DE102008043491B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen einer Steckverbindung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (6) zum Prüfen einer Verbindung (3), wobei durch die Verbindung (3) eine erste Leitung (1) mit einer zweiten Leitung (2) verbunden ist, wobei im Bereich der ersten Leitung (1) ein erster Detektor (9, 22, 38) sowie eine Einkopplung (8) angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zweiten Leitung (2) ein zweiter Detektor (10) angeordnet ist, wobei die Detektoren (9, 10, 22, 38) und die Einkopplung (8) mit einer Auswerteeinheit (7) verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung, wobei durch die Verbindung eine erste Leitung mit einer zweiten Leitung verbunden ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung einer Verbindung zwischen zwei Leitungen.
• Im modernen Flugzeugbau findet die Sektionsbauweise verbreitet Anwendung. Hierbei werden vorgefertigte Sektionen, beispielsweise Rumpfsektionen, Flügelsektionen, Cockpitsektionen sowie Hecksektionen schrittweise zur Vervollständigung des kompletten Flugzeugs zusammengefügt. Die Sektionen sind in der Regel zumindest teilweise mit den erforderlichen technischen Ausrüstungssystemen versehen. Bei diesen Ausrüstungssystemen handelt es sich beispielsweise um elektrische Systeme, hydraulische Systeme, pneumatische Systeme, Klimatisierungsleitungen sowie Frischwasser- und Abwasserleitungen. Bei der Integration der Sektionen zu einem vollständigen Flugzeug müssen die Ausrüstungssysteme in den betreffenden Sektionen in aller Regel miteinander verbunden werden. Die Verbindung der verschiedenen technischen Ausrüstungssysteme innerhalb der Sektionen erfolgt durch Verbinder. Im Fall von elektrischen Leitungen können dies beispielsweise Steck-, Schraub- und/oder Klemmverbindungen sein. Hydraulische Leitungen sowie pneumatische Leitungen lassen sich ebenfalls durch geeignete Steckverbindungen im Bedarfsfall wiederholt lösbar miteinander verbinden. Auch für Klimatisierungsleitungen, Frischwasserleitungen und/oder Abwasserleitungen existieren steckbare oder andersartige verbindbare, und im Bedarfsfall auch wiederholt lösbare Verbindungssysteme.
• Die strengen Auflagen der Luftfahrtbehörden erfordern, dass jede Leitungsverbindung in einem Flugzeug einer genauen Prüfung unterzogen werden muss, wodurch ein erheblicher Aufwand entsteht. Dieser Aufwand erhöht sich aufgrund der stetig steigenden Anzahl von Leitungsverbindungen durch zunehmende Komfortanforderungen, zum Beispiel in der Gestalt von komplexen Unterhaltungssystemen. Darüber hinaus besteht das zusätzliche Problem, dass in vielen Fällen eine Verbindungsprüfung nur durch das Einschalten der zugehörigen Ausrüstungssysteme und Aggregate möglich ist, wodurch sich der Prüfaufwand nochmals erhöht. Abgesehen hiervon sind Verbindungsfehler oftmals nur sehr schwer zu lokalisieren, da Kontaktierungsfehler nicht immer sicher reproduzierbar sind. Beispielsweise können sich elektrische Kontaktstifte innerhalb einer Steckverbindung beim Schließen der Verbindung undefiniert zurückschieben, so dass die Verbindung gestört ist, und sich beim anschließenden Wiederöffnen der Verbindung in die Ausgangsposition zurückziehen. Derartige Verbindungsfehler lassen sich durch eine optische Prüfung der Verbindungselemente nicht lokalisieren. Ferner können Schmutz- und Fremdpartikel zu feuchtigkeits-, druck- und/oder stromstärkeabhängigen Kontaktierungsfehlern sowie zur Entstehung von Kriechströmen führen. Abgesehen hiervon erschweren insbesondere die in der Regel sehr beengten räumlichen Verhältnisse, insbesondere im Bereich der Tragflächen- und der Höhenleitwerksanbindung, die Überprüfung der Steckverbindungen mit konventionellen Methoden.
• Dokument DE 602 03 043 T2 beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung zwischen elektrischen und elektronischen Vorrichtungen, wobei im Bereich einer ersten Leitung ein erster Detektor sowie eine Einkopplung angeordnet ist.
