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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines elektrischen Bauteils
mit einem Spannungsanschluss, einem Datenanschluss und einem Masseanschluss.
Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen eines
einen Spannungsanschluss mit einer Spannungsleitung, einen Datenanschluss
mit einer Datenleitung und einen Masseanschluss aufweisenden elektrischen
Bauteils, wobei eine elektrische Energieversorgung zur Verbindung
mit der Spannungsleitung und ein Auswerter zur Verbindung mit der
Datenleitung vorgesehen ist.
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Ein
vorgenanntes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung offenbart
US 5 379 627 A .
Diese Vorrichtung dient zum Prüfen
eines Luftmassensensors für
ein Kraftfahrzeug und weist eine elektrische Schaltung mit einer
Leuchtdiode (LED) und einem zu dieser in Reihe geschalteten Widerstand
auf. Leuchtdiode und Widerstand sind elektrisch mit einem Impulssignal-Ausgangsanschluss
des Luftmassensensors verbunden. Beim Anlegen einer elektrischen
Spannung an den Luftmassensensor blinkt die Leuchtdiode. Gleichzeitig kommt
auf einem eben falls mit dem Impulssignal-Ausgangsanschluss des Luftmassensensors
verbundenen Tachometer oder Frequenzmesser eine Frequenz oder Impulsrate
zur Anzeige. Mit der bekannten Vorrichtung soll die Funktionsweise
des Luftmassensensors in Abhängigkeit
von der Änderung
eines Volumenstroms über den
Luftmassensensor geprüft
werden.
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Darüber hinaus
ist eine Prüfung
von Ultraschallsensoren eines Einparkhilfesystems für Kraftfahrzeuge bekannt,
bei der in einem Stoßfänger befestigte
und an einen Sensorkabelbaum angeschlossene Ultraschallsensoren
einem Funktionstest unterzogen werden. Dazu wird der komplette Stoßfänger aus
einer Fertigungslinie entnommen, in eine Halterung eingesetzt und
mit einer Prüfeinrichtung
verbunden. In einem exakt festgelegten Abstand zum Stoßfänger ist
ein Testobjekt angeordnet, das von den Ultraschallsensoren bei ungestörter Funktion
als Hindernis erkannt werden muss. Die Prüfeinrichtung, die beispielsweise
ein Sensorsteuergerät mit
einem daran angeschlossenen Arbeitsplatzrechner aufweist, protokolliert
die von den Ultraschallsensoren gemessenen Abstände und erzeugt ein Prüfprotokoll.
Dieses bekannte Prüfverfahren
ist vergleichsweise zeitaufwendig und kostenintensiv.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren vorzuschlagen,
mit dem die Funktionsfähigkeit
der Anschlüsse
und elektrischen Verbindungen eines elektrischen Bauteils überprüft werden kann.
Außerdem
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des
vorgenannten Verfahrens anzugeben.
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Die
erste Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein eingangs genanntes Verfahren, wobei der Spannungsanschluss mittels
einer Spannungsleitung an eine elektrische Energiever sorgung und
der Datenanschluss mittels einer Datenleitung an einen Auswerter
angeschlossen wird, das zu prüfende
Bauteil von der Energieversorgung mit einer elektrischen Spannung
beaufschlagt wird und der Auswerter ein Spannungsniveau in Abhängigkeit
von der Höhe
eines elektrischen Stroms durch die Datenleitung ermittelt. Die
weitere Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Auswerter einen Spannungsaufnehmer als Indikator für unterschiedliche
Stromniveaus in der Datenleitung aufweist.
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Vorteile der
Erfindung
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Mit
der Erfindung ist eine einfache und kostengünstige Prüfmöglichkeit für elektrische Bauteile geschaffen,
die zudem in einer sehr kurzen Zeiteinheit vorgenommen werden kann.
Es ist insbesondere nicht mehr erforderlich, einzelne Baugruppen,
die ein zu prüfendes
elektrisches Bauteil aufweisen, aus einer Serienproduktion auszuschleusen,
die Prüfung
vorzunehmen und die Baugruppe wieder in den Produktionsfluss einzubinden.
