DE102015108233A1 - Method and device for identifying faulty conductors - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (100) zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern (18) in einer Leiteranordnung (10) mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern (11) durch Anlegen einer Spannung UAC an die Leiteranordnung (10), um ein magnetisches Feld (15, 17) zu erzeugen, Messen einer Feldstärke H des magnetischen Felds (15, 17) entlang einer Querrichtung x der Leiteranordnung (10) und Auswerten einer Amplitude der gemessenen Feldstärke. Das Verfahren kann beispielsweise zur Identifikation von defekten Leiteranordnungen (10) für elektrisch beheizbare Scheiben (50) genutzt werden.The present invention relates to a method and apparatus (100) for identifying faulty conductors (18) in a conductor arrangement (10) having at least two conductors (11) connected in parallel by applying a voltage UAC to the conductor arrangement (10) around a magnetic field (15, 17), measuring a field strength H of the magnetic field (15, 17) along a transverse direction x of the conductor arrangement (10) and evaluating an amplitude of the measured field strength. The method can be used, for example, to identify defective conductor arrangements (10) for electrically heatable disks (50).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation von fehlerhaften Leitern in einer parallelgeschalteten Leiteranordnung.The present invention relates to a method and apparatus for identifying faulty conductors in a parallel-connected conductor arrangement.

Parallelgeschaltete Leiteranordnungen werden häufig zur flächenmäßigen Erwärmung von Gegenständen genutzt. Bekannte Einsatzgebiete solcher Leiteranordnungen sind beispielsweise beheizte Front- und Heckscheiben, Wärmeplatten, Heizdecken und dergleichen. Bei beheizten Front- und Heckscheiben werden im Wesentlichen parallel verlaufende und parallelgeschaltete Leiter in oder auf der Scheibe angebracht, um eventuell auftretende Vereisungen oder Beschlag mit Wasserdampf durch Erwärmung der Scheibe zu beseitigen. Dazu wird eine Gleichspannung, bei Kraftfahrzeugen üblicherweise 12 V, an der Leiteranordnung angelegt.Parallel conductor arrangements are often used for surface heating of objects. Known applications of such conductor arrangements are for example heated front and rear windows, hot plates, electric blankets and the like. In heated front and rear windows substantially parallel and parallel conductors are mounted in or on the disc to eliminate any glaciation or fogging occurring due to heating of the disc. For this purpose, a DC voltage, in motor vehicles usually 12 V, applied to the conductor arrangement.

Jeder der Leiter hat einen gewissen elektrischen Widerstand R. Der elektrische Widerstand R setzt eine angelegte Spannung U und einen resultierenden elektrischen Strom I ins Verhältnis. Jeder elektrische Widerstand R wandelt elektrische Energie Eel eines Stromflusses in Wärmeenergie, die sogenannte Joule'sche Wärme QW, um. Die elektrische Energie Eel berechnet sich aus der abgegebenen elektrischen Leistung Pel und Zeit t, während der ein elektrischer Strom fließt. Die Joule'sche Wärme QW hängt folglich quadratisch von der angelegten Spannung U bzw. dem elektrischen Strom I und dem elektrischen Widerstand R des Leiters, sowie der Zeit t, während der ein elektrischer Strom fließt, ab.Each of the conductors has a certain electrical resistance R. The electrical resistance R relates an applied voltage U and a resulting electric current I into the ratio. Each electrical resistance R converts electrical energy E el of a current flow into heat energy, the so-called Joule heat Q W. The electric energy E el is calculated from the output electric power P el and time t during which an electric current flows. The Joule heat Q W consequently depends quadratically on the applied voltage U or the electrical current I and the electrical resistance R of the conductor, as well as the time t during which an electric current flows.

Bei Leiteranordnungen mit dünnen Leitern und geringen Abständen zwischen den Leitern, wie z. B. bei beheizten Front- und Heckscheiben, kann es bei einer Fertigung zu Kontaktierungsfehlern oder auch Kabelbrüchen im Leiter kommen. Die fertige Scheibe wird dann im Bereich des Kontaktfehlers oder Kabelbruchs nicht erwärmt. Bei vereisten Scheiben führt dies zu einer ungleichmäßigen Enteisung, welche den gesamten Enteisungsvorgang verzögert und zu Sichtbeeinträchtigungen führt.In ladder arrangements with thin conductors and small distances between the conductors, such. As in heated front and rear windows, it may come in a production to Kontaktierungsfehlern or cable breaks in the ladder. The finished disc is then not heated in the area of contact failure or cable breakage. With iced slices, this leads to uneven defrosting, which delays the entire defrosting process and leads to visual impairments.

Folglich ist eine Kontrolle der ordnungsgemäßen Funktion der Leiteranordnung am Ende der Fertigung erforderlich, um die angesprochenen Mängel vorab erkennen und defekte Leiteranordnungen aussortieren zu können. Dabei ist beispielsweise eine thermografische Analyse der Leiteranordnungen vor allem bei dünnen Leitern in geringem Abstand zueinander nicht möglich, weil die Auflösung solcher Analysen zu gering ist, um einzelne fehlerhafte Leiter erkennen zu können. Zudem sind Leiteranordnungen mit sensiblen Leitern nur mit geringen Messspannungen beaufschlagbar, weil ein Durchbrennen der sensiblen Leiter droht. Folglich ist eine Kontrolle und insbesondere eine Identifikation von fehlerhaften Leitern vor allem für Leiteranordnungen mit geringem Abstand zwischen den einzelnen Leitern und mit geringen Leiterdurchmessern, bzw. sensiblen Leitern, wie z. B. für beheizbaren Scheiben, im Stand der Technik nicht bekannt.Consequently, it is necessary to check the proper functioning of the conductor arrangement at the end of the production in order to be able to anticipate the aforementioned defects and to sort out defective conductor arrangements. In this case, for example, a thermographic analysis of the conductor arrangements, especially with thin conductors at a small distance from each other is not possible because the resolution of such analyzes is too low to detect individual faulty conductors can. In addition, conductor arrangements with sensitive conductors can be acted upon only with low measuring voltages, because a burning through of the sensitive conductors is imminent. Consequently, a control and in particular an identification of faulty conductors, especially for conductor arrangements with a small distance between the individual conductors and with small conductor diameters, or sensitive conductors, such. B. for heated discs, not known in the art.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik, insbesondere für Leiteranordnungen mit sensiblen Leitern, wie beispielsweise Leiteranordnungen für beheizbare Scheiben, zu beheben oder wenigstens zu lindern. Die vorliegende Erfindung schlägt hierzu ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Identifikation von fehlerhaften Leitern in parallelgeschalteten Leiteranordnungen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Scheibe vor, wobei das Verfahren nach Patentanspruch 1 und die entsprechende Vorrichtung sowie das Verfahren zur Herstellung nach den nebengeordneten Patentansprüchen die zuvor aufgezeigten Probleme beheben oder zumindest abschwächen. Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Die Beschreibung, insbesondere auch im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.On this basis, it is an object of the present invention to solve the problems of the prior art, in particular for conductor arrangements with sensitive conductors, such as conductor arrangements for heated disks, or at least alleviate. The present invention proposes for this purpose a method and a corresponding device for the identification of faulty conductors in parallel conductor assemblies, and a method for producing a heatable disk, wherein the method according to claim 1 and the corresponding apparatus and method for producing according to the independent claims fix or at least mitigate previously identified issues. Further embodiments of the present invention are listed in the subclaims. The description, in particular also in connection with the figures, explains the invention and provides further embodiments.

Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern in einer Leiteranordnung mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • a) Anlegen einer Spannung, UAC an die Leiteranordnung, um ein magnetisches Feld zu erzeugen.
  • b) Messen einer Feldstärke, H des magnetischen Felds entlang einer Querrichtung x der Leiteranordnung.
  • c) Auswerten einer Amplitude der gemessenen Feldstärke, um fehlerhafte Leiter zu identifizieren.
The method proposed here for identifying faulty conductors in a conductor arrangement with at least two conductors connected in parallel comprises at least the following steps:
  • a) Apply a voltage, U AC to the conductor arrangement to generate a magnetic field.
  • b) measuring a field strength, H of the magnetic field along a transverse direction x of the conductor arrangement.
  • c) evaluating an amplitude of the measured field strength to identify faulty conductors.

Das Verfahren findet Anwendung bei Leiteranordnungen aus zwei oder mehr parallelgeschalteten Leitern. Ein Leiter kann ein Draht, eine leitende Beschichtung oder ein vergleichbares Element sein. Als Werkstoff für einen Leiter kann ein elektrisch leitender Stoff wie ein Metall (Kupfer, Gold, Aluminium, Eisen, Platin, Silber, etc.), eine Metalllegierung (rotes Messing, etc.), ein hochdotierter Halbleiter u. ä. dienen. Ein Leiter kann über seine gesamte Länge einen gleichmäßigen Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser kann im Mikrometerbereich liegen. Die Leiter können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dabei meint parallel, dass der senkrechte Abstand zwischen den Leitern, also das Lot von einem Leiter auf den jeweils benachbarten, in jedem Punkt im Wesentlichen gleich ist, auch wenn die Leiter einer gekrümmten Bahn folgen. Ein Leiter kann sägezahnförmig, in Wendeln, spiralförmig oder in vergleichbarer Weise in einer Längsrichtung y verlaufen. Die Längsrichtung y beschreibt daher die Richtung entlang einer Hauptausdehnungs- bzw. Hauptverlaufsrichtung der einzelnen Leiter. Die Leiter können einen Abstand im Millimeterbereich zueinander haben. Dabei kann der Abstand zwischen den einzelnen Leitern verschieden groß sein.The method is used in conductor arrangements of two or more conductors connected in parallel. A conductor may be a wire, a conductive coating or a similar element. As a material for a conductor, an electrically conductive substance such as a metal (copper, gold, aluminum, iron, platinum, silver, etc.), a metal alloy (red brass, etc.), a highly doped semiconductor u. Ä. Serve. A conductor can have a uniform diameter over its entire length. The diameter can be in the micrometer range. The conductors may be substantially parallel to each other. It means in parallel that the vertical distance between the conductors, that is, the perpendicular from one conductor to the adjacent one, is substantially the same at each point, even if the conductors follow a curved path. A conductor may be sawtooth, helical, helical or similar in a longitudinal direction y. The longitudinal direction y therefore describes the direction along a main extension direction of the individual conductors. The conductors may have a distance in the millimeter range to each other. The distance between the individual conductors can be different.