• Die Druckschrift DE 698 20 548 T2 beschreibt eine Fehlerdetektionsanordnung für eine elektrische Leitung in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst ein Signalerzeugungsmittel zur Erzeugung eines Testsignals und zur Einkopplung des Testsignals in eine elektrische Leitung und einen Detektor, der längs der elektrischen Leitung bewegt werden kann, wobei der Detektor imstande ist, das elektrische und magnetische Feld nachzuweisen, welches durch die elektrische Leitung erzeugt wird. Somit kann das Testsignal nachgewiesen werden.
• Die DE 695 29 803 T2 beschreibt eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Diagnose an einem Elektrizitätssystem eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist einen ersten Signalgenerator mit einer Schalteinrichtung zur Zuführung eines vom Signalgenerator erzeugten Testsignals zu einer elektrischen Zuleitung und einen ersten Detektor auf, der mit einer anderen elektrischen Zuleitung verbunden ist. Der erste Detektor diagnostiziert das Vorhandensein eines Fehlers. Die Vorrichtung weist weiterhin einen zweiten Signalgenerator und eine zweite Detektoreinrichtung auf. Nach dem Detektieren des Vorhandenseins eines Fehlers mittels des ersten Detektors injiziert der zweite Signalgenerator ein Testsignal ausschließlich in die Zuleitung, die für eine abweichende Systemleistung verantwortlich ist. Die zweite Detektoreinrichtung, die über die Schalteinrichtung nur mit der zu testenden Zuleitung verbunden ist, erfasst die Reflexion des Testsignals des zweiten Signalgenerators. Der Zeitverlauf zwischen der Injektion des Testsignals und der Erfassung dessen Reflexion durch den zweiten Detektor wird von einem Diagnoseprozessor dazu verwendet, die relative Entfernung eines existierenden Fehlers von der Schnittstelle zu identifizieren.
• Die Druckschrift WO 2008/080036 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Überprüfung einer elektrischen Verbindung. Die Vorrichtung weist einen Generator zur Erzeugung eines Wechselstromsignals auf, welches in einen Kabelverbinder eingekoppelt wird. An einem zweiten Kontaktpunkt des Kabelverbinders wird ein Detektor angekoppelt. Der Detektor detektiert ein elektrisches Wechselstromsignal. Der Detektor erlaubt weiterhin eine Bestimmung, ob das Kabel an den Kabelverbinder angeschlossen ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Prüfung von insbesondere elektrischen Leitungsverbindungen zu schaffen, die eine einfache, schnelle und zuverlässige Prüfung einer bereits geschlossenen Verbindung zwischen zwei insbesondere elektrischen Leitungen, unabhängig von der Aderanzahl in den Leitungen und deren Leitungsquerschnitten ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Dadurch, dass im Bereich der ersten Leitung ein erster Detektor sowie eine Einkopplung angeordnet sind und im Bereich der zweiten Leitung ein zweiter Detektor angeordnet ist, wobei die Detektoren und die Einkopplung mit einer Auswerteeinheit verbunden sind, ist eine zuverlässige, schnelle und sichere Erkennung von Verbindungsfehlern im Bereich einer Verbindung zwischen zwei Leitungen unabhängig von der Leitungsart möglich. Grundsätzlich lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Verbindungen zwischen Hydraulikleitungen, Pneumatikleitungen sowie anderen Leitungstypen prüfen, solange eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit der Verbindungsstelle und der hiermit verbundenen Leitungen gegeben ist. Der Hauptanwendungsbereich der Vorrichtung liegt jedoch in der Erkennung von etwaigen Verbindungsfehlern bzw. Kontaktierungsfehlern im Bereich eines Verbinders bzw. Steck-, Klemm- oder Schraubverbinders zwischen zwei elektrischen Leitungen. Hierbei können neben reinen Kontaktierungsfehlern innerhalb des Verbinders auch Leitungsfehler, wie zum Beispiel Kabelbrüche, Aderbrüche, Querschnittsverminderungen durch Aderbrüche etc., innerhalb der zu prüfenden Leitungen im Bereich zwischen den beiden Detektoren lokalisiert werden. Im Bereich der ersten Leitung, das heißt linksseitig der Verbindung, befinden sich ein erster Detektor sowie die Einkopplung für ein Referenzsignal. Hierbei