Die erfindungsgemäße Prüfung kann
demgegenüber
innerhalb eines Produktionsablaufes durchgeführt werden, es muss dafür lediglich
eine einfache Kontaktierung des zu prüfenden Bauteils mit der Prüfvorrichtung
vorgenommen werden, und das Prüfergebnis
ist ohne Zeitverzug ablesbar. Daher ist die Erfindung besonders
zum Einsatz in der Großserienproduktion,
beispielsweise in der Kraftfahrzeugproduktion, die grundsätzlich eine
Null-Fehler-Fertigung bei möglichst
geringen Kosten erfordert, geeignet. Aufwendige Prüfeinrichtungen,
die hohe Kosten bei Anschaffung, Betrieb und Wartung verursachen,
sind mit der Erfindung nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist kostengünstig
im Aufbau und wartungsfrei. Durch die Straffung des Produktionsablaufs
ergeben sich zusätzlich
vorteilhaft verkürzte
Fertigungszeiten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
mit der das Verfahren durchführbar
ist, sind unmittelbar und mit hoher Aussagegenauigkeit Fehler des
elektrischen Bauteils an seinen Anschlüssen (zum Beispiel an einen
Kabelbaum) und in seiner Verdrahtung (beispielsweise im Kabelbaum
selbst) erkennbar. Die Prüfung
kann dabei auch erst dann erfolgen, wenn das elektrische Bauteil
bereits in eine Baugruppe eingebaut wurde, ohne dass diese Baugruppe,
zum Beispiel ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug,
aus dem Produktionsprozess entnommen werden muss; die Lage und Ausrichtung
der Baugruppe mit dem darin eingebauten elektrischen Bauteil ist
für die
Prüfung
unerheblich. In sehr einfacher Weise kann die Erfindung zur gleichzeitigen
Prüfung
mehrerer elektrischer Bauteile verwendet werden, wenn die Anzahl
der Datenleitungen entsprechend der Anzahl der zu prüfenden elektrischen
Bauteile erhöht
wird; dann dient jede der Datenleitungen zur Verbindung mit jeweils
einem der elektrischen Bauteile. Mit dem erfindungsgemäßen Auswerter
wird durch einen Spannungsaufnehmer ein Spannungsniveau ermittelt,
das ein Maß für den elektrischen
Strom in der Datenleitung und damit für ein je nach Höhe des Stromes
ordnungsgemäß oder fehlerhaft
angeschlossenes elektrisches Bauteil ist. Zur Prüfung des elektrischen Bauteils
wird somit der Strom in der Datenleitung anhand eines relativen
Spannungsniveaus ausgewertet. Der Spannungsaufnehmer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann beispielsweise ein Voltmeter zur Anzeige des Spannungsniveaus
umfassen. Grundsätzlich eignet
sich die Erfindung für
beliebige elektrische Bauteile mit Spannungs-, Daten- und Masseanschluss.
Aufgrund der erfindungsgemäß hohen
Prüfsicherheit
bei sehr niedrigen Kosten ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn
das elektrische Bauteil ein Sensor, insbe sondere ein Ultraschallsensor,
oder ein Steuergerät,
insbesondere ein Motorsteuergerät
für ein
Kraftfahrzeug, ist.
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Man
könnte
sich vorstellen, dass der Auswerter in einfacher Weise einen geerdeten
Spannungsindikator mit parallel geschaltetem Widerstand aufweist,
wobei die Spannung ein Maß für den durch
die Datenleitung fließenden
Strom ist. Hingegen ist das Prüfverfahren
besonders kostengünstig
und wartungsarm, wenn der Auswerter gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
an die Energieversorgung angeschlossen und mit der elektrischen
Spannung beaufschlagt wird. Der Auswerter ist dann vorzugsweise
eine elektrische Auswerte- und Anzeigeschaltung.
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Es
ist beispielsweise denkbar, das von dem Auswerter ermittelte Spannungsniveau
als entsprechendes elektrisches Signal in einer automatischen Prüfanlage
weiterzuverarbeiten. Eine sehr einfache Kontrollmöglichkeit
für eine
Prüfperson
ergibt sich aber, wenn gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das ermittelte
Spannungsniveau von dem Auswerter angezeigt wird. Die Anzeige kann
zum Beispiel akustisch oder optisch erfolgen.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei einer
unterbrochenen Masseleitung des Masseanschlusses ein hohes Spannungsniveau,
bei unterbrochener Spannungsleitung eine Spannung von 0 V und bei
insgesamt ununterbrochener Masseleitung, Datenleitung und Spannungsleitung
ein mittleres Spannungsniveau ermittelt. Damit können mögliche Fehler, die bei der
Prüfung
erfasst werden, sicher voneinander unterschieden werden.
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Zur
schnellen und fehlerfreien Erfassung einer Anzeige des Spannungsniveaus
durch den Auswerter ist es gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorteilhaft, wenn der Auswerter eine optische Anzeige aufweist.
