DE102009021627A1

DE102009021627A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Kontakten

Info

Publication number: DE102009021627A1
Application number: DE102009021627A
Authority: DE
Inventors: Tomasz Dr. Motylewski; Karl Schmittschneider; Bernhard Schüssel
Original assignee: Wolf & Woelfel GmbH; Wolf & Wolfel GmbH
Current assignee: Wolf & Woelfel GmbH; Wolf & Wolfel GmbH
Priority date: 2009-05-16
Filing date: 2009-05-16
Publication date: 2010-11-18

Abstract

Um Steckverbinder mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten (3) sicher, schnell und mit nur geringem Aufwand auf Kurzschlüsse und das Fehlen einzelner Steckkontakte (3) zu prüfen, werden die unerwünschten sogenannten parasitären Koppelkapazitäten (C) zwischen den Kontaktstiften (3) gemessen und ausgewertet. Vorzugsweise werden die unerwünschten parasitären Koppelkapazitäten (C) zwischen den Kontaktstiften (3) mittels eines Prüfkopfes (1) gemessen und ausgewertet, der relativ an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) beabstandet berührungslos entlang gefahren wird, wobei vom Prüfkopf (1) auf jeden zu prüfenden Kontaktstift (3) ein Prüfsignal eingekoppelt wird, das wegen der Koppelkapazitäten (C) zum jeweils benachbarten Kontaktstift (3) übertragen und von dort mittels eines Empfängers (E) im Prüfkopf (1) wieder ausgekoppelt, gemessen und ausgewertet wird. Der Prüfkopf (1) kann einseitig oder beidseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) entlang oder der Prüfling (2) einseitig oder beidseitig am Prüfkopf (1) entlang geführt werden, so dass die zu prüfenden Kontaktstifte (3) berührungslos vom Prüfkopf (1) beidseitig umfasst werden. Es werden die Amplituden, die Phasensignale oder beides der von den Steckstiften (3) auf den Prüfkopf (1) gekoppelten Prüfsignale ausgewertet. Vorzugsweise wird zur Auswertung des vom Prüfkopf (1) von den Kontaktstiften (3) empfangenen Prüfsignales eine Normierung auf Standardwerte vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung um Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten
In der Serienproduktion von elektrischen Steckverbindern kann es produktionsbedingt zu Kurzschlüssen zwischen benachbarten Steckkontakten kommen. Auch können einzelne Steckkontakte fehlen. Das übliche bekannte Verfahren zur Kurzschlußprüfung benötigt immer zwei Prüfkontaktstifte für jeden zu prüfenden Kontaktstift: Über den ersten Prüfkontaktstift wird ein Prüfsignal an den zu prüfenden Kontaktstift angelegt, während mittels dem zweiten Prüfkontaktstift geprüft wird, ob das angelegte Prüfsignal auch tatsächlich am Kontaktstift anliegt. Dadurch wird sichergestellt, daß bei einer fehlerhaften Kontaktierung Kurzschlüsse detektiert werden. Dieses bekannte Verfahren der Kurzschlußprüfung ist mit dem ersten Nachteil, sehr aufwendig sowie mit dem zweiten Nachteil störanfällig zu sein, behaftet. Ein dritter Nachteil liegt darin begründet, daß die erforderliche zweifache Kontaktierung je prüfenden Kontaktstift bei hochpoligen Steckverbindern mit kleinem Rastermaß wie z. B bei SMD-Bauteilen aus Platzgründen nicht möglich oder überhaupt nicht zulässig ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren oder eine Vorrichtung um Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten Möglichst sicher und einfach zu gestalten.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe von der Erfindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß die unerwünschten sogenannten parasitären Koppelkapazitäten zwischen den Kontaktstiften eines Prüflings gemessen und ausgewertet werden.
Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe von der Erfindung mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß die unerwünschten sogenannten parasitären Koppelkapazitäten zwischen den Kontaktstiften eines Prüflings messbar und auswertbar sind.
Die Erfindung geht dabei von der ersten Erkenntnis aus, daß sich die extrem kleinen parasitären Koppelkapazitäten im Femtofaradbereich zwischen benachbarten Kontaktstiften bei einem Kurzschluß zwar nur geringfügig, aber dennoch meßbar ändern.
Die Erfindung geht weiter von der zweiten Erkenntnis aus, daß sich diese Veränderungen der Koppelkapazitäten in vorteilhafter Weise zur Detektion von Kurzschlüssen nutzen lassen. Auch fehlende Kontaktstifte lassen sich damit detektieren.
Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die in den Ansprüchen 2 und 10 beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, Prüfsignale kapazitiv auf die Kontaktstifte eines Prüflings ein- und wieder auszukoppeln.