ist die Einkopplung im Bereich zwischen dem ersten Detektor und der elektrischen Verbindung positioniert. Der zweite Detektor befindet sich im Bereich der zweiten Leitung, das heißt in der Regel auf der vom ersten Detektor abgewandten Seite der Verbindung. Alternativ hierzu können der erste Detektor und die Einkopplung sowie der zweite Detektor in Bezug zur Verbindung auch spiegelverkehrt positioniert sein. Die Einkopplung des Differenzsignals und die Auskopplung der beiden Messsignale erfolgt vorzugsweise induktiv, kann alternativ aber auch galvanisch erfolgen. Die galvanische Einkopplung bzw. Auskopplung hat jedoch den Nachteil, dass zwischen der Vorrichtung und dem elektrischen System des Flugzeugs keine Potenzialtrennung besteht. Darüber hinaus hat eine galvanische Einkopplung in der Regel eine Verletzung der mechanischen Integrität der elektrischen Isolierung der Leitungen zur Folge. Mittels der galvanischen Einkopplung lassen sich jedoch sehr kleine Gleichströme einspeisen, wodurch eine Beeinträchtigung von empfindlichen elektronischen Schaltkreisen, die mit den Leitungen verbunden sind, ausgeschlossen werden kann.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Leitungen insbesondere elektrische Kabelbündel mit einer Vielzahl von Adern und die Verbindung ist eine elektrische Steck- und/oder Klemmverbindung. Mittels der Vorrichtung ist nicht nur die Prüfung einer Verbindung zwischen zwei einadrigen elektrischen Leitungen möglich, vielmehr kann auch eine Verbindung zwischen zwei Kabelbündeln mit einer beliebigen Aderanzahl und/oder verschiedenen Leitungsquerschnitten in nur einem einzigen Prüfschritt kontrolliert werden. Allerdings lassen sich mittels der Vorrichtung so genannte ”Twisted-Pair”-Leitungen nicht überprüfen, da mittels der Einkopplung in diesen Leitungstypen keine Ströme induziert werden können. Dieser Leitungstyp kommt beispielsweise bei LAN-Verbindungskabeln zum Einsatz. Durch die verdrillten Leitungen kompensieren sich die durch äußere Magnetfelder induzierten Ströme bzw. Spannungen, so dass eine weitgehend störunempfindliche Informationsübertragung möglich ist. Darüber hinaus lassen sich elektrische Leitungen mit einer Abschirmung, wie zum Beispiel Koaxialkabel nicht überprüfen.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einkopplung mit einem Signalgenerator verbunden. Der mit der Einkopplung elektrisch verbundene Signalgenerator ermöglicht die Einspeisung eines bevorzugt zeitlich variablen Referenzsignals in die erste Leitung, wobei zusätzlich der Verlauf des Referenzsignals, das heißt die Signalform des Referenzsignals über die Zeit und die Frequenz in weiten Grenzen veränderbar ist. Der Signalgenerator erlaubt die Erzeugung eines beliebigen Referenzsignals, so dass die Vorrichtung leicht an unterschiedliche Erfordernisse, wie zum Beispiel die Impedanz der zu prüfenden Leitungen, angepasst werden kann. Beispielsweise kann mit dem Signalgenerator ein sinusförmiges, rechteckförmiges, dreieckförmiges oder sägezahnförmiges Referenzsignal erzeugt werden. Darüber hinaus können, in Abhängigkeit von den zu prüfenden Leitungstypen, auch oberwellenhaltige Signalformen oder Rauschsignale mittels der Einkopplung in die erste Leitung eingespeist werden.
• Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beide Detektoren mit einem Komparator zur Erzeugung eines Differenzsignals verbunden sind, wobei das Differenzsignal im Fall einer intakten Verbindung annähernd einen Wert von Null annimmt. Infolge dieser Differenzmessung lassen sich Kontaktierungsfehler im Bereich der Verbindung zwischen den zwei elektrischen Leitungen und/oder elektrische Fehler innerhalb der Leitungen auf einfache Art und Weise zuverlässig detektieren. Aufgrund des eingesetzten Differenzverfahrens spielt die Signalform des in die erste Leitung eingespeisten Referenzsignals im Allgemeinen keine wesentliche Rolle. Bei der Bewertung des Differenzsignals muss davon ausgegangen werden, dass auch geringfügige Abweichungen vom Wert Null noch auf eine intakte Verbindung bzw. einwandfreie