Die optische Anzeige kann zum Beispiel einen Bildschirm umfassen.
Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung weist die optische Anzeige zumindest
eine Leuchtdiode auf und ist damit besonders verschleißunanfällig und
einfach im Aufbau. Die Leuchtdiode kann beispielsweise eine Mehrfarbleuchtdiode
sein. Ferner können
mehrere, gegebenenfalls verschiedenfarbige, Leuchtdioden zur Anzeige unterschiedlicher
Spannungsniveaus vorgesehen sein.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Auswerter
einen Spannungsanschluss zur Verbindung mit der Energieversorgung
auf. Der Auswerter kann dann mit der gleichen elektrischen Spannung
beaufschlagt werden wie das zu prüfende Bauteil.
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Eine
besonders kostengünstige
und haltbare Ausführung
des Auswerters lässt
sich erreichen, wenn gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Auswerter
eine den Spannungsaufnehmer umfassende elektrische Schaltung mit
einem Spannungsteiler aufweist.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften, den Aufbau der Vorrichtung vereinfachenden
Weiterbildung der Erfindung weist die Energieversorgung eine Gleichspannungsquelle
auf.
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Eine
schnelle Verbindung von Prüfvorrichtung
und zu prüfendem
Bauteil sowie eine einfache Prüfung zum
Beispiel eines Sensorkabelbaumes kann dadurch erzielt werden, dass
gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Anschlussste cker mit
einem Masseanschluss, einem Spannungsanschluss und einem Datenanschluss
zur Verbindung mit einem gemeinsamen Anschlussstecker einer Masseleitung,
der Spannungsleitung und der Datenleitung des elektrischen Bauteils
vorgesehen ist.
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Zeichnung
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Zwei
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung schematisiert dargestellt und
werden nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigen
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1 eine
Anordnung mit vier zu prüfenden
elektrischen Bauteilen und einem Kabelbaum,
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2 eine
Anordnung für
ein erstes Messprinzip,
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3 eine
erste Vorrichtung mit einem zu prüfenden elektrischen Bauteil
und
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4 eine
weitere Vorrichtung mit einem zu prüfenden elektrischen Bauteil.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
sämtlichen
Figuren sind sich entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine Anordnung mit vier als Ultraschallsensoren ausgebildeten und
in einem hier nicht dargestellten Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug eingebauten
elektrischen Bauteilen 1, 2, 3, 4,
die jeweils mit einer Spannungsleitung 5, 6, 7, 8 zum
Anschluss an eine elektrische Energieversorgung und einer Datenleitung 9, 10, 11, 12 zum
Senden und/oder Empfangen von elektrischen Signalen verbunden sind.
Außerdem
ist jedes der elektrischen Bauteile 1, 2, 3, 4 mit
einer Masseleitung 13, 14, 15, 16 verbunden.
Die einzelnen Spannungsleitungen 5, 6, 7, 8 münden in
eine gemeinsame Spannungsleitung 17 und die einzelnen Masseleitungen 13, 14, 15, 16 in
eine gemeinsame Masseleitung 18. Ein Kabelbaum 19 fasst
die gemeinsame Spannungsleitung 17, die gemeinsame Masseleitung 18 sowie
die vier Datenleitungen 9, 10, 11, 12 zusammen
und endet in einem als Kabelbaumstecker ausgebildeten gemeinsamen
Anschlussstecker 20, der jeweils einen Anschluss für die zusammengefassten
Leitungen aufweist. Der Anschlussstecker 20 des Kabelbaums 19 ist
mit einem Anschlussstecker 50 einer Vorrichtung zum Prüfen der
Anordnung zusammengefügt.
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In
2 ist
vereinfacht eine elektrische Schaltung
21 zum Messen eines
elektrischen Bauteils
1 dargestellt. Das elektrische Bauteil
1 besitzt
einen mit einer Spannungsleitung
5 verbundenen Spannungsanschluss
22,
einen mit einer Datenleitung
9 verbundenen Datenanschluss
23 und
einen mit einer Masseleitung
13 nach Ground (GND) verbundenen
Masseanschluss
24. Eine eine Gleichspannungsquelle
25 aufweisende elektrische
Energieversorgung
26 ist an ihrem Pluspol
27 mit
der Spannungsleitung
5 verbunden. Außerdem ist ein Auswerter
28,
der einen Strommesser (oder Amperemeter)
29 aufweist, an
die Datenleitung
9 angeschlossen. Die Gleichspannungsquelle
25 gibt
beispielhaft eine Spannung U+ von 8 V ab. Abhängig davon, welche der drei
Leitungen zum elektrischen Bauteil
1 unterbrochen ist,
stellen sich an der Datenleitung
9 verschiedene Ströme I
S/E und Spannungen U
S/E ein,
die nachfolgend aufgeführt
sind:
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Unterschiedliche,
auswertbare Spannungen U
R lassen sich durch
die Ströme
I
S/E erzeugen, wenn ein externer Widerstand
30 von
beispielhaft 1100 Ω zwischen
Datenleitung
9 und GND geschaltet ist. Eine entsprechende
Vorrichtung
31 mit einem elektrischen Bauteil
1 ist
in
3 gezeigt, wobei ein Auswerter
28 neben dem
Widerstand
30 einen Spannungsmesser (oder Voltmeter)
32 aufweist.