Ein in den Ansprüchen 3 und 11 angegebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die unerwünschten parasitären Koppelkapazitäten zwischen den Kontaktstiften mittels eines Prüfkopfes zu messen und auszuwerten, der an den zu prüfenden Kontaktstiften beabstandet berührungslos entlang gefahren wird, wobei vom Prüfkopf auf jeden zu prüfenden Kontaktstift ein Prüfsignal eingekoppelt wird, das wegen der Koppelkapazitäten zum jeweils benachbarten Kontaktstift übertragen und von dort mittels eines Empfängers im Prüfkopf wieder ausgekoppelt, gemessen und ausgewertet wird. Alternativ kann aber auch der Prüfling mit den zu prüfenden Kontaktstiften am Prüfkopf beabstandet und somit berührungslos entlang gefahren werden.
Ein in den Ansprüchen 4 und 12 angegebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, den Prüfkopf einseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften entlang zu führen. Selbstverständlich kann auch der Prüfling entlang am Prüfkopf geführt werden. Entscheidend ist eine Relativbewegung zwischen dem Prüfling und dem Prüfkopf.
Ein in den Ansprüchen 5 und 13 beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, den Prüfkopf beidseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften entlang zu führen, so daß die zu prüfenden Kontaktstifte berührungslos vom Prüfkopf beidseitig umfaßt werden.
Die Ausführungsbeispiele der Ansprüche 6 und 12 sehen vor, die Amplituden der empfangenen Prüfsignale auszuwerten.
Bei den Ausführungsbeispielen der Ansprüche 7 und 15 werden die Amplituden der empfangenen Prüfsignale ausgewertet
Selbstverständlich können in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sowohl die Amplituden als auch die Phase der empfangenen Prüfsignale ausgewertet werden.
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzip,
2 das Amplitudensignal bei einem detektierten Kurzschluß,
3 das Phasensignal bei einem detektierten Kurzschluß und
4 einen beispielhaften Aufbau eines Prüfkopfes eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Die Erfindung wird nun an Hand des in der 1 gezeigten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzip gezeigt.
In einem Prüfkopf 1 sind meßelektronische Anordnungen mit Sendern und Empfängern vorgesehen. Ein Prüfling 2 mit zu prüfenden Kontaktstiften 3 wird beabstandet und somit berührungslos am Prüfkopf 2 entlang gefahren. Alternativ hierzu kann auch der Prüfkopf 1 beabstandet und somit berührungslos am Prüfling 2 entlang gefahren werden. Die Koppelkapazitäten C_K liegen im Bereich fF, also Femtofarad, sodaß bei einem Kurzschluß nur eine geringe, aber dennoch meßbare Änderung der Kurzschlußkapazität auftritt. Während der Bewegung wird über den Sender ein Prüfsignal auf den jeweiligen Kontaktstift kapazitiv über die Ankoppelkapazität C_S eingekoppelt, über die Koppelkapazität C_K zwischen den Kontaktstiften 3 übertragen und auf der Empfängerseite über die Ankoppelkapazität C_E ausgekoppelt. Bei einem Kurzschluß KS zwischen den Kontaktstiften 3 wird die Koppelkapazität C_K überbrückt. Diese Kapazitätsänderung führt zu einer Änderung der Amplitude und der Phaseninformation des Empfangssignals. Durch Messung der kapazitiven Kopplung zwischen den Kontaktstiften 3 kann sowohl ein Kurzschluß als auch das Fehlen eines Kontaktstiftes 3 detektiert werden.
In der 2 sind die bei Kurzschlüssen typischen Amplituden dargestellt, während die 3 das Phasensignal bei Kurzschlüssen zeigt.
In der 4 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften erfindungsgemäßen Meßanordnung bei Vorliegen eines Kurzschlusses K_S gezeigt. Ein Sender S im Prüfkopf 1 sendet Prüfsignale zu einem Verstärker V, von dem diese Prüfsignale ausstrahlen. Auf der Empfangsseite sind im Prüfkopf 1 ein Empfänger E aus einem Transimpedanzverstärker 4 und einem Analog-Digital-Wandler 5 vorgesehen, an dessen Ausgang ein digitales Empfangssignal 6 abnehmbar ist.
Bei einem Kurzschluß wird die Koppelkapazität C_K zwischen den Federkontakten überbrückt. Es verbleiben die Ankoppelkapazitäten C_S und C_E. Ein meßbarer Effekt ergibt sich dann, wenn die Koppelkapazitäten C_S und C_E in der gleichen Größenordnung wie die Koppelkapazität C_K liegen. Dies wird durch einen entsprechenden Abstand zwischen dem Sender S und dem Empfänger E zum Kontaktstift 3 in Bezug auf die Ankoppelfläche erreicht. Die unerwünschte direkte Überkopplung des Sendesignals auf die Empfangsseite über die Kapazität C_SE wird durch eine entsprechende Schirmung und durch den Einsatz von Transimpedanzverstärkern auf der Empfangsseite reduziert.
Ohne die parasitären Kapazitäten zu den benachbarten Kontaktstiften 3 gelten folgende Verhältnisse: Gesamtkapazität Cges ohne Kurzschluß Cges = (1/CS + 1/CK + 1/CE)–1 Gesamtkapazität CgesKS mit Kurzschluß Cges = (1/CS + 1/CE)–1
Das Ausgangssignal wird bei einem Kurzschluß KS zunehmen. Ohne Kurzschluß verbleibt aber ein Ausgangssignal, dessen Einfluß mittels Auswerteprogramme durch Normierung auf Standardwerte reduziert wird.
Die Erfindung ist insbesondere zur genauen, schnellen, sicheren und einfachen Prüfung von Steckkontakten bei hochpoligen Steckverbindern mit kleinem Rastermaß geeignet.