elektrische Leitungen hindeuten, um Fehlanzeigen zu unterdrücken. Zu diesem Zweck sollte der Komparator über eine einstellbare Hysterese-Schwelle verfügen. Ferner kann es erforderlich sein, das Ausgangssignal eines der beiden Detektoren zu invertieren, das heißt eine Vorzeichenumkehr vorzunehmen. Weiterhin ist das Vorhandensein eines geschlossenen Stromkreises notwendig, um durch die bevorzugt induktive Einkopplung des Referenzsignals in die verbundenen Leitungen einen Stromfluss I zu bewirken, der durch die Detektoren messbar ist. Das Schließen des durch die beiden verbundenen Leitungen gebildeten Stromkreises kann zum Beispiel durch separate Rückleitungen und/oder Erdschleifen erfolgen.
• Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung ist der Komparator mit einer Ausgabeeinheit, insbesondere mit einer Anzeigeeinheit verbunden. Hierdurch wird eine anschauliche Visualisierung des Messergebnisses in Gestalt des Differenzsignals ermöglicht. In der Regel ist eine umfassende elektronische und rechnerische Aufbereitung des Differenzsignals nötig, um zu einem einwandfreien und vor allem sicher reproduzierbaren Prüfergebnis zu gelangen. Als Anzeigeeinheit können beispielsweise LED-Anzeigen, 7-Segmentanzeigen, Punktmatrixanzeigen, alphanumerische Anzeigen oder LCD-Displays und LCD-Farbmonitore zum Einsatz kommen. Alternativ kann auch eine akustische Signalisierung des Prüfergebnisses vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Güte der Verbindung bzw. der beidseitig an die Verbindung anschließenden Leitungen zum Beispiel durch eine abgestufte Tonleiter codiert werden.
• Eine weitere Fortentwicklung der Vorrichtung sieht vor, dass zwischen dem Komparator und der Ausgabeeinheit eine Rechnereinheit zur Auswertung des Differenzsignals angeordnet ist. In der Rechnereinheit erfolgt eine umfassende Aufbereitung des vom Komparator erzeugten analogen Differenzsignals. Das vom Komparator generierte, in der Regel analoge Differenzsignal wird innerhalb der Rechnereinheit nicht nur numerisch verarbeitet, sondern auch messtechnisch umfangreich aufbereitet. Beispielsweise wird das Differenzsignal des Komparators zunächst verstärkt, gefiltert und anschließend bevorzugt mittels schneller Analog-Digital-Wandler mit hoher Genauigkeit digitalisiert. Anschließend erfolgt die umfangreiche rechnerische Aufbereitung des digitalisierten Differenzsignals mittels geeigneter Algorithmen, um eindeutige und zuverlässige Prüfergebnisse zu erzeugen. Das auf diese Weise aus dem Differenzsignal erzeugte, endgültige Prüfsignal wird schließlich in der Ausgabeeinheit, beispielsweise in der Gestalt eines LCD-Farbmonitors, zur Anzeige gebracht.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in nachfolgenden Patentansprüchen niedergelegt.
• Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren nach Maßgabe des Patentanspruchs 10 mit den im Folgenden aufgeführten Verfahrensschritten gelöst:
• a) Einspeisen eines Referenzsignals in die erste Leitung mittels der Einkopplung,
• b) Zuführen der von beiden Detektoren erfassten Messsignale an einen Komparator und
• c) Ausgabe eines vom Komparator aus den beiden Messsignalen erzeugten Differenzsignals an eine Ausgabeeinheit.
• Im Verfahrensschritt a) wird ein für die zu prüfende Leitungspaarung geeignetes Referenzsignal mittels der Einkopplung auf der linken Seite der Verbindung in die erste Leitung eingespeist. Alternativ kann die Einkopplung auch rechtsseitig der Leitungsverbindung erfolgen. Im sich anschließenden Verfahrensschritt b) werden die von beiden Detektoren erfassten Messsignale an einen Komparator geleitet, um das gewünschte Differenzsignal zu erzeugen. Abschließend erfolgt im Verfahrensschritt c) die Ausgabe des vom Komparator aus den beiden Messsignalen erzeugten (analogen) Differenzsignals an eine geeignete Ausgabeeinheit zur Visualisierung des Prüfergebnisses. Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, dass das Prüfergebnis für die Güte der Leitungsverbindung allein aus dem Differenzsignal gewonnen wird, so dass es auf die qualitative Form und Größe des eingespeisten Referenzsignals im Allgemeinen nicht ankommt und sich darüber hinaus elektromagnetische Störeinstrahlungen im Bereich der Leitungsverbindungen in der Regel gegenseitig kompensieren. Darüber hinaus können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Leitungspaarungen völlig unabhängig von den eingesetzten Leitungsquerschnitten, den Leitungstypen und/oder der Aderanzahl in den jeweiligen Leitungen sicher und mit geringem Aufwand geprüft werden. Somit müssen zur Durchführung der Prüfung an der Vorrichtung in der Regel keine Voreinstellungen hinsichtlich des zu prüfenden Leitungstyps vorgenommen werden. Daneben weist die bevorzugt induktive Einkopplung des Differenzsignals sowie die gleichfalls bevorzugt induktive Auskopplung der Messsignale den Vorteil auf, dass die zu prüfenden Leitungen bzw. die Verbindung zwischen den Leitungen zum Zweck der Prüfung nicht aufgetrennt werden müssen. Darüber hinaus wird durch die induktive Einkopplung eine vollständige galvanische Trennung zwischen den zu untersuchenden Leitungssystemen und der Vorrichtung bewirkt, so dass Erdschleifen, die zu Messfehlern führen können, vermieden werden.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
• In der Zeichnung zeigt:
• 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 2 eine erste Ausführungsvariante eines Detektors, und
• 3 eine zweite Ausführungsvariante eines Detektors.
• Die 1 zeigt ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Vorrichtung mit zwei Leitungen, die durch eine Verbindung verbunden sind. Zwei Kabel bzw. zwei elektrische Leitungen 1, 2 mit jeweils vier, nicht bezeichneten Adern sind durch eine Verbindung 3 miteinander verbunden. Die Verbindung 3 umfasst eine Buchse 4 und einen Stecker 5, in denen jeweils vier nicht mit einer Bezugsziffer versehene Steckbuchsen bzw. Steckstifte integriert sind. Die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 1, 2 erfolgt durch das Ineinanderstecken der Steckstifte in die jeweiligen Steckbuchsen der Verbindung 3. In der Regel wird die Verbindung 3 bis zu hundert Stecker und Buchsen aufweisen. Mittels der Vorrichtung lassen sich Verbindungen 3 zwischen Leitungen 1, 2 aller Art – beispielsweise auch von elektrisch leitfähigen Rohren oder Schläuchen – auf einen hinreichenden elektrischen Durchgang hin prüfen, auch wenn der Anwendungsschwerpunkt der Vorrichtung 6 im Bereich der Überprüfung einer elektrisch einwandfreien Kontaktierung in einer (Steck-)Verbindung zu sehen ist.
• Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung 6 umfasst unter anderem eine Auswerteeinheit 7, eine Einkopplung 8 sowie einen ersten und zweiten Detektor 9, 10. Bevorzugt sind die Detektoren 9, 10 als federnd aufklappbare Zangen ausgestaltet, so dass das Auftrennen der Verbindung 3 zum Positionieren der Detektoren 9, 10 auf den Leitungen 1, 2 zum Zwecke der Leitungsprüfung nicht nötig ist.
• Ein in der Auswerteeinheit 7 integrierter Signalgenerator 11 erzeugt ein Referenzsignal 12, das mittels der Einkopplung 8 in die auf der linken Seite der Verbindung 3 befindliche Leitung 1 induktiv eingekoppelt wird. Grundsätzlich kann die Einkopplung 8 auch rechtsseitig von der Verbindung 3 auf der zweiten Leitung 2 vor dem zweiten Detektor angeordnet sein. Die beiden, nicht mit einer Bezugsziffer versehenen Enden der Leitungen 1, 2 bzw. der Kabel sind über mindestens eine, mit einer punktierten Linie angedeutete Rückleitung bzw. eine gemeinsame Erdschleife zur Bildung eines in sich geschlossenen Stromkreises verbunden, um einen Stromfluss I in den Leitungen 1, 2 infolge der bevorzugt induktiven Einspeisung des Differenzsignals durch die Einkopplung 8 zu ermöglichen. Das von diesem Strom I hervorgerufene Magnetfeld kann mittels der Detektoren 9, 10 ausgewertet werden.