Eine Gleichspannungsquelle
25 gibt auch hier beispielhaft
eine Spannung U+ von 8 V ab. Abhängig
davon, welche der drei Leitungen Spannungsleitung
5, Datenleitung
9 und
Masseleitung
13 zum elektrischen Bauteil
1 unterbrochen
ist, stellen sich an der Datenleitung
9 verschiedene Ströme I
S/E,R ein, die nachfolgend aufgeführt sind:
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Eine
Vorrichtung 31 zum Prüfen
eines elektrischen Bauteils 1, die einen Auswerter 28 mit
einer elektrischen Schaltung 33 zur Auswertung und Anzeige
der in vorstehender Tabelle angeführten Spannungswerte UR aufweist, ist in 4 dargestellt.
Das elektrische Bauteil 1 ist mit einer Spannungsleitung 5,
einer Datenleitung 9 und einer Masseleitung 13 verbunden.
Die Datenleitung 9 des elektrischen Bauteils 1 wird
an einen Datenanschluss 34 der elektrischen Schaltung 33 angeschlossen.
Das elektrische Bauteil 1 und die elektrische Schaltung 33 werden
von einer Gleichspannungsquelle 25 mit einer Spannung U+
in beispielhafter Höhe
von 8 V und mit GND versorgt, wofür die elektrische Schaltung 33 einen
Spannungsanschluss 48 und einen Masseanschluss 49 aufweist.
In ordnungsgemäßem Zustand,
das heißt
im Normalbetrieb, wird ein Datensignal (oder allgemein Sende-Empfangs-Signal)
im elekt rischen Bauteil 1 mittels eines Pull-Up-Widerstandes
auf eine Spannung von +8 V gezogen. In Verbindung mit einem Schutzwiderstand
im elektrischen Bauteil 1 und einem in der elektrischen
Schaltung 33 vorhandenen Widerstand 35 ergibt
sich ein Spannungsteiler, welcher die Spannung am Datenanschluss 34 auf
einen Wert von 1,2 V legt. In Verbindung mit weiterer Beschaltung ergibt
sich für
die tatsächliche
Spannung am Datenanschluss 34 ein Wert von 1,0 V.
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In
diesem Zustand wird ein erster Transistor 36 leitend, und
eine erste, grüne
Leuchtdiode 41 einer optischen Anzeige 39 leuchtet.
Damit ein weiterer Transistor 37 nicht durchsteuert, liegt
in der Basisstrecke dieses Transistors 37 eine Diode 38,
die der Erzeugung eine Schaltschwelle dient. Gemäß ihrer gewünschten elektrischen Eigenschaft
ist diese Diode 38 hier eine grüne Leuchtdiode und hat eine
Schwellspannung in Höhe
von 1,8 V. Damit wird der zweite Transistor 37 erst bei
einer am Datenanschluss 34 anliegenden Spannung in Höhe von 2,5
V leitend. Eine zweite, rote Leuchtdiode 40 der optischen
Anzeige 39 bleibt dunkel. Die beiden Transistoren 36, 37 können zum
Beispiel vom Typ BC237A sein.
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Wenn
der Datenanschluss 34 – zum
Beispiel wegen eines Bruchs der Datenleitung 9 – spannungslos bleibt,
dann ist keiner der Transistoren 36, 37 leitend.
Fehlt am elektrischen Bauteil 1 die Masseverbindung, liegt
am Eingang Datenanschluss 34 der elektrischen Schaltung 33 eine
Spannung in Höhe
von 4 V an. In Verbindung mit der Schaltung beträgt die Spannung noch 2,9 V.