1: Prüfkopf
2: Prüfling
3: Kontaktstift
4: Transimpedanzverstärker
5: Analog-Digital-Wandler
6: digitales Empfangssignal
C_K: Koppelkapazität zwischen den Kontaktstiften 3
C_S: Ankoppelkapazität an den Federkontakt auf der Sendeseite
C_E: Ankoppelkapazität an den Federkontakt auf der Empfangsseite
C_SE: direkte kapazitive Kopplung zwischen der Sende- und Empfangsseite
KS: Kurzschluß

Claims

Verfahren zum Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten (3) dadurch gekennzeichnet, daß die unerwünschten sogenannten parasitären Koppelkapazitäten (C_K) zwischen den Kontaktstiften (3) eines Prüflings (2) gemessen und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfsignal kapazitiv auf die Kontaktstifte (3) des Prüflings (2) eingekoppelt und wieder ausgekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unerwünschten parasitären Koppelkapazitäten (C_K) zwischen den Kontaktstiften (3) des Prüflings (2) mittels eines Prüfkopfes (1) gemessen und ausgewertet werden, der relativ an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) des Prüflings (2) beabstandet berührungslos entlang gefahren wird, oder daß der Prüfling (2) beabstandet berührungslos am Prüfkopf (1) entlang gefahren wird, wobei vom Prüfkopf (1) auf jeden zu prüfenden Kontaktstift (3) ein Prüfsignal eingekoppelt wird, das wegen der Koppelkapazitäten (C_K) zum jeweils benachbarten Kontaktstift (3) übertragen und von dort mittels eines Empfängers (E) im Prüfkopf (1) wieder ausgekoppelt, gemessen und ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf (1) einseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) entlang geführt oder der Prüfling (2) einseitig am Prüfkopf (1) entlang geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf (1) beidseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) entlang oder der Prüfling (2) beidseitig am Prüfkopf (1) entlang geführt wird, so daß die zu prüfenden Kontaktstifte (3) berührungslos vom Prüfkopf (1) beidseitig umfaßt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß im Prüfkopf (1) die Amplituden der empfangenen Prüfsignale ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Prüfkopf (1) die Phase der empfangenen Prüfsignale ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des vom Prüfkopf (1) von den Kontaktstiften (3) empfangenen Prüfsignales eine Normierung auf Standardwerte vorgesehen wird.
Vorrichtung zum Prüfen von Steckverbindern mit insbesondere zahlreichen und eng benachbarten Steckkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die unerwünschten sogenannten parasitären Koppelkapazitäten zwischen den Kontaktstiften (3) eines Prüflings (2) messbar und auswertbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfsignal kapazitiv auf die Kontaktstifte (3) des Prüflings (2) einkoppelbar und wieder auskoppelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unerwünschten parasitären Koppelkapazitäten (C_K) zwischen den Kontaktstiften (3) des Prüflings (2) mittels eines Prüfkopfes (1) messbar und auswertbar sind, der relativ an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) beabstandet berührungslos entlang fahrbar ist, oder daß Prüfling (2) beabstandet berührungslos am Prüfkopf (1) entlang fahrbar ist, wobei vom Prüfkopf (1) auf jeden zu prüfenden Kontaktstift (3) ein Prüfsignal einkoppelbar ist, das wegen der Koppelkapazitäten (C_K) zwischen den jeweils benachbarten Kontaktstiften (3) übertragbar und von dort mittels eines Empfängers (E) im Prüfkopf (1) wieder einkoppelbar, messbar und auswertbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf (1) einseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) entlang führbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf (1) beidseitig an den zu prüfenden Kontaktstiften (3) entlang führbar ist, so daß die zu prüfenden Kontaktstifte (3) berührungslos vom Prüfkopf (1) beidseitig umfaßbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Prüfkopf (1) die Amplituden der empfangenen Prüfsignale auswertbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Prüfkopf (1) die Phase der empfangenen Prüfsignale auswertbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des vom Prüfkopf (1) von den Kontaktstiften (3) empfangenen Prüfsignales eine Normierung auf Standardwerte vorgesehen ist.