ausgang geführten elektrischen Leitung (3) verbunden ist und in welchem die verfahrensgemäßen Operationen ausgeführt werden. 4. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 4 ) including the test voltage source ( U T ) is a microprocessor ( 4.1 ), of which an output via the test resistor (R T ) with the directly to one further output led electrical line ( 3 ) is connected and in which the procedural operations are carried out. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Auswerteeinheit (4) ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes (R s ) einen vorbestimmten Betrag, vorzugsweise den 0,2- bis 1fachen Betrag des Potentiometers (R p ), überschreitet.5. The device according to claim 4, characterized in that a signal is generated by the evaluation unit ( 4 ) when the amount of the determined contact resistance (R s ) a predetermined amount, preferably 0.2 to 1 times the amount of the potentiometer (R p ) .
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