Die Leiteranordnung kann eine quasi zweidimensionale (2.5 D) Struktur haben, so dass die Leiter in einer beliebig gekrümmten Ebene verlaufen können. Die Leiter können entweder selbsttragend und/oder durch einen Rahmen und/oder eine Trägerstruktur fixiert sein, wobei die Leiter auf und/oder innerhalb der Trägerstruktur verlaufen können. Die Trägerstruktur kann aus zumindest einem Werkstoff der folgenden Gruppe gebildet sein: Glas, Verbundglas, Polymer, Keramik, Kompositwerkstoff, Textil und einem sonstigen elektrisch schlechtleitenden Material. Zur Generation von Joule'scher Wärme QW kann eine Gleichspannung an die Leiteranordnung angelegt werden, wobei die Spannung kleiner als 100 V [Volt], bevorzugt kleiner als 50 V [Volt] und besonders bevorzugt 5 V [Volt] – 15 V [Volt] groß ist. Für beheizbare Scheiben von Kraftfahrzeugen ist eine Gleichspannung von 12 V [Volt] oder 48 V [Volt] vorgesehen.The conductor arrangement can have a quasi-two-dimensional (2.5 D) structure, so that the conductors can run in an arbitrarily curved plane. The conductors can either be self-supporting and / or fixed by a frame and / or a carrier structure, wherein the conductors can run on and / or within the carrier structure. The support structure may be formed of at least one material of the following group: glass, laminated glass, polymer, ceramic, composite material, textile and another electrically electrically conductive material. For the generation of Joule heat Q W , a DC voltage can be applied to the conductor arrangement, the voltage being less than 100 V [volts], preferably less than 50 V [volts] and more preferably 5 V [volts] - 15 V [volts ] is big. For heated windows of motor vehicles a DC voltage of 12 V [Volt] or 48 V [Volt] is provided.

Um ein magnetisches Feld um die einzelnen Leiter zu generieren, kann eine Spannung UAC an die Leiteranordnung angelegt werden. Die Spannung UAC kann sinusförmig, sägezahnförmig, rechteckförmig, pulsartig oder vergleichbar alternierend sein. Jedoch ist auch ein kontinuierlich, linear, quadratisch, kubisch, exponentiell oder vergleichbar veränderlicher Verlauf der angelegten Spannung möglich. Eine Amplitude U0 der Spannung UAC kann einen positiven oder negativen Versatz haben. Ein Strom IAC durch die Leiter berechnet sich jeweils zu:

Figure DE102015108233A1_0002
To generate a magnetic field around the individual conductors, a voltage U AC can be applied to the conductor arrangement. The voltage U AC can be sinusoidal, sawtooth, rectangular, pulse-like or comparable alternating. However, a continuous, linear, quadratic, cubic, exponential or comparable variable course of the applied voltage is possible. An amplitude U 0 of the voltage U AC may have a positive or negative offset. A current I AC through the conductors is calculated as:
Figure DE102015108233A1_0002

Eine magnetischen Feldstärke Hi eines radialen magnetischen Felds, das sich aufgrund des Stromflusses um jeden der i Leiter ausbildet, berechnet sich (für einen geraden Leiter) über den elektrischen Strom IAC und den Abstand r von einer Längsachse durch den Leiter.A magnetic field strength H i of a radial magnetic field that forms around each of the i conductors due to the current flow is calculated (for a straight conductor) via the electrical current I AC and the distance r from a longitudinal axis through the conductor.

Figure DE102015108233A1_0003
Figure DE102015108233A1_0003

Die magnetische Feldstärke ist dabei auf jeder konzentrischen Kreisbahn im Abstand r (ab einer Minimalentfernung) um den Leiter konstant. Die einzelnen magnetischen Felder der jeweiligen Leiter überlagern sich zu einem magnetischen Gesamtfeld der Leiteranordnung. Linien gleicher Feldstärke Hges des Gesamtfelds sind im Wesentlichen ellipsenförmig, wobei die isometrischen Linien über der Leiteranordnung im Wesentlichen parallel zu einer Fläche verlaufen, die von der Längsrichtung y und einer Querrichtung x der Leiteranordnung aufgespannt wird. Dabei ist die Querrichtung x der Leiteranordnung senkrecht zu der Längsrichtung y der Leiteranordnung, also senkrecht zu der Richtung in der sich die einzelnen Leiter erstrecken bzw. deren Längsachse.The magnetic field strength is constant on each concentric circular path at a distance r (from a minimum distance) around the conductor. The individual magnetic fields of the respective conductors overlap to form an overall magnetic field of the conductor arrangement. Lines of equal field strength H tot of the total field are substantially elliptical, with the isometric lines across the conductor arrangement being substantially parallel to a surface spanned by the longitudinal direction y and a transverse direction x of the conductor arrangement. In this case, the transverse direction x of the conductor arrangement is perpendicular to the longitudinal direction y of the conductor arrangement, ie perpendicular to the direction in which the individual conductors extend or their longitudinal axis.

Anwendungsspezifisch und in unmittelbarer Nähe kann die magnetische Feldstärke aber auch signifikant variieren. Nah an den Leitern (z. B. in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm [Millimeter], aber abhängig vom Leiterbahnenabstand) kann das magnetische Feld noch eine starke Modulation aufweisen, die ggf. auch detektiert werden kann. Abweichungen von der zu erwartenden Modulation können ebenfalls dazu herangezogen werden, auf fehlerhafte Leiter zurückzuschließen.Depending on the application and in the immediate vicinity, the magnetic field strength can vary significantly. Close to the conductors (eg in a range of 0.5 to 2.0 mm [millimeters], but dependent on the strip conductor spacing), the magnetic field may still have a strong modulation, which may also be detected. Deviations from the expected modulation can also be used to infer faulty conductors.

Mit einem Sensor kann die lokale Feldstärke H gemessen werden. Zudem kann die Feldstärke H entlang der Querrichtung x der Leiteranordnung gemessen werden, indem der Sensor entlang besagter Querrichtung x verschoben wird. Dabei wird die Feldstärke H oder eine Messgröße, welche diese repräsentiert, bezüglich eines Vorschubs s in Querrichtung x erfasst oder sogar aufgezeichnet. Die Feldstärke Hges des magnetischen Gesamtfelds der Leiteranordnung kann demnach relativ zum Vorschub s mit dem bewegten Sensor gemessen werden. Jeder Sensor weist eine Messrichtung bzw. Messfläche auf, die in einer bestimmten Weise zu der zu messenden Größe, hier die Feldstärke Hges auszurichten ist.With a sensor, the local field strength H can be measured. In addition, the field strength H along the transverse direction x of the conductor arrangement can be measured by displacing the sensor along said transverse direction x. In this case, the field strength H or a measured variable representing it is recorded or even recorded relative to a feed s in the transverse direction x. The field strength H ges of the total magnetic field of the conductor arrangement can therefore be measured relative to the feed s with the moving sensor. Each sensor has a measuring direction or measuring surface, which in a certain way is to be aligned with the quantity to be measured, in this case the field strength H ges .

Die gemessene Feldstärke H bzw. die repräsentierende Messgröße wird bezüglich ihrer Amplitude ausgewertet. Dabei deuten verringerte Amplituden auf einen Leiter hin, welcher keinen Strom führt. Ein Leiter kann aufgrund eines Kontaktierungsfehlers oder eines Leiter-/Kabelbruchs unbestromt sein und daher kein magnetisches Feld erzeugen. Es ist auch möglich, dass ein Leiter, sofern es sich um eine Beschichtung handelt, eine geringere (oder größere) Schichtdicke und daher einen höheren (oder geringeren) Widerstand R aufweist. Dies führt wiederum zu einem geringeren (oder größeren) Strom IAC als beabsichtigt, was sich in einer geringeren (oder größeren) Feldstärke Hi widerspiegelt. Somit tragen solche fehlerhaften Leiter keine oder eine veränderte magnetische Feldstärke Hi zu dem magnetischen Gesamtfeld bei. Die isometrischen Linien der Feldstärke Hges des magnetischen Gesamtfelds der Leiteranordnung sind daher über fehlerhaften Leitern nicht parallel bezüglich der Leiteranordnung, sondern auf diese zu (bei keinem oder geringem Strom IAC durch den fehlerhaften Leiter) oder von dieser weg (bei größerem Strom IAC durch den fehlerhaften Leiter) verschoben. Es bilden sich quasi Dellen im Gesamtfeld über fehlerhaften Leitern aus. Daher weist die gemessenen Feldstärke H im Bereich von fehlerhaften Leitern eine verringerte (oder erhöhte) Amplitude beim Vorschieben entlang der Querrichtung x zu der Leiteranordnung auf. Sind mehrere benachbarte Leiter fehlerhaft, dann ist die Verzerrung der Feldstärke Hges des magnetischen Gesamtfelds der Leiteranordnung dort dementsprechend noch größer als bei einem einzigen fehlerhaften Leiter. Mit steigender Zahl benachbarter fehlerhafter Leiter wird die Verzerrung des magnetischen Gesamtfelds der Leiteranordnung immer größer, wobei die größte Verzerrung immer in der Mitte der benachbarten fehlerhaften Leitungen – über einem Leiter bei ungerader Anzahl und zwischen zwei Leitern bei gerader Anzahl an fehlerhaften Leitern – liegt. Folglich kann ein Rückschluss auf fehlerhafte Leiter aufgrund von Schwankungen in der Amplitude der gemessenen Feldstärke H oder der die Feldstärke H repräsentierenden Messgröße gezogen und somit defekte Leiteranordnungen identifiziert werden. Sind die Leiter als Beschichtung ausgeführt, kann auch eine Varianz in der Beschichtung einzelner Leiter, welche zu einem verringerten (oder erhöhten) Stromfluss führt, über die resultierende geringere (oder erhöhte) Feldstärke Hges des Magnetfelds identifiziert werden. Die gemessene Messgröße unterliegt Schwankungen und Rauschen durch Umwelteinflüsse aus der Umgebung. Daher sollte ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert festgelegt werden, zwischen denen Schwankungen als durch die Umgebung hervorgerufen gelten und nicht auf fehlerhafte Leiter zurückgeführt werden. Wenn die gemessene Amplitude oberhalb des oberen oder unterhalb des unteren Grenzwertes liegt, ist von einem oder mehreren fehlerhaften Leitern auszugehen. Die beiden Grenzwerte können durch einfache Experimente mit fehlerfreien Leiteranordnungen unter stationären Bedingungen ermittelt und hinterlegt werden.The measured field strength H or the representing measured variable is evaluated with respect to its amplitude. Decreased amplitudes indicate a conductor which does not conduct current. A conductor may be de-energized due to a bonding fault or a wire / cable break and therefore no generate magnetic field. It is also possible that a conductor, if it is a coating, has a smaller (or larger) layer thickness and therefore a higher (or lower) resistance R. This in turn leads to a smaller (or larger) current I AC than intended, which is reflected in a lower (or larger) field strength H i . Thus, such defective conductors contribute no or an altered magnetic field strength H i to the overall magnetic field. The isometric lines of the field strength H tot of the total magnetic field of the conductor arrangement are therefore not parallel to the conductor arrangement via faulty conductors, but towards it (with no or low current I AC through the faulty conductor) or away from it (with larger current I AC through the faulty conductor). There are virtually dents in the total field over faulty ladders. Therefore, the measured field strength H in the region of defective conductors has a reduced (or increased) amplitude when advancing along the transverse direction x to the conductor arrangement. If several adjacent conductors are faulty, the distortion of the field strength H ges of the total magnetic field of the conductor arrangement there is correspondingly even greater than in the case of a single faulty conductor. As the number of adjacent faulty conductors increases, the distortion of the overall magnetic field of the conductor assembly becomes larger and larger, with the largest distortion always in the middle of the adjacent faulty leads-above one odd-numbered conductor and between two conductors even-numbered defective conductors. Consequently, a conclusion can be drawn on faulty conductors due to fluctuations in the amplitude of the measured field strength H or the measured variable representing the field strength H, and thus defective conductor arrangements can be identified. When the conductors are made as a coating, variance in the coating of individual conductors that results in a reduced (or increased) current flow can also be identified by the resulting lower (or increased) field strength H ges of the magnetic field. The measured variable is subject to fluctuations and noise due to environmental influences from the environment. Therefore, an upper limit and a lower limit should be set, between which fluctuations are considered to be caused by the environment and are not due to faulty conductors. If the measured amplitude is above or below the upper limit, one or more faulty conductors shall be assumed. The two limit values can be determined and stored by simple experiments with faultless conductor arrangements under stationary conditions.