• Mittels der beiden Detektoren 9, 10 werden von den Leitungen 1, 2 zwei Messsignale 13, 14 abgenommen, insbesondere induktiv ausgekoppelt, und einem Komparator 15 zugeleitet. Zwischen den Detektoren 9, 10 und den beiden Eingängen des Komparators 15 kann ein nicht dargestellter Vorverstärker vorgesehen sein, der insbesondere zur Filterung, zur Vorverstärkung, zur Nullpunktverschiebung und der weiteren messtechnischen Aufbereitung der von den Detektoren 9, 10 erzeugten Messsignale 13, 14 dient. Um den Einfluss von äußeren Störsignalen zu verringern, kann das vom Signalgenerator 11 erzeugte Referenzsignal 12 moduliert werden, so dass im Vorverstärker eine lediglich selektive messtechnische Aufbereitung, das heißt Filterung und Verstärkung, des modulierten Signals möglich ist, um unerwünscht eingekoppelte Störgrößen effektiv zu unterdrücken. In einer solchen Konstellation ist der Vorverstärker mit mindestens einem so genannten ”Chopper”-Verstärker ausgestattet. Entsprechend der Ausgestaltung des vorstehend beschriebenen optionalen Vorverstärkers für die Messsignale der Detektoren 9, 10 kann auch im Komparator 15 die ”Chopper”-Schaltungstechnik zur effektiven Störungsunterdrückung zum Einsatz kommen.
• Im Komparator 15 wird ein Differenzsignal 16 aus den beiden Messsignalen 13, 14 gewonnen, das einer Rechnereinheit 17 zugeführt wird. Die Rechnereinheit 17 umfasst einen Analogteil 18 und einen Digitalteil 19. Im Analogteil 18 erfolgt eine Filterung, eine Verstärkung sowie gegebenenfalls eine Offsetverschiebung des vom Komparator 15 erzeugten, in der Regel analogen Differenzsignals 16. Im Digitalteil 19 erfolgt die Digitalisierung des messtechnisch aufbereiteten analogen Differenzsignals 16 durch schnelle Analog-Digital-Wandler in Echtzeit sowie die rechnerische Weiterverarbeitung des nunmehr in digitaler Form vorliegenden Differenzsignals 16 durch die Anwendung geeigneter mathematischer Algorithmen. Die rechnerische Bearbeitung des digitalisierten Differenzsignals 16 erfolgt zum Beispiel durch schnelle Signalprozessoren oder Standardprozessoren in Echtzeit. Ein im Digitalteil 19 der Auswerteeinheit 7 aus dem Differenzsignal 16 erzeugtes Ausgangssignal 20, was letztendlich das gewünschte Prüfergebnis darstellt, wird abschließend einer Ausgabeeinheit 21 zur Visualisierung zugeleitet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausgabeeinheit als eine konventionelle fünfstellige 7-Segment-LED-Digitalanzeige ausgestaltet. Um mit der Ausgabeeinheit 21 eine größere Informationsmenge visualisieren zu können, wird für diese bevorzugt ein hochauflösender Farb-LCD-Monitor eingesetzt. Um eine einfache Handhabung der Vorrichtung in beengten Einbauräumen ohne Sichtkontakt zur Prüfvorrichtung zu ermöglichen, kann das Ausgangssignal auch akustisch codiert sein. Beispielsweise kann die Güte der elektrischen Verbindung durch unterschiedlich hohe Töne signalisiert werden. In diesem Fall ist ein hoher Ton auf der Tonleiter gleichbedeutend mit einer optimalen elektrischen Verbindung, während umgekehrt tiefere Tonlagen auf Verbindungsprobleme hindeuten. Grundsätzlich lassen sich mittels der akustischen Signalisierung auch quantitative Prüfungsergebnisse kodieren. In einer solchen Konstellation ist die Tonhöhe proportional zum Durchgangswiderstand, wobei die Digitalisierung durch eine Vielzahl von Tonstufen erfolgt.
• Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Detektors im geschlossenen Zustand. Ein Detektor 22 ist im Wesentlichen mit einem Torus 23 mit einer beispielsweise kreisförmigen oder vieleckigen Querschnittsgeometrie gebildet, wobei der Torus 23 mit einem magnetisch gut leitfähigen Material gebildet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt der Torus 23 über einen oberen und einen unteren, jeweils halbkreisförmigen Schenkel 24, 25, deren hintere Enden 26, 27 mittels eines Gelenkes 28 miteinander verbunden sind. Das Gelenk 28 verfügt über eine nicht dargestellte Drehfeder, um unter anderem das selbsttätige Schließen der halbkreisförmigen Schenkel 24, 25 zu ermöglichen. Beispielsweise an einem vorderen Ende 29 des unteren Schenkels 25 ist ein Hallsensor 30 angebracht. Ein vorderes Ende 31 des oberen Schenkels 24 liegt im Idealfall vollflächig, jedoch leicht ablösbar auf dem Hallsensor 30 an. Infolge der Federkraft der