Diese Spannung ist hinreichend für
ein Durchsteuern des zweiten Transistors 37. Die zweite,
rote Leuchtdiode 40 der Anzeige 39 leuchtet. Damit
nicht auch die erste, grüne
Leuchtdiode 41 der Anzeige 39 leuchtet, wird über eine
zwischengeschaltete Diode 42, die beispielsweise vom Typ
1N4148 ist, der Spannungspegel an der ersten, grünen Leuchtdiode 41 unter
deren Schaltschwelle gezogen.
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Bei
Kurzschlüssen
in den Zuleitungen ergeben sich auf der Datenleitung 9 folgende
Zustände:
Liegt ein Kurzschluss zwischen der Datenleitung 9 und der
Spannungsleitung 5 vor, dann wird die Spannung am Datenanschluss 34 gleich
der Spannung U+, und der zweite Transistor 37 wird leitend.
Liegt hingegen ein Kurzschluss zwischen Datenleitung 9 und
Masseleitung 13 vor, dann entspricht die Spannung am Datenanschluss 34 einem
Wert von 0 V, und es leitet keiner der Transistoren 36, 37.
Beide Leuchtdioden 40, 41 bleiben dunkel.
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Ein
Widerstand 43, beispielsweise von 620 Ω, ist der ersten, grünen Leuchtdiode 41 und
ein Widerstand 44, beispielsweise von 680 Ω, ist der
zweiten, roten Leuchtdiode 40 zur Begrenzung des jeweiligen Stroms
durch die Leuchtdioden 40, 41 vorgeschaltet. Weitere
Widerstände 45, 46, 47 der
elektrischen Schaltung 33 können beispielsweise – ebenso
wie der Widerstand 35 des Spannungsteilers – vom Typ
1K1 sein.
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Zusammenfassend
ergeben sich für
die verschiedenen Fehlerzustände
folgende Leuchtzustände
der Leuchtdioden 40, 41:
- I)
grüne Leuchtdiode 41 ein,
rote Leuchtdiode 40 aus: normaler Betrieb, alle Verbindungen
sind in Ordnung
- II) grüne
Leuchtdiode 41 aus, rote Leuchtdiode 40 aus:
i)
elektrisches Bauteil 1 hat keine (Versorgungs-) Spannung
U+
ii) keine Verbindung zum Datenanschluss 34
iii)
Kurzschluss zwischen Spannungsleitung 5 und Masseleitung 13
iv)
Kurzschluss zwischen Datenleitung 9 und Masseleitung 13
- III) grüne
Leuchtdiode 41 aus, rote Leuchtdiode 40 ein:
i)
elektrisches Bauteil 1 hat keine Masseverbindung
ii)
Kurzschluss zwischen Datenleitung 9 und Spannungsleitung 5
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In
einer Prüfvorrichtung
für mehrere
elektrische Bauteile, zum Beispiel zur Prüfung der vier Ultraschallsensoren
nach 1, erhält
jede Datenleitung eine vorhergehend beschriebene Auswerteschaltung,
wodurch der Zustand aller angeschlossenen, zu prüfenden Bauteile auf einen Blick
von einer Prüfperson
oder beispielsweise einem optischen Sensor eines Automaten erfasst
werden kann.
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- 1
- Bauteil
- 2
- Bauteil
- 3
- Bauteil
- 4
- Bauteil
- 5
- Spannungsleitung
- 6
- Spannungsleitung
- 7
- Spannungsleitung
- 8
- Spannungsleitung
- 9
- Datenleitung
- 10
- Datenleitung
- 11
- Datenleitung
- 12
- Datenleitung
- 13
- Masseleitung
- 14
- Masseleitung
- 15
- Masseleitung
- 16
- Masseleitung
- 17
- Spannungsleitung
- 18
- Masseleitung
- 19
- Kabelbaum
- 20
- Anschlussstecker
- 21
- Schaltung
- 22
- Spannungsanschluss
- 23
- Datenanschluss
- 24
- Masseanschluss
- 25
- Gleichspannungsquelle
- 26
- Energieversorgung
- 27
- Pluspol
- 28
- Auswerter
- 29
- Strommesser
- 30
- Widerstand
- 31
- Vorrichtung
- 32
- Spannungsmesser
- 33
- Schaltung
- 34
- Datenanschluss
- 35
- Widerstand
- 36
- Transistor
- 37
- Transistor
- 38
- Diode
- 39
- Anzeige
- 40
- Leuchtdiode
- 41
- Leuchtdiode
- 42
- Diode
- 43
- Widerstand
- 44
- Widerstand
- 45
- Widerstand
- 46
- Widerstand
- 47
- Widerstand
- 48
- Spannungsanschluss
- 49
- Masseanschluss
- 50
- Anschlussstecker