Zusätzlich oder alternativ kann auch die Modulation des magnetischen Feldes analysiert werden, wobei beispielsweise eine Singularität (z. B. ein herausragender Peak) einen fehlerhaften Leiter ausweist.Additionally or alternatively, the modulation of the magnetic field may also be analyzed, with, for example, a singularity (eg, a salient peak) indicating a faulty conductor.

Durch das vorgeschlagene Verfahren zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern in einer Leiteranordnung kann eine defekte Leiteranordnung bzw. können fehlerhafte Leiter, die Aufgrund von Kontaktierungsfehlern oder Leiter-/Kabelbruch oder Abweichungen in der Schichtdicke einen veränderten oder keinen Strom IAC führen, schnell und sicher identifiziert werden. Somit können defekte Leiteranordnungen gezielt aussortiert werden, sodass sich die Qualität der gelieferten Leiterbahnen erhöht. Die als defekt aussortierten Leiteranordnungen können dann recycled und dem Herstellungsprozess für Leiteranordnungen erneut zugeführt werden. Zudem lässt sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren sogar der Ort einer minimalen magnetische Feldstärke Hmin oder einer maximalen Feldstärke Hmax anhand der größten Verzerrung der gemessenen Feldstärke H bzw. der korrespondierenden Messgröße beim Vorschieben der Spule über die Leiteranordnung sehr genau lokalisieren. So kann gezielt der oder die fehlerhaften Leiter aufgespürt werden. Dies steigert zum einen, wie bereits erwähnt, die Qualität der Leiteranordnungen und zum anderen müssen fehlerhafte Leiteranordnungen nicht komplett demontiert und recycelt werden, sondern können gezielt und kostengünstig repariert bzw. nachgearbeitet werden.The proposed method for identifying faulty conductors in a conductor arrangement can quickly and reliably identify a defective conductor arrangement or faulty conductors which cause a changed or no current I AC as a result of contact errors or conductor / cable break or variations in the layer thickness , Thus, defective conductor arrangements can be sorted out selectively, so that the quality of the supplied conductor tracks increases. The conductor assemblies sorted out as defective can then be recycled and fed back into the manufacturing process for conductor arrangements. In addition, with the proposed method, even the location of a minimum magnetic field strength H min or a maximum field strength H max can be very accurately localized by means of the greatest distortion of the measured field strength H or of the corresponding measured variable when advancing the coil via the conductor arrangement. This way, the faulty ladder (s) can be tracked. On the one hand, this increases, as already mentioned, the quality of the conductor arrangements and, on the other hand, faulty conductor arrangements do not have to be completely dismantled and recycled, but can be repaired or reworked in a targeted and cost-effective manner.

Das Verfahren ist bevorzugt dann einzusetzen, wenn ein Durchmesser der Leiter weniger als 100 μm [Mikrometer] beträgt. Die Leiter der Leiteranordnung, welche mit dem Verfahren überprüft werden, können einen Durchmesser im Mikrometerbereich aufweisen. Der Durchmesser der Leiter beträgt bevorzugt weniger als 100 μm [Mikrometer] und besonders bevorzugt zwischen 1 μm [Mikrometer] bis 30 μm [Mikrometer]. Je kleiner der Durchmesser der Leiter ist, desto größer ist deren elektrischer Widerstand R und damit die Joule'sche Wärme, welche beim Anlegen einer Gleichspannung generiert wird. Dies ist bei Leiteranordnungen, die als Wärmequelle dienen, von Vorteil. Mit dem Verfahren können auch fehlerhafte Leiter mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern und besonders niedrigem Strom IAC identifiziert werden.The method is preferred when a diameter of the conductors is less than 100 μm [microns]. The conductors of the conductor arrangement, which are checked by the method, can have a diameter in the micrometer range. The diameter of the conductors is preferably less than 100 μm [micrometers] and more preferably between 1 μm [micrometers] to 30 μm [micrometers]. The smaller the diameter of the conductors, the greater their electrical resistance R and thus the Joule heat, which is generated when a DC voltage is applied. This is advantageous in conductor arrangements which serve as a heat source. The method can also identify faulty conductors with a diameter of a few micrometers and a particularly low current I AC .

Das Verfahren ist besonders geeignet für Leiteranordnungen, bei denen der Abstand zwischen den einzelnen Leitern weniger als 10 mm [Millimeter] beträgt. Der Abstand zwischen benachbarten Leitern einer Leiteranordnung kann nur wenige Millimeter betragen. Der Abstand ist bevorzugt geringer als 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 3 mm. Bei Leiteranordnungen, die als Wärmequelle dienen, kann durch einen geringen Abstand der einzelnen Leiter zueinander die abgegebene Wärme pro Flächeneinheit erhöht werden. Mit dem Verfahren können auch fehlerhafte Leiter in Leiteranordnungen mit einem geringen Abstand zwischen benachbarten Leitern identifiziert, also mit hoher Ortsauflösung, bestimmt werden.The method is particularly suitable for conductor arrangements in which the distance between the individual conductors is less than 10 mm [millimeters]. The distance between adjacent conductors of a conductor arrangement can be only a few millimeters. The distance is preferably less than 10 mm and more preferably between 0.1 mm and 3 mm. In the case of conductor arrangements which serve as a heat source, the heat released per unit area can be achieved by a short distance between the individual conductors increase. The method can also be used to identify defective conductors in conductor arrangements with a small spacing between adjacent conductors, that is to say with high spatial resolution.

In einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens weist die in Schritt a) angelegte Spannung UAC eine Amplitude U0 von weniger als 10 V [Volt] auf. Die in Schritt a) angelegte Spannung UAC kann in ihrer Amplitude U0 und/oder in ihrem Effektivwert Ueff auf einen bestimmten Wert begrenzt sein. Die Spannung UAC hat bevorzugt eine Amplitude U0 von weniger als 10 V [Volt] und besonders bevorzugt eine Amplitude U0 von 0,25 V [Volt] bis 2 V [Volt] oder bevorzugt einen Effektivwert Ueff von weniger als 15 V [Volt] und besonders bevorzugt einen Effektivwert Ueff von 0,375 V [Volt] bis 3 V [Volt]. Die einzelnen Leiter der Leiteranordnung, vor allem wenn diese geringe Durchmesser im Mikrometerbereich aufweisen, können leicht durchbrennen, wenn eine zu hohe Amplitude U0 bzw. Effektivwert Ueff wird. Um dies zu vermeiden, muss die angelegte Spannung UAC an die Dimensionen der Leiter angepasst werden. Dadurch kann eine Beschädigung der Leiter während der Identifikation von fehlerhaften Leitern ausgeschlossen werden.In one embodiment of the proposed method, the voltage U AC applied in step a) has an amplitude U 0 of less than 10 V [volts]. The voltage U AC applied in step a) may be limited to a specific value in its amplitude U 0 and / or in its effective value U eff . The voltage U AC preferably has an amplitude U 0 of less than 10 V [volts] and particularly preferably an amplitude U 0 of 0.25 V [volts] to 2 V [volts] or preferably an effective value U eff of less than 15 V. [Volt] and more preferably an effective value U eff of 0.375 V [volts] to 3 V [volts]. The individual conductors of the conductor arrangement, especially if they have small diameters in the micrometer range, can easily burn out if an excessively high amplitude U 0 or effective value U eff . To avoid this, the applied voltage U AC must be adapted to the dimensions of the conductors. This can prevent damage to the conductors during the identification of faulty conductors.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt b) die Feldstärke über eine Induktionsspannung Uind gemessen. Besonders Leiter mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich haben einen hohen Widerstand R. Die angelegte Spannung UAC kann bei Leitern mit geringem Querschnitt nicht hoch gewählt werden, da sonst ein Durchbrennen der Leiter droht. Daher ist in solch einem Fall der hervorgerufene Strom IAC und die resultierende magnetische Feldstärke Hi um die einzelnen Leiter gering. Geringe Feldstärken Hges können über eine Induktionsspannung Uind durch magnetische Induktion in einer Spule mit dem Verfahren gemessen werden, wobei als angelegte Spannung UAC eine Wechselspannung verwendet wird. Es kann ebenfalls eine Spannung UAC mit einem anderen zeitlich veränderlichen Verlauf gewählt werden (exponentiell, quadratisch, kubisch, etc. ansteigend/abfallend). Eine magnetische Flussdichte Bges ist mit der magnetischen Feldstärke Hges der Leiteranordnung über die magnetische Permeabilität μ des durchfluteten Stoffes verknüpft. Bges = μHges In one embodiment of the method according to the invention, the field strength is measured in step b) via an induction voltage U ind . Especially conductors with a diameter in the micrometer range have a high resistance R. The applied voltage U AC can not be selected high for conductors with a small cross-section, since otherwise there is a risk of burn-through of the conductors. Therefore, in such a case, the induced current I AC and the resulting magnetic field intensity H i around the individual conductors is small. Low field strengths H ges can be measured via an induction voltage U ind by magnetic induction in a coil with the method, an alternating voltage being used as the applied voltage U AC . It is also possible to choose a voltage U AC with a different time-varying course (exponential, quadratic, cubic, etc. increasing / decreasing). A magnetic flux density B ges is linked to the magnetic field strength H ges of the conductor arrangement via the magnetic permeability μ of the flooded substance. B tot = tot .mu.H

Ein magnetischer Fluss φ durch eine Fläche Aind der Spule berechnet sich über: φ = ∫BgesdAind A magnetic flux φ through an area A ind of the coil is calculated by: φ = ∫B ges dA ind

Die Induktionsspannung Uind hängt von der Änderung des magnetischen Flusses φ mit der Zeit t ab. Uind = ∂φ / ∂t The induction voltage U ind depends on the change in the magnetic flux φ with time t. U ind = ∂φ / ∂t

Sofern das magnetische Gesamtfeld der Leiteranordnung mit der Flussdichte Bges senkrecht zu der Spulenfläche Aind verläuft, berechnet sich die in der Spule induzierte Spannung Uind über:

Figure DE102015108233A1_0004
If the total magnetic field of the conductor arrangement with the flux density B tot is perpendicular to the coil surface A ind , the voltage U ind induced in the coil is calculated via:
Figure DE102015108233A1_0004

Da sich der Betrag und das Vorzeichen der Wechselspannung UAC (UAC(t) ≠ konst.) und somit auch die magnetische Flussdichte Bges mit der Zeit ändern, bleibt der erste Ableitungsterm erhalten. Der zweite Ableitungsterm bleibt nicht erhalten, sofern die Spule bezüglich ihrer Verschiebungsrichtung, also der Querrichtung x der Leiteranordnung, nicht verkippt wird und sich die vom Magnetfeld durchflutete Fläche Aind zeitlich nicht ändert.Since the magnitude and the sign of the AC voltage U AC (U AC (t) ≠ const.) And thus also the magnetic flux density B ges change with time, the first derivative term is retained. The second derivative term is not preserved, provided that the coil is not tilted with respect to its displacement direction, ie the transverse direction x of the conductor arrangement, and the area A ind flooded by the magnetic field does not change over time.