in das Gelenk 28 integrierten Drehfeder wird das vordere Ende 31 des oberen Schenkels 24 mit einer definierten und im Bedarfsfall auch einstellbaren Andruckkraft an den Hallsensor 30 gedrückt. Der Hallsensor 30 ist über eine Messleitung 32 zunächst mit einem hochempfindlichen Vorverstärker 33, zum Beispiel einem Elektrometerverstärker oder dergleichen, verbunden. Das im Vorverstärker 33 vorverstärkte Messsignal wird – gegebenenfalls über weitere Zwischenstufen – über eine weitere Messleitung 34 dem Komparator 15, zugeführt. Über die Messleitung fällt die vom Komparator 15 auszuwertende Messspannung U_Mess ab.
• Ein in 2 dargestellter schmaler Spalt 35 zwischen den vorderen Enden 29, 31 der Schenkel 24, 25 dient lediglich zur zeichnerischen Verdeutlichung, dass die Schenkel 24, 25 mittels eines Handhebels 36 von einem Benutzer auseinander geschwenkt werden können, um eine zu prüfende Leitung allseitig zu umschließen. Im praktischen Messbetrieb ist der Spalt 35 stets vollständig durch die Federwirkung der Drehfeder geschlossen. Im geschlossenen Zustand des Torus 23 bilden dessen beide zusammengeklappten Schenkel 24, 25 einen geschlossenen magnetischen Kreis mit einem geringen magnetischen Widerstand, der die mittels der Vorrichtung 6 zu prüfende Leitung 1 vollständig umschließt, das heißt die Leitung 1 verläuft durch eine Öffnung 37 des Torus 23. Die auseinanderklappbaren Schenkel 24, 25 weisen insbesondere den Vorteil auf, dass die zu prüfende Leitung 1 zu Prüfzwecken nicht aufgetrennt werden muss.
• Mittels des Hallsensors 30 lässt sich die magnetische Flussdichte bzw. die magnetische Feldstärke im Torus 23 messen, die wiederum ein Maß für das in der Leitung 1 vom Signalgenerator 11 hervorgerufene Referenzsignal 12 bzw. den durch das Referenzsignal 12 in der Leitung 1 hervorgerufenen Strom I ist. Durch die Verwendung des Hallsensors 30 können sowohl Wechselströme als auch Gleichströme in der Leitung 1 erfasst werden. Der Torus 23 bzw. die diesen bildenden zusammenklappbaren Schenkel 24, 25 sind mit einem Material gebildet, das einen geringen magnetischen Widerstand aufweist, um eine möglichst hohe Feldstärke im Bereich des Hallsensors 30 zu erreichen. Die punktierte Linie symbolisiert eine Rückleitung zum Schließen des Stromkreises, um den Stromfluss I zu ermöglichen. Diese Rückleitung kann beispielsweise auch in der Form einer Erdschleife vorliegen.
• Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Detektors, dessen mechanischer Aufbau dem des Detektors 22 nach Maßgabe der 2 entspricht, so dass an dieser Stelle im Hinblick auf die Einzelheiten der mechanischen Konstruktion auf die bereits unter 2 gemachten Erläuterungen verwiesen wird. Ein Detektor 38 umfasst wiederum einen oberen und einen unteren, gleichfalls halbkreisförmigen Schenkel 39, 40, die einen Torus 41 mit einer beliebigen Querschnittsgeometrie bilden, der die zu prüfende Leitung 1 allseitig umschließt. Eine für den Stromfluss I erforderliche Rückleitung ist wiederum durch eine punktierte Linie angedeutet. Anstelle eines Hallsensors 30 ist die Ausführungsform dieses Detektors 38 mit einer Wicklung 42 auf dem oberen Schenkel 39 ausgestattet, die eine angenäherte Zylinderspule bildet. Der durch die Leitung 1 fließende Wechselstrom I induziert in der Wicklung 42 eine Messspannung U_Meß mit kleiner Amplitude, die wiederum an den Komparator 15 der Vorrichtung 6 zur Auswertung weitergeleitet wird. Der Wechselstrom I wird durch das vom Signalgenerator 11 erzeugte Referenzsignal 12 hervorgerufen, das zu einem Spannungsabfall entlang der zu prüfenden Leitung 1 und der Verbindung 3 führt. Diese Ausführungsvariante weist den Vorteil eines konstruktiv einfacheren Aufbaus auf, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass in der Leitung 1 ein Wechselstrom I fließen muss, um die Messspannung U_Meß induktiv zu erzeugen. Das Erfordernis eines Wechselstromflusses kann jedoch unter Umständen zu Problemen in empfindlichen elektronischen Schaltungen führen, die an der Leitung 1 angeschlossen sind.
• Bezugszeichenliste