Figure DE102015108233A1_0005
Figure DE102015108233A1_0005

Ist die Spulenfläche Aind nicht senkrecht zu der Richtung des magnetischen Feldes, so ist die resultierende Induktionsspannung Uind nicht maximal. Der Abweichungswinkel geht in solch einem Fall über einen (konstanten) Sinusterm in die Gleichung ein. Die Spule kann in Richtung ihrer Flächennormalen senkrecht zur Längsachse der Leiter, also in der Querrichtung x der Leiteranordnung, und senkrecht zur Flächennormalen der Leiteranordnung mit einer gewissen Entfernung über die Leiteranordnung hinweg bewegt. Auf diese Weise wird die Induktionsspannung Uind mit maximal möglicher Amplitude induziert. Dabei ist die Amplitude der Induktionsspannung Uind direkt über den einzelnen Leitern der Leiteranordnung, und auch in den Bereichen dazwischen, annähernd gleich groß, da sich die einzelnen magnetischen Felder der Leiter überlagern und ein nahezu homogenes magnetisches Feld über die gesamte Leiteranordnung ausbilden. Da sich die Induktionsspannung Uind über die zeitliche Ableitung der Wechselspannung UAC berechnet, ist der Verlauf der Induktionsspannung Uind z. B. für eine sinusförmige Wechselspannung UAC = U0sin(2πft) cosinusförmig Uind ~ cos(2πft) (bzw. um π/2 verschoben und sinusförmig). Ebenso ergeben sich für andersförmige Wechselspannungen UAC die jeweiligen Induktionsspannungen Uind durch zeitliche Differentiation. Wird die Induktionsspannung Uind beobachtet während die Spule über die Leiteranordnung, wie zuvor beschrieben, hinweg bewegt wird, dann weist der Verlauf der Induktionsspannung Uind einen um 90° phasenverschobenen Verlauf zu einer sinusförmigen Wechselspannung UAC auf, wobei die Amplitude der Induktionsspannung Uind während des Verschiebens nahezu konstant bleibt. Falls ein Leiter der Leiteranordnung keinen elektrischen Strom IAC führt, obwohl eine Wechselspannung UAC anliegt, dann liegt entweder ein Kontaktierungsfehler oder ein Leiterbruch bzw. Kabelbruch oder eine zu geringe Schichtdicke oder ein sonstiger Fehler vor. Dieser fehlerhafte Leiter erzeugt folglich kein oder ein verringertes magnetisches Feld Hi. Das magnetische Gesamtfeld der Leiteranordnung hat somit in der Nähe des fehlerhaften Leiters eine geringere Feldstärke Hges (Delle), wobei das magnetische Gesamtfeld direkt über dem fehlerhaften Leiter die geringste Feldstärke Hmin in der Vorschubrichtung x aufweist. Die isometrischen Linien der Feldstärke Hges sind über dem fehlerhaften Leiter in Richtung auf die Leiteranordnung zu verzerrt. Demzufolge weist die Induktionsspannung Uind beim Vorschieben der Spule ab dem Beginn des Abfalls des magnetischen Felds in Vorschubrichtung x bis zu dessen geringster Feldstärke Hmin eine sich nahezu konstant verringernde Amplitude auf. In dem Bereich, in welchem das magnetische Feld der Leiteranordnung wieder ansteigt, weist die Induktionsspannung Uind beim Vorschieben der Spule eine sich erhöhende Amplitude auf. Somit kann eine fehlerhafte Leiteranordnung durch eine Schwankung in der Amplitude der Induktionsspannung Uind festgestellt werden.If the coil surface A ind is not perpendicular to the direction of the magnetic field, the resulting induction voltage U ind is not maximal. In such a case, the deviation angle enters the equation via a (constant) sinusoid. The coil can be moved in the direction of its surface normal perpendicular to the longitudinal axis of the conductors, ie in the transverse direction x of the conductor arrangement, and perpendicular to the surface normal of the conductor arrangement with a certain distance over the conductor arrangement. In this way, the induction voltage U ind is induced with the maximum possible amplitude. The amplitude of the induction voltage U ind directly over the individual conductors of the conductor arrangement, and also in the areas between, approximately the same size, as overlap the individual magnetic fields of the conductors and a form almost homogeneous magnetic field over the entire conductor arrangement. Since the induction voltage U ind calculated over the time derivative of the AC voltage U AC , the profile of the induction voltage U ind z. For example, for a sinusoidal AC voltage U AC = U 0 sin (2πft) cosinusoid U ind ~ cos (2πft) (or shifted by π / 2 and sinusoidal). Likewise, for different AC voltages U AC, the respective induction voltages U ind result from temporal differentiation. If the induction voltage U ind is observed while the coil is moved over the conductor arrangement, as described above, then the profile of the induction voltage U ind has a phase-shifted curve through 90 ° to a sinusoidal alternating voltage U AC , the amplitude of the induction voltage U ind while moving remains almost constant. If a conductor of the conductor arrangement does not conduct an electric current I AC , even though an AC voltage U AC is present, then there is either a contact failure or a conductor break or cable break or an excessively thin layer thickness or another fault. This faulty conductor thus produces no or a reduced magnetic field H i . The overall magnetic field of the conductor arrangement thus has a lower field strength H ges (dimple) in the vicinity of the defective conductor, the total magnetic field having directly above the faulty conductor the lowest field strength H min in the feed direction x. The isometric lines of field strength H tot are distorted over the faulty conductor in the direction of the conductor arrangement. Accordingly, the induction voltage U ind when advancing the coil from the beginning of the fall of the magnetic field in the feed direction x to its lowest field strength H min has a nearly constant decreasing amplitude. In the region in which the magnetic field of the conductor arrangement increases again, the induction voltage U ind has an increasing amplitude when the coil is advanced. Thus, a faulty conductor arrangement can be detected by a fluctuation in the amplitude of the induction voltage U ind .

Wird die Spule in Richtung ihrer Flächennormalen senkrecht zur Längsachse der Leiter, also in der Querrichtung x der Leiteranordnung, und senkrecht zur Flächennormalen der Leiteranordnung sehr nah über die Leiteranordnung hinweg bewegt (z. B. in einem Bereich von 0,5–2,0 mm), zeigt das magnetische Feld noch eine starke Modulation, die detektiert werden kann. Abweichungen von der zu erwartenden Modulation können gleichermaßen (ggf. sogar noch besser) dazu herangezogen werden, auf fehlerhafte Leiter zurückzuschließen. Die Amplitudenmodulation der Feldstärke Hges weist insbesondere über dem fehlerhaften Leiter einen fehlenden Anstieg des magnetischen Feldes auf.If the coil is moved in the direction of its surface normal perpendicular to the longitudinal axis of the conductors, ie in the transverse direction x of the conductor arrangement, and perpendicular to the surface normal of the conductor arrangement, very close to the conductor arrangement (eg in a range of 0.5-2.0 mm), the magnetic field still shows a strong modulation that can be detected. Deviations from the expected modulation can equally (or even better) be used to refer back to faulty conductors. The amplitude modulation of the field strength H ges has a lack of increase in the magnetic field, in particular over the faulty conductor.

Nach der Fertigung von Leiteranordnungen kann demnach mit dem vorgeschlagenen Verfahren – auch bei nur geringer Stromstärke IAC durch die Leiter aufgrund geringer angelegter Amplitude U0 der Spannung UAC zum Schutz vor möglichem Durchbrennen-Ausschuss sicher, schnell und kostengünstig entdeckt und aussortiert werden.After the production of conductor arrangements can therefore safely, quickly and inexpensively discovered and sorted out with the proposed method - even at low current I AC through the conductor due to low applied amplitude U 0 of the voltage U AC for protection against possible burn-through committee.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt b) die Feldstärke über eine Hall-Spannung UH gemessen. Die Feldstärke Hges der Leiteranordnung kann über eine Hall-Spannung UH ermittelt werden. Fließt ein elektrischer Messstrom Imess, d. h. Ladungsträger (Elektronen und/oder Löcher) mit einer elektrischen Ladung q und einer Geschwindigkeit vmess, durch eine Messprobe, welche von dem magnetischen Feld der Leiteranordnung in einer Richtung nicht parallel zu einer Flussrichtung des Stroms Imess durchsetzt wird, dann erfahren die Ladungsträger des Stroms Imess senkrecht zur Flussrichtung des Stroms Imess und zur Richtung des Flusses Bges des magnetischen Felds eine Lorenzkraft FL. F →L = qv →mess × Bges In one embodiment of the method according to the invention, the field strength is measured in step b) via a Hall voltage U H. The field strength H ges of the conductor arrangement can be determined via a Hall voltage U H. Flows an electrical measuring current I mess , ie charge carriers (electrons and / or holes) with an electrical charge q and a velocity v mess , by a measuring sample, which of the magnetic field of the conductor arrangement in a direction not parallel to a flow direction of the current I mess is traversed, then experience the charge carriers of the current I mess perpendicular to the flow direction of the current I mess and to the direction of the flow B ges of the magnetic field, a Lorenz force F L. F → L = qv x B → measured ges

Durch diese Lorenzkraft werden so viele Ladungsträger an einen Rand der Messprobe abgelenkt, bis diese ein elektrisches Feld ausbilden, das eine Gegenkraft zu der Lorenzkraft FL ausübt, die so groß ist, dass die Ladungsträger nicht mehr abgelenkt werden und der Strom Imess unbeeinflusst die Messprobe passieren kann. EH = vmessBges By this Lorenzkraft so many charge carriers are deflected to an edge of the sample until they form an electric field that exerts a counterforce to the Lorentz force F L , which is so large that the charge carriers are no longer deflected and the current I mess unaffected the Test sample can happen. E H = v mess B tot

Die Ladungsträgerverschiebung kann als Hall-Spannung UH am Rand der Messprobe abgegriffen werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Feldstärke Hges des magnetischen Felds der Leiteranordnung.The charge carrier shift can be tapped as Hall voltage U H at the edge of the measurement sample and allows conclusions about the field strength H ges of the magnetic field of the conductor arrangement.

Figure DE102015108233A1_0006
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Dabei ist d die Dicke der Messprobe und KH der Hall-Koeffizient des Materials der Messprobe. Bevorzugt wird ein Halbleiter-Material mit großem Hall-Koeffizient für die Messprobe (geringe Ladungsträgerdichte) verwendet, um eine hohe, gut messbare Hall-Spannung UH zu erhalten. Die resultierende Hall-Spannung UH ist am größten, wenn bei konstanter Feldstärke Hges die Richtung des Stroms Imess senkrecht zur Richtung des magnetischen Felds der Leiteranordnung ist.Where d is the thickness of the sample and K H is the Hall coefficient of the sample material. Preference is given to a semiconductor material with a high Hall coefficient for the test sample (low carrier density) used to obtain a high, easily measurable Hall voltage U H. The resulting Hall voltage U H is greatest when, with a constant field strength H ges, the direction of the current I mess is perpendicular to the direction of the magnetic field of the conductor arrangement.