1

erste Leitung (Kabel)

2

zweite Leitung (Kabel)

3

Verbindung

4

Buchse

5

Stecker

6

Vorrichtung

7

Auswerteeinheit

8

Einkopplung

9

erster Detektor

10

zweiter Detektor

11

Signalgenerator

12

Referenzsignal

13

Messsignal (erster Detektor)

14

Messsignal (zweiter Detektor)

15

Komparator

16

Differenzsignal

17

Rechnereinheit

18

Analogteil

19

Digitalteil

20

Ausgangssignal

21

Ausgabeeinheit

22

Detektor

23

Torus

24

oberer Schenkel

25

unterer Schenkel

26

hinteres Ende (oberer Schenkel)

27

hinteres Ende (unterer Schenkel)

28

Drehgelenk

29

vorderes Ende (unterer Schenkel)

30

Hallsensor

31

vorderes Ende (oberer Schenkel)

32

Messleitung

33

Vorverstärker

34

Messleitung

35

Spalt

36

Handhebel

37

Öffnung

38

Detektor

39

oberer Schenkel

40

unterer Schenkel

41

Torus

42

Wicklung

Claims (12)

1. Vorrichtung (6) zum Prüfen einer Verbindung (3), wobei durch die Verbindung (3) eine erste Leitung (1) mit einer zweiten Leitung (2) verbunden ist, wobei im Bereich der ersten Leitung (1) ein erster Detektor (9, 22, 38) sowie eine Einkopplung (8) angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zweiten Leitung (2) ein zweiter Detektor (10) angeordnet ist, wobei die Detektoren (9, 10, 22, 38) und die Einkopplung (8) mit einer Auswerteeinheit (7) verbunden sind.
2. Vorrichtung (6) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen (1, 2) elektrische Kabelbündel mit einer Vielzahl von Adern sind und die Verbindung (3) als eine elektrische Steck- und/oder Klemmverbindung ausgestaltet ist.
3. Vorrichtung (6) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung (8) mit einem Signalgenerator (11) verbunden ist.
4. Vorrichtung (6) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Detektoren (9, 10, 22, 38) mit einem Komparator (15) zur Erzeugung eines Differenzsignals (16) verbunden sind und das Differenzsignal (16) bei einer intakten Verbindung annähernd einen Wert von Null annimmt.
5. Vorrichtung (6) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator (15) mit einer Ausgabeeinheit (21) verbunden ist.
6. Vorrichtung (6) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Komparator (15) und der Ausgabeeinheit (21) eine Rechnereinheit (17) zur Auswertung des Differenzsignals (16) angeordnet ist.
7. Vorrichtung (6) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Signalgenerator (11) erzeugtes Referenzsignal (12) induktiv in die erste Leitung (1) eingekoppelt wird.
8. Vorrichtung (6) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale (13, 14) der Detektoren (9, 10, 22, 38) mittels einer Wicklung (42) und/oder mittels eines Hallsensors (30) generiert werden.
9. Vorrichtung (6) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Signalgenerator (11), der Komparator (15), die Rechnereinheit (17) sowie die Ausgabeeinheit (21) in der Auswerteeinheit (7) tragbar zusammengefasst sind.
10. Verfahren zur Überprüfung einer Verbindung zwischen einer ersten und einer zweiten Leitung (1, 2), wobei im Bereich der ersten Leitung (1) ein erster Detektor (9, 22, 38) und eine Einkopplung (8) angeordnet sind und im Bereich der zweiten Leitung (2) ein zweiter Detektor (10) angeordnet ist, umfassend die Schritte: a) Einspeisen eines Referenzsignals (12) in die erste Leitung (1) mittels der Einkopplung (8), b) Zuführen der von beiden Detektoren (9, 10, 22, 38) erfassten Messsignale (13, 14) an einen Komparator (15), und c) Ausgabe eines vom Komparator (15) aus den beiden Messsignalen (13, 14) erzeugten Differenzsignals (16) an eine Ausgabeeinheit (21).
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzsignal (16) in einer dem Komparator (15) nachgeschalteten Rechnereinheit (17) ausgewertet und anschließend an die Ausgabeeinheit (21) weitergeleitet wird.
12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzsignal (16) mit einem Wert von annähernd Null auf eine intakte Verbindung (3) hindeutet.

Images