Leiteranordnungen können mit dem vorgeschlagenen Verfahren selbst bei kleinen Feldstärken Hges des Magnetfelds der Leiteranordnung auf fehlerhafte Leiter untersucht werden. Somit können defekte Leiteranordnungen sicher und schnell entdeckt und aussortiert werden. Dies erhöht die Qualität der gefertigten Produkte, da keine Ausschussware die Produktion verlässt.Conductor arrangements can be investigated with the proposed method even for small field strengths H ges of the magnetic field of the conductor arrangement on faulty conductors. Thus, defective conductor arrangements can be safely and quickly detected and sorted out. This increases the quality of the finished products, since no rejects leave the production.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt a) als Spannung UAC eine Wechselspannung mit einer Frequenz f von weniger als 10 MHz [Megahertz] angelegt. Die Frequenz f der angelegten Wechselspannung UAC kann im Kilohertz- oder Megahertzbereich liegen. Die Frequenz f beträgt bevorzugt weniger als 10 MHz [Megahertz] und besonders bevorzugt zwischen 100 kHz [Kilohertz] bis 1 MHz [Megahertz]. Die Amplitude der Induktionsspannung Uind steigt mit zunehmender Frequenz f trotz steigender Impedanz der Leiter an. Daher kann selbst bei sinusförmigen Wechselspannungen mit geringer Amplitude U0 eine messbare Induktionsspannung Uind erzeugt werden. Dabei ist zu beachten, dass bei Frequenzen f größer als 1 MHz die Amplitude der Induktionsspannung Uind so groß werden kann, dass Störungen der Messung aus der Umgebung fehlerhafte Signale erzeugen. Durch geeignete Wahl der Frequenz f kann zur Messung der Induktionsspannung Uind auf hochempfindliche Spannungsmessgeräte verzichtet werden, sodass die Kosten für die Messeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden können.In one embodiment of the method according to the invention, an alternating voltage with a frequency f of less than 10 MHz [megahertz] is applied as voltage U AC in step a). The frequency f of the applied AC voltage U AC can be in the kilohertz or megahertz range. The frequency f is preferably less than 10 MHz [megahertz] and more preferably between 100 kHz [kilohertz] to 1 MHz [megahertz]. The amplitude of the induction voltage U ind increases with increasing frequency f despite increasing impedance of the conductors. Therefore, even with sinusoidal alternating voltages with low amplitude U 0, a measurable induction voltage U ind can be generated. It should be noted that at frequencies f greater than 1 MHz, the amplitude of the induction voltage U ind can become so large that disturbances of the measurement from the environment generate erroneous signals. By a suitable choice of the frequency f, highly sensitive voltage measuring devices can be dispensed with for measuring the induction voltage U ind , so that the costs for the measuring device for carrying out the method according to the invention can be reduced.

Grundsätzlich ist anzumerken, dass die Gestalt und Ausprägung der Leiter auch von der Form einer Scheibe bzw. der jeweiligen Anwendung verschieden sein können. So können sich die Leiter in ihrer Länge, Biegung, etc. voneinander unterscheiden. Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein, nur einen spezifischen Anteil der Länge der Leiter messtechnisch zu prüfen. Hierfür bietet sich z. B. an, einen Längenbereich von bis zu 10 cm [Zentimeter], insbesondere einen Längenbereich von 4 bis 8 cm zu wählen. Dies erhöht zudem die Flexibilität des Messsystems, um auch kleinere Heizfelder zu prüfen.In principle, it should be noted that the shape and shape of the conductors can also be different from the shape of a pane or the respective application. Thus, the conductors can differ in their length, bending, etc. from each other. For this reason, it may be useful to test only a specific portion of the length of the ladder metrologically. For this z. Example, to select a length range of up to 10 cm [centimeters], in particular a length range of 4 to 8 cm. This also increases the flexibility of the measuring system in order to test even smaller heating fields.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt b) die Feldstärke H über mindestens 80% [Prozent] einer Länge der Leiteranordnung in der Längsrichtung y gemessen. Wird die Feldstärke Hges des magnetischen Felds der Leiteranordnung entlang der Querrichtung x über einen in Längsrichtung y größeren Messbereich erfasst, also über eine größere Messfläche Aind der Spule, erhöht sich der Maximalwert der Messgröße. Ein Messbereich, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge und bevorzugt über mindestens 80% [Prozent] der Länge eines Leiters der Leiteranordnung erstreckt, liefert somit eine größere Amplitude bei der Messung. Die Amplitude der gemessenen Induktionsspannung Uind wird aufgrund der vergrößerten Fläche Aind, welche von dem magnetischen Feld B durchdrungen wird, größer und folglich besser beobachtbar. Die resultierende erhöhte Auflösung der Messwerte ermöglicht in Schritt c) eine sicherere Identifikation von fehlerhaften Leitern, da Messungenauigkeiten im Vergleich zu den erhöhten Amplitudenabfällen/-anstiegen über fehlerhafte Leitern weniger stark ins Gewicht fallen. Auf diese Weise lässt sich die Genauigkeit des Verfahrens weiter steigern. Dies führt zu einer noch sichereren Identifizierung von defekten Leiteranordnungen nach dem Herstellungsprozess.In an embodiment of the method, in step b) the field strength H is measured over at least 80% [percent] of a length of the conductor arrangement in the longitudinal direction y. If the field strength H ges of the magnetic field of the conductor arrangement along the transverse direction x is detected over a larger measuring range in the longitudinal direction y, ie over a larger measuring area A ind of the coil, the maximum value of the measured variable increases. A measurement range that extends substantially the full length, and preferably at least 80% [percent] of the length of a conductor of the conductor assembly thus provides a greater amplitude in the measurement. The amplitude of the measured induction voltage U ind becomes larger and therefore more observable due to the increased area A ind , which is penetrated by the magnetic field B. The resulting increased resolution of the measurements allows safer identification of faulty conductors in step c) because measurement inaccuracies are less significant as compared to the increased amplitude drops / slopes across faulty conductors. In this way, the accuracy of the method can be further increased. This leads to an even safer identification of defective conductor assemblies after the manufacturing process.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt b) eine Messgröße gefiltert. Die Messgröße, welche zur Ermittlung der Feldstärke Hges gemessen wird, kann durch Filter, welche dem sensitiven Element (Spule oder Hall-Sensor) nachgeschaltet sind, von Rauschen und Störgrößen befreit werden. Dazu kann ein Hochpassfilter und/oder ein Tiefpassfilter verwendet werden, welcher Frequenzen, die nicht zu einem Messsignal des Sensors gehören (insbesondere Frequenzen, die nicht der Frequenz eines aufgeprägten Testsignals entsprechen), entfernt bzw. abschwächt. Auf diese Weise werden nur Amplitudenschwankungen der Messgröße bei der Identifikation von fehlerhaften Leitern berücksichtigt, die auf Schwankungen in der Feldstärke Hges beruhen und nicht etwa Rauschen oder externe Störeinflüsse mit Frequenzen verschieden zu der Frequenz f der angelegten Spannung UAC. Dies steigert die Zuverlässigkeit und Robustheit des Verfahrens gegenüber Umwelteinflüssen.In one embodiment of the method, a measured variable is filtered in step b). The measured variable, which is measured to determine the field strength H ges , can be freed of noise and interference by filters which are connected downstream of the sensitive element (coil or Hall sensor). For this purpose, a high-pass filter and / or a low-pass filter can be used which removes or attenuates frequencies which do not belong to a measuring signal of the sensor (in particular frequencies which do not correspond to the frequency of an impressed test signal). In this way, only amplitude fluctuations of the measured variable are taken into account in the identification of faulty conductors, which are based on fluctuations in the field strength H ges and not noise or external interference with frequencies different from the frequency f of the applied voltage U AC . This increases the reliability and robustness of the process against environmental influences.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in Schritt b) die Messung mit einer Vorschubgeschwindigkeit vV, von weniger als 20 cm/s [Zentimeter/Sekunde] entlang der Leiteranordnung. Die Vorschubgeschwindigkeit vV mit der die Messung der Feldstärke Hges entlang der Querrichtung x der Leiteranordnung erfolgt, kann so gewählt werden, dass Schwankungen in der Amplitude der Messgröße (Uind bzw. UH) eindeutig der Frequenz f oder der Vorschubgeschwindigkeit und damit dem magnetischen Feld der Leiteranordnung zugeordnet werden können. Eine Schwankung in der Feldstärke Hges des magnetischen Felds tritt zwischen zwei benachbarten Leitern auf, wenn einer der beiden Leiter fehlerhaft ist. Damit kann die Frequenz einer Schwankung aufgrund des Vorschiebens des Sensors über die Leiteranordnung maximal gleich der Zahl der passierten Leiterpaare pro Zeiteinheit sein. Dies lässt sich über den Abstand der Leiter zueinander dL und die Vorschubgeschwindigkeit vV berechnen.In one embodiment of the method, in step b), the measurement takes place at a feed rate v V of less than 20 cm / s [centimeter / second] along the conductor arrangement. The feed rate v V with which the measurement of the field strength H ges takes place along the transverse direction x of the conductor arrangement can be chosen such that fluctuations in the amplitude of the measured variable (U ind or U H ) clearly correspond to the frequency f or the feed rate and thus to the magnetic field of the conductor arrangement can be assigned. A fluctuation in the field strength H ges of the magnetic field occurs between two adjacent conductors if one of the two conductors is faulty. This allows the frequency of a Fluctuation due to the advancement of the sensor via the conductor arrangement to be at most equal to the number of passed pairs of conductors per unit time. This can be calculated by the distance between the conductors d L and the feed rate v V.

Figure DE102015108233A1_0007
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Daher ist die Vorschubgeschwindigkeit vV immer so zu wählen, dass die maximal mögliche Frequenz fV der Schwankungen aufgrund von fehlerhaften Leitern, die überfahren wurden, kleiner als die Frequenz f der Spannung UAC ist. Analog zum Nyquist-Shannon-Abtasttheorem sollte die Frequenz f mindestens zweimal größer sein, als die Frequenz fV, die durch den Vorschub erzeugt werden kann. Vorteilhaft ist eine Vorschubgeschwindigkeit vV zu wählen, die eine maximale Frequenz fV erzeugen kann, die um Größenordnungen kleiner als die Frequenz f ist. Die Vorschubgeschwindigkeit vV beträgt bevorzugt weniger als 20 cm/s und besonders bevorzugt zwischen 0,05 cm/s und 10 cm/s. Durch das Verfahren kann eine eindeutige Rekonstruktion des Amplitudenverlaufs der Messgröße und damit der Feldstärke Hges der Leiteranordnung entlang des Vorschubs s in der Querrichtung x garantiert werden.Therefore, the feed rate v V is always to be chosen so that the maximum possible frequency f V of the fluctuations due to faulty conductors that have been run over, is smaller than the frequency f of the voltage U AC . Analogous to the Nyquist-Shannon sampling theorem, the frequency f should be at least twice as large as the frequency f V that can be generated by the feed. It is advantageous to choose a feed rate v V which can produce a maximum frequency f V which is orders of magnitude smaller than the frequency f. The feed rate v V is preferably less than 20 cm / s and more preferably between 0.05 cm / s and 10 cm / s. By the method, a clear reconstruction of the amplitude curve of the measured variable and thus the field strength H ges of the conductor arrangement along the feed s in the transverse direction x can be guaranteed.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Identifizierung von fehlerhaften Leitern iterativ. Schritt b) wird mit einer ersten Vorschubgeschwindigkeit v1 durchgeführt. Falls in Schritt c) ein fehlerhafter Leiter identifiziert wird, erfolgt ein iterativer Rücksprung zu Schritt b), welcher erneut mit einer zweiten Vorschubgeschwindigkeit v2, welche geringer als die erste Vorschubgeschwindigkeit ist (v2 < v1), durchgeführt wird. Die Feldstärke Hges einer jeden Leiteranordnung kann zunächst mit einer erhöhten ersten Vorschubgeschwindigkeit v1 entlang der Vorschubrichtung x gemessen werden. Die erste Vorschubgeschwindigkeit v1 beträgt dabei bevorzugt 5 cm/s bis 15 cm/s. Durch die erhöhte Vorschubgeschwindigkeit ist die Ortsauflösung der Messung reduziert. Dennoch kann ein fehlerhafter Leiter in Schritt c) erkannt werden. Ist dies der Fall, kann Schritt b) erneut im Rahmen einer Iteration ausgeführt werden. Dabei kann eine geringere zweite Vorschubgeschwindigkeit v2 verwendet werden. Die zweite Vorschubgeschwindigkeit v2 beträgt bevorzugt 0,1 cm/s bis 4 cm/s. Dadurch erhöht sich die Ortsauflösung der Messung und fehlerhafte Leiter können in Schritt c) genau lokalisiert werden. Je geringer ein Abstand zwischen benachbarten Leitern der Leiteranordnung ist, desto geringer sollte die Vorschubgeschwindigkeit v2 gewählt werden, um eine exakte Lokalisierung zu ermöglichen. Das hier vorgeschlagene iterative Mess- und Identifikationsverfahren ist von Vorteil, weil zunächst eine schnelle Messung erfolgt und nur bei Vorliegen einer Schwankung in der gemessenen Amplitude eine genauere Messung zur genauen Lokalisation durchgeführt wird. Dies reduziert die benötigte Zeit zur Qualitätskontrolle deutlich. Zudem kann – auch bei geringen Abständen zwischen benachbarten Leitern – eine genaue Lokalisation von fehlerhaften Leitern erfolgen, indem die zweite Vorschubgeschwindigkeit v2 hinreichend gering gewählt wird. Anstatt defekte Leiteranordnungen einem Recycling zuzuführen, können diese nachgebessert werden und fehlerhafte Leiter gezielt repariert oder ersetzt werden. Dies ist schneller und günstiger als ein komplettes Recycling von defekten Leiteranordnungen. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der iterative Schritt b) mit der Vorschubgeschwindigkeit v2 nur in Bereichen, in denen ein fehlerhafter Leiter identifiziert wurde.In one embodiment of the method, the identification of faulty conductors is carried out iteratively. Step b) is performed at a first feed rate v 1 . If a faulty conductor is identified in step c), an iterative return to step b) takes place, which is carried out again at a second feed rate v 2 which is less than the first feed rate (v 2 <v 1 ). The field strength H tot of each conductor arrangement can first be measured at an increased first feed rate v 1 along the feed direction x. The first feed rate v 1 is preferably 5 cm / s to 15 cm / s. Due to the increased feed speed, the spatial resolution of the measurement is reduced. Nevertheless, a faulty conductor can be detected in step c). If this is the case, step b) can be carried out again as part of an iteration. In this case, a lower second feed rate v 2 can be used. The second feed rate v 2 is preferably 0.1 cm / s to 4 cm / s. This increases the spatial resolution of the measurement and faulty conductors can be precisely located in step c). The smaller a distance between adjacent conductors of the conductor arrangement, the lower the feed rate v 2 should be selected in order to allow an exact localization. The iterative measuring and identification method proposed here is advantageous, because first of all a rapid measurement takes place and only in the presence of a fluctuation in the measured amplitude a more accurate measurement is carried out for accurate localization. This significantly reduces the time required for quality control. In addition, - even with small distances between adjacent conductors - a precise localization of faulty ladders done by the second feed rate v 2 is chosen sufficiently low. Instead of recycling defective conductor arrangements, they can be repaired and faulty conductors repaired or replaced in a targeted manner. This is faster and cheaper than a complete recycling of defective conductor assemblies. In one embodiment of the method, the iterative step b) takes place with the feed rate v 2 only in areas in which a faulty conductor has been identified.

Es ist auch möglich, eine zusätzliche weitere Messung (an einer anderen Position in Längsrichtung y) durchzuführen, um fehlerhafte Leiter zu verifizieren.It is also possible to perform an additional additional measurement (at a different position in the longitudinal direction y) in order to verify faulty conductors.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Fourier-Analyse durchgeführt. Das ermittelte Signal der Messgröße kann durch eine Fourier-Analyse, z. B. durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT), im Frequenzbereich analysiert werden. Dadurch kann die Stärke einzelner Frequenzen des Messsignals innerhalb eines Zeitfensters Δt bestimmt und somit die Amplitude der Messgröße in einem bestimmten Zeitintervall mit der passenden Frequenz f der Spannung UAC ermittelt werden. Dies erlaubt wiederum Rückschlüsse auf die Feldstärke Hges entlang der Querrichtung x und ermöglicht somit die Identifizierung von fehlerhaften Leitern. Durch eine Fourier-Analyse kann die automatische Identifizierung von fehlerhaften Leitern mit geringem Rechenaufwand erfolgen.In one embodiment of the method, a Fourier analysis is performed. The determined signal of the measured variable can be determined by a Fourier analysis, z. B. by a fast Fourier transform (FFT), to be analyzed in the frequency domain. Thereby, the strength of individual frequencies of the measurement signal within a time window .DELTA.t determined and thus the amplitude of the measured variable in a certain time interval with the appropriate frequency f of the voltage U AC are determined. This in turn allows conclusions to be drawn about the field strength H ges along the transverse direction x and thus makes it possible to identify faulty conductors. By a Fourier analysis, the automatic identification of faulty conductors can be done with little computational effort.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Leiteranordnung Teil einer beheizbaren transparenten Scheibe für Fortbewegungsmittel (wie z. B. einem Kraftfahrzeug). Die Leiter einer Leiteranordnung für beheizbare Scheiben für ein Fortbewegungsmittel weisen einen geringen Durchmesser im Mikrometerbereich auf, um einen hohen Widerstand R zur Generierung von Joule'scher Wärme bereitzustellen und den Fahrer in der Sicht nicht zu behindern. Zudem sind die Leiter in einem geringen Abstand im Millimeterbereich zueinander angeordnet, um eine hohe Wärmedichte zu ermöglichen. Nach einer Identifikation von fehlerhaften Leitern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind sicher keine defekten Leiter in einer geprüften Leiteranordnung vorhanden.In one embodiment of the method according to the invention, the conductor arrangement is part of a heatable transparent pane for transportation means (such as, for example, a motor vehicle). The conductors of a heated disk conductor assembly for a locomotive means have a small diameter in the micrometer range to provide a high resistance R for generating Joule heat and not to obstruct the driver's vision. In addition, the conductors are arranged at a small distance in the millimeter range to each other to allow a high heat density. After an identification of faulty conductors with the method according to the invention, there are certainly no defective conductors in a tested conductor arrangement.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Scheibe vorgeschlagen, das zumindest die folgenden Schritte umfasst:

  • A) Herstellen von Leiteranordnungen mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern mit einem hohen elektrischen Widerstand;
  • B) Identifizierung von fehlerhaften Leitern in den Leiteranordnungen mit dem Verfahren der vorstehend beschriebenen Art;
  • C) Aussortieren von defekten Leiteranordnungen;
  • D) Anbringen der Leiteranordnungen an Scheiben.
According to a further aspect, a method for producing a heatable pane is proposed which comprises at least the following steps:
  • A) producing conductor arrangements with at least two parallel-connected conductors with a high electrical resistance;
  • B) identifying faulty conductors in the conductor assemblies by the method of the type described above;
  • C) sorting out defective conductor arrangements;
  • D) Attach the conductor assemblies to disks.

Eine Leiteranordnung mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern mit einem hohen elektrischen Widerstand kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Es können Leiter in Form von Drähten zu parallelen Strukturen angeordnet und verlötet werden oder elektrisch leitende Beschichtungen in der gewünschten Form auf eine Trägerstruktur aufgetragen werden. Dabei können die Leiter über unterschiedliche Schaltungen parallel verschaltet werden. Die fertigen Leiteranordnungen werden anschließend mit dem Verfahren zur Identifikation von fehlerhaften Leitern überprüft. Sollte eine defekte Leiteranordnung erkannt werden, wird diese aussortiert und anschließend entweder recycelt und dem Herstellungsprozess erneut zugeführt, oder, wenn möglich, repariert bzw. nachgebessert. Die überprüften (und eventuell reparierten/nachgebesserten) Leitungsanordnungen werden schließlich an einer Scheibe angebracht, um eine Heizungsfunktionalität für die Scheibe bereitzustellen. Die Leitungsanordnungen können auf einer Scheibe befestigt und/oder in einer Scheibe eingebracht bzw. zwischen zwei Scheibenelementen verpresst werden. Mit diesem Herstellungsverfahren können beheizbare Scheiben hergestellt werden, bei denen die Leitungsanordnungen keine fehlerhaften Leitungen und somit keine verminderte bzw. ungleichmäßige Erwärmung aufweisen. Dies steigert die Qualität der beheizbaren Scheiben und kann den erzielbaren Preis für die beheizbare Scheibe, z. B. durch Gewährung einer Garantie auf die Beheizungsfunktionalität der Scheibe, steigern.A conductor arrangement with at least two parallel-connected conductors with a high electrical resistance can be done in various ways. It is possible to arrange and solder conductors in the form of wires to parallel structures or to apply electrically conductive coatings in the desired form to a carrier structure. The conductors can be connected in parallel via different circuits. The finished conductor arrangements are then checked with the method for identifying faulty conductors. If a defective conductor arrangement is detected, it is sorted out and then either recycled and fed back into the manufacturing process, or, if possible, repaired or repaired. The inspected (and eventually repaired / repaired) line assemblies are finally attached to a disk to provide heater functionality to the disk. The line arrangements can be mounted on a disk and / or introduced into a disk or pressed between two disk elements. With this manufacturing method heated disks can be produced in which the line assemblies have no faulty lines and thus no reduced or uneven heating. This increases the quality of the heated discs and can the price achievable for the heated disc, z. By granting a warranty on the heating functionality of the disc.

Die ebenfalls vorgeschlagene Vorrichtung ist zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern in einer Leiteranordnung mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern mit einem hohen elektrischen Widerstand eingerichtet. Die Vorrichtung umfasst eine Ansteuerung zur Generierung einer Wechselspannung UAC und zum Anlegen besagter Wechselspannung UAC an besagter Leiteranordnung. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Sensor zur Ermittlung einer Feldstärke Hges eines magnetischen Felds, resultierend aus besagter Wechselspannung UAC entlang der Querrichtung x der Leiteranordnung. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Auswertungseinrichtung zum Auswerten einer Amplitude einer gemessenen Feldstärke H und zur Identifikation fehlerhafter Leiter.The likewise proposed device is set up to identify faulty conductors in a conductor arrangement having at least two conductors with a high electrical resistance connected in parallel. The device comprises a drive for generating an AC voltage U AC and for applying said AC voltage U AC to said conductor arrangement. Furthermore, the device comprises a sensor for determining a field strength H ges of a magnetic field, resulting from said AC voltage U AC along the transverse direction x of the conductor arrangement. In addition, the device comprises an evaluation device for evaluating an amplitude of a measured field strength H and for identifying faulty conductors.

Um ein messbares magnetisches Feld um die einzelnen Leiter der Leiteranordnung zu erzeugen, kann die Spannung UAC von einer Ansteuerung generiert werden. Dabei kann mittels einer Spannungsquelle auch eine Wechselspannung mit der Frequenz f und der Amplitude U0 eingestellt werden. Die generierte Spannung UAC kann über geeignete Anschlüsse wie z. B. Stecker, Klemmen und dergleichen an die Leiteranordnung angelegt werden.In order to generate a measurable magnetic field around the individual conductors of the conductor arrangement, the voltage U AC can be generated by a control. In this case, by means of a voltage source and an alternating voltage with the frequency f and the amplitude U 0 can be adjusted. The generated voltage U AC can be connected via suitable connections such. As plugs, terminals and the like can be applied to the conductor arrangement.

Mittels eines Sensors kann die Feldstärke H eines magnetischen Feldes, wie bereits zuvor beschrieben, gemessen werden.By means of a sensor, the field strength H of a magnetic field, as already described above, are measured.

Die Auswertungseinrichtung kann die von dem Sensor ermittelte Messgröße, den Vorschub s und/oder die genaue Position des Sensors bzw. Leiters erfassen und die Amplitude der Messgröße analysieren. Die Auswertungseinrichtung kann ein Spannungsmessgerät umfassen, welches die Induktionsspannung Uind bzw. die Hall-Spannung UH des Sensors erfasst. Da eine Verringerung der Amplitude der Messgröße einer verringerten Feldstärke Hges in Querrichtung x entspricht, kann bei einem gewissen Abfall der Amplitude unterhalb eines festgelegten Grenzwerts ein fehlerhafter Leiter identifiziert werden. Umfasst die Auswertungseinrichtung dazu eine digitale Verarbeitungseinrichtung wie einen Mikrokontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein anwendungsspezifisches Standardprodukt (ASSP), eine Feld programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnung (FPGA) und dergleichen, muss eine Analog-zu-Digital-Wandlung (A/D) der Messwerte erfolgen. Diese kann durch einen geeigneten A/D-Wandler durchgeführt werden. Dazu wird das analoge Messsignal vom Sensor bzw. von dem Spannungsmessgerät mit einer gewissen Abtastrate abgetastet (diskretisiert) und je nach Auflösung des A/D-Wandlers in eine Folge binärer Größen umgewandelt (quantisiert). Das digitalisierte Messsignal kann dann von digitalen Schaltungen verarbeitet werden. Der A/D-Wandler kann ein separates Element oder in der Auswertungseinrichtung integriert sein. Es kann eine Fourier-Analyse des Messsignals, wie z. B. eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) zur Auswertung der Messgröße und Identifizierung von fehlerhaften Leitern durch die Auswertungseinrichtung erfolgen.The evaluation device can detect the measured variable determined by the sensor, the feed rate s and / or the exact position of the sensor or conductor and analyze the amplitude of the measured variable. The evaluation device may comprise a voltage measuring device which detects the induction voltage U ind or the Hall voltage U H of the sensor. Since a reduction of the amplitude of the measured variable corresponds to a reduced field strength H ges in the transverse direction x, a faulty conductor can be identified with a certain drop in the amplitude below a defined limit value. To this end, if the evaluation device comprises a digital processing device such as a microcontroller, an application-specific integrated circuit (ASIC), an application-specific standard product (ASSP), a field-programmable logic gate array (FPGA) and the like, an analog-to-digital Conversion (A / D) of the measured values. This can be done by a suitable A / D converter. For this purpose, the analog measuring signal is sampled (discretized) by the sensor or by the voltage measuring device at a certain sampling rate and, depending on the resolution of the A / D converter, converted into a sequence of binary variables (quantized). The digitized measurement signal can then be processed by digital circuits. The A / D converter may be a separate element or integrated in the evaluation device. It may be a Fourier analysis of the measurement signal, such. B. a fast Fourier transform (FFT) for the evaluation of the measured variable and identification of faulty ladders by the evaluation device.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst der Sensor eine Spule zur Messung einer Induktionsspannung Uind. Mit der Spule kann die Feldstärke Hges des magnetischen Felds der Leiteranordnung über die Induktionsspannung Uind, wie bereits zuvor beschrieben, bestimmt werden. Die Spule kann aus einer oder mehreren Windungen bestehen, wobei die Zahl der Windungen (Wicklungen) N proportional zur induzierten Spannung Uind ist. Uind = N dφ / dt In one embodiment of the device, the sensor comprises a coil for measuring an induction voltage U ind . With the coil, the field strength H ges of the magnetic field of the conductor arrangement via the induction voltage U ind , as already described above, be determined. The coil may consist of one or more turns, the number of turns (turns) N being proportional to the induced voltage U ind . U ind = N dφ / dt

Je größer die Fläche Aind der Spule ist, desto größer ist eine Induktivität der Spule und damit die induzierte Spannung Uind.The larger the area A ind of the coil, the greater is an inductance of the coil and thus the induced voltage U ind .

Figure DE102015108233A1_0008
Figure DE102015108233A1_0008

Dabei sind verschiedene geometrische Formen der Spulenfläche Aind möglich. Es kann eine kreisrunde, quadratische, ellipsenförmige, rechteckige oder sonstige Form verwendet werden, wobei eine langgestreckte rechteckige Form bevorzugt wird. Es können für die Windungen der Spule verschiedene Arten von Leitern, wie Drähte oder gedruckte Leiterbahnen, verwendet werden. Die Spulenleiter können aus einem elektrisch leitenden Stoff, wie einem Metall (Kupfer, Gold, Aluminium, Eisen, Platin, Silber, etc.), einer Metalllegierung (rotes Messing, etc.), einem hochdotierter Halbleiter u. ä. bestehen.Different geometric shapes of the coil surface A ind are possible. It may be a circular, square, elliptical, rectangular or other form may be used, with an elongated rectangular shape is preferred. Different types of conductors, such as wires or printed conductors, can be used for the turns of the coil. The coil conductors can be made of an electrically conductive material, such as a metal (copper, gold, aluminum, iron, platinum, silver, etc.), a metal alloy (red brass, etc.), a highly doped semiconductor u. Ä. exist.

Mit dem erfindungsgemäßen Sensor, umfassend eine Spule, kann auch eine geringe magnetische Feldstärke Hges aufgrund einer geringen angelegten Spannung UAC zum Schutz der Leiter vor Durchbrennen über eine gut messbare Induktionsspannung Uind zur Identifikation von fehlerhaften Leitern in der Leiteranordnung gemessen werden. Dies steigert die Qualität der bereitgestellten Leiteranordnungen.With the sensor according to the invention comprising a coil, even a low magnetic field strength H ges due to a low applied voltage U AC to protect the conductors from burning through a well-measured induction voltage U ind for the identification of faulty conductors in the conductor arrangement can be measured. This increases the quality of the ladder arrangements provided.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst der Sensor eine Hall-Sonde zur Messung einer Hall-Spannung UH. Mit der Hall-Sonde, die eine Messprobe umfasst, kann die Feldstärke Hges des magnetischen Felds der Leiteranordnung über die Hall-Spannung UH, wie bereits zuvor beschrieben, bestimmt werden. Das magnetische Feld muss dabei kein Wechselfeld sein. Die Messprobe der Hall-Sonde kann aus verschiedenen Materialien mit einer gewissen Ladungsträgerdichte wie Metallen, Legierungen, Halbleitern, etc. bestehen, wobei bevorzugt ein Material mit geringer Ladungsträgerdichte, z. B. ein Halbleitermaterial wie Silizium, Indiumantimonid, etc., verwendet wird, was einen hohen Hall-Koeffizienten KH bedingt. Je größer die Fläche AH der Messprobe, die von dem Magnetfeld der Leiteranordnung durchdrungen wird, bzw. die Dicke b der Messprobe ist, desto größer ist die messbare Hall-Spannung UN. UH = EHb AH = bh In one embodiment of the device according to the invention, the sensor comprises a Hall probe for measuring a Hall voltage U H. With the Hall probe comprising a measuring sample, the field strength H ges of the magnetic field of the conductor arrangement can be determined via the Hall voltage U H , as already described above. The magnetic field does not have to be an alternating field. The measuring sample of the Hall probe may consist of various materials with a certain charge carrier density such as metals, alloys, semiconductors, etc., wherein preferably a material with a low charge carrier density, for. As a semiconductor material such as silicon, indium antimonide, etc., is used, which causes a high Hall coefficient K H. The larger the area A H of the test sample penetrated by the magnetic field of the conductor arrangement or the thickness b of the test sample, the larger the measurable Hall voltage UN. U H = E H b A H = bh

Dabei ist b die Breite der Messprobe in der Richtung senkrecht zur Richtung des Messstroms Imess und senkrecht zum Magnetfeld und h die Länge der Messprobe in der Richtung des Messstroms Imess. Eine Erhöhung der Länge h der Messprobe erhöht nur den Widerstand für den Messstrom Imess und ist daher nicht von Vorteil, allerdings muss die Messprobe eine ausreichende Länge h besitzen, um zu gewährleisten, dass die Ladungsträger q bis an den Rand der Messprobe durch die Lorenzkraft FL abgelenkt werden, um das elektrisches Feld EH und somit eine abgreifbare Hall-Spannung UH zu erzeugen. Folglich ist es im Hinblick auf eine maximal messbare Hall-Spannung UH vorteilhaft, wenn die Hall-Sonde senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Längsrichtung y der Leiter mit dem Messstrom Imess bestromt wird und die Hall-Spannung senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zu der Richtung des Messstroms, also in Längsrichtung y der Leiter, abgegriffen wird. Zudem steigt die Hall-Spannung UH, wenn die Messprobe in Richtung des Magnetfelds eine möglichst geringe Dicke d aufweist.In this case, b is the width of the measurement sample in the direction perpendicular to the direction of the measurement current I mess and perpendicular to the magnetic field, and h is the length of the measurement sample in the direction of the measurement current I mess . An increase in the length h of the test sample only increases the resistance for the measurement current I mess and is therefore not advantageous, but the measurement sample must have a sufficient length h to ensure that the charge carriers q to the edge of the measurement sample by the Lorenz force F L are deflected to generate the electric field E H and thus a tapped Hall voltage U H. Consequently, it is advantageous in terms of a maximum measurable Hall voltage U H , when the Hall probe is energized perpendicular to the magnetic field and perpendicular to the longitudinal direction y of the conductor with the measuring current I mess and the Hall voltage perpendicular to the magnetic field and perpendicular to the Direction of the measuring current, ie in the longitudinal direction y of the conductor is tapped. In addition, the Hall voltage U H increases when the measurement sample in the direction of the magnetic field has the smallest possible thickness d.

Figure DE102015108233A1_0009
Figure DE102015108233A1_0009

Mit einem Sensor, umfassend eine Hall-Sonde, kann auch eine geringe magnetische Feldstärke Hges über eine gut messbare Hall-Spannung UH zur Identifikation von fehlerhaften Leitern in einer Leiteranordnung gemessen werden. Dies steigert die Qualität der bereitgestellten Leiteranordnungen.With a sensor comprising a Hall probe, a low magnetic field strength H ges can also be measured via a readily measurable Hall voltage U H for identifying faulty conductors in a conductor arrangement. This increases the quality of the ladder arrangements provided.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist der Sensor eine Länge von mindestens 80% [Prozent] der Länge der Leiter auf. Wie bereits erwähnt, kann der Sensor langgestreckt in der Längsrichtung y der Leiter ausgeführt sein, um die Messfläche Aind und damit die Amplitude der Messgröße (Induktionsspannung Uind) zu erhöhen. Dabei ist die Erhöhung der Amplitude am effektivsten, wenn der Sensor möglichst die gleiche Länge und bevorzugt zumindest 80% [Prozent] der Länge der Leiter der Leiteranordnung aufweist. Jedoch kann auch ein längerer oder kürzerer Sensor eingesetzt werden. Durch einen Sensor mit einer Messfläche einer Länge im Bereich der Leiter einer Leiteranordnung kann eine maximal messbare Amplitude der Messgröße erreicht werden und somit die Genauigkeit der Messung erhöht werden. Zudem kann für die Auswertungseinrichtung auf hochempfindliche und damit teure Messgeräte verzichtet werden. In one embodiment of the device, the sensor has a length of at least 80% [percent] of the length of the conductors. As already mentioned, the sensor can be designed to be elongated in the longitudinal direction y of the conductors, in order to increase the measurement area A ind and thus the amplitude of the measured variable (induction voltage U ind ). In this case, the increase in the amplitude is most effective if the sensor has as far as possible the same length and preferably at least 80% [percent] of the length of the conductors of the conductor arrangement. However, a longer or shorter sensor can also be used. By a sensor having a measuring surface of a length in the region of the conductor of a conductor arrangement, a maximum measurable amplitude of the measured variable can be achieved and thus the accuracy of the measurement can be increased. In addition, it is possible to dispense with highly sensitive and thus expensive measuring devices for the evaluation device.

Die nachfolgenden Figuren zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren technisches Umfeld. Diese Figuren dienen nur dem besseren Verständnis und sind in keiner Weise beschränkend für den Umfang der vorliegenden Erfindung auszulegen.The following figures show possible embodiments of the present invention and their technical environment. These figures are for convenience of understanding only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention in any way.

1 zeigt schematisch eine Leiteranordnung aus mehreren Leitern. 1 shows schematically a conductor arrangement of a plurality of conductors.

2 zeigt schematisch eine Spule zur Messung einer Induktionsspannung. 2 schematically shows a coil for measuring an induction voltage.

3 zeigt schematisch eine Hall-Sonde zur Messung einer Hall-Spannung. 3 schematically shows a Hall probe for measuring a Hall voltage.

4 bis 6 zeigen schematisch Schnitte durch Leiter von Leiteranordnungen. 4 to 6 schematically show sections through conductors of conductor assemblies.

7 zeigt schematisch einen Messaufbau zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern. 7 schematically shows a measurement setup for the identification of faulty ladders.

8 zeigt schematisch den Verlauf einer Messgröße eines Sensors bei einer beispielhaften Messung. 8th schematically shows the course of a measured variable of a sensor in an exemplary measurement.

9 zeigt schematisch die Erfassung eines fehlerhaften Leiters mittels der Modulationsanalyse. 9 schematically shows the detection of a faulty conductor by means of the modulation analysis.

In 1 ist schematisch eine Leiteranordnung 10 mit elektrisch parallelgeschalteten Leitern 11, die parallel zueinander angeordnet sind, dargestellt. An der Leiteranordnung 10 ist eine Spannung UAC 12 angelegt. Eine Querrichtung x 13 verläuft senkrecht zu einer Längsrichtung y 14, in welcher sich die Leiter erstrecken. Solch eine Leiteranordnung 10 kann als Wärmequelle für eine beheizbare Scheibe dienen. Dabei können die Leiter 11 Kupferbeschichtungen sein, die auf eine Trägerstruktur (nicht dargestellt) aufgebracht sind. Die Kontaktierung der einzelnen Leiter kann auf der Trägerstruktur als Beschichtung oder extern erfolgen. Der Durchmesser der Leiter 11 beträgt 25 μm und der Abstand der Leiter 11 zueinander beträgt 2 mm. Die Leiter können, sobald sie in einer Scheibe zwischen zwei Scheibenelementen verpresst sind, mit 12 V Spannung beaufschlagt werden, um Joule'sche Wärme zu erzeugen, mit welcher die Scheibe beispielsweise enteist werden kann.In 1 is schematically a conductor arrangement 10 with electrically parallel conductors 11 , which are arranged parallel to each other, shown. At the conductor arrangement 10 is a voltage U AC 12 created. A transverse direction x 13 is perpendicular to a longitudinal direction y 14 in which the conductors extend. Such a ladder arrangement 10 can serve as a heat source for a heated disc. This can be the ladder 11 Be copper coatings, which are applied to a support structure (not shown). The contacting of the individual conductors can take place on the carrier structure as a coating or externally. The diameter of the ladder 11 is 25 μm and the distance between the conductors 11 each other is 2 mm. The conductors, once compressed in a disk between two disk elements, can be energized with 12V voltage to produce Joule heat, which, for example, can de-ice the disk.

2 zeigt schematisch eine Spule 20 mit einer Windung 21, in der eine Induktionsspannung Uind 22 durch ein magnetisches Feld 15 mit der Feldstärke Hges der Leiteranordnung 10 induziert wird. Das magnetische Feld 15 verläuft parallel zu der Querrichtung x 13 und einer Ebene, die von der Querrichtung x 13 und der Längsrichtung y 14 aufgespannt wird. Die Spule 20 ist mit ihrer Spulenfläche Aind senkrecht zu dem Magnetfeld 15 ausgerichtet, um eine maximal mögliche Induktionsspannung Uind 22 zu induzieren. Die Induktionsspannung Uind 22 würde mit einer steigenden Anzahl N an Windungen 21 linear ansteigen. 2 schematically shows a coil 20 with one turn 21 in which an induction voltage U ind 22 through a magnetic field 15 with the field strength H ges of the conductor arrangement 10 is induced. The magnetic field 15 runs parallel to the transverse direction x 13 and a plane extending from the transverse direction x 13 and the longitudinal direction y 14 is spanned. The sink 20 is with its coil area A ind perpendicular to the magnetic field 15 aligned to a maximum possible induction voltage U ind 22 to induce. The induction voltage U ind 22 would be with an increasing number N of turns 21 increase linearly.

In 3 ist eine Hall-Sonde 30 in dem magnetischen Feld 15 schematisch dargestellt. Die Messprobe ist aus Indiumantimonid. Ladungsträger 31 werden durch das magnetische Feld 15, welches parallel zur Querrichtung x 13 verläuft, abgelenkt. Die abgelenkten Ladungsträger 31 verursachen eine Hall-Spannung UH 32, welche an einem unteren und an einem oberen Ende der Messprobe der Hall-Sonde 30 in der Längsrichtung y 14 abgegriffen wird. Der hier schematisch dargestellte Ladungsträger 31 ist ein Elektron, das sich entgegen der technischen Stromrichtung 33 des elektrischen Messstroms Imess, welcher senkrecht zur Querrichtung x 13 und Längsrichtung y 14 verläuft, in einer Richtung 34 bewegt. Dabei erfährt der Ladungsträger 31 eine Lorenzkraft FL 35, welche diesen auf einer Bahn 36 nach oben in der Längsrichtung y 14 ablenkt. Allerdings werden auch Löcher (nicht dargestellt), die sich in der technischen Stromrichtung 33 bewegen, durch eine Lorenzkraft 35 abgelenkt, jedoch in entgegengesetzter Richtung.In 3 is a Hall probe 30 in the magnetic field 15 shown schematically. The sample is made of indium antimonide. charge carrier 31 be through the magnetic field 15 which is parallel to the transverse direction x 13 runs, distracted. The deflected charge carriers 31 cause a Hall voltage U H 32 , which at a lower and at an upper end of the measuring probe of the Hall probe 30 in the longitudinal direction y 14 is tapped. The charge carrier shown schematically here 31 is an electron that opposes the technical current direction 33 the electrical measuring current I mess , which perpendicular to the transverse direction x 13 and longitudinal direction y 14 runs, in one direction 34 emotional. The charge carrier experiences this 31 a Lorenz force F L 35 This one on a train 36 upwards in the longitudinal direction y 14 distracting. However, holes (not shown), which are in the technical current direction 33 move, by a Lorenz force 35 distracted, but in the opposite direction.

4 zeigt einen Schnitt durch die Leiter 11 der Leiteranordnung 10, in denen ein Strom IAC 16 aufgrund der Spannung UAC 12 fließt. Um jeden einzelnen der Leiter 11 bildet sich ein magnetisches Feld 17 aus. Die einzelnen magnetischen Felder 17 überlagern sich zu einem magnetischen Feld 15 der Leiteranordnung 10. Dabei ist das Feld 15 im Wesentlichen ellipsenförmig, wobei isometrische Linien gleicher Feldstärke Hges parallel zu der Ebene, welche von der Querrichtung x 13 und Längsrichtung y 14 aufgespannt wird, verlaufen. Die Feldstärke Hges des Magnetfelds 15 kann mit einem Sensor 40, der einem Vorschub 41 parallel zur Querrichtung x 13 unterliegt, gemessen werden. 4 shows a section through the ladder 11 the conductor arrangement 10 in which a current I AC 16 due to the voltage U AC 12 flows. To each one of the ladder 11 a magnetic field is formed 17 out. The individual magnetic fields 17 overlap to a magnetic field 15 the conductor arrangement 10 , This is the field 15 substantially elliptical, wherein isometric lines of equal field strength H ges parallel to the plane, which of the transverse direction x 13 and longitudinal direction y 14 is stretched, run. The field strength H ges of the magnetic field 15 can with a sensor 40 that's a feed 41 parallel to the transverse direction x 13 subject to be measured.

In 5 ist schematisch ein Schnitt durch die Leiter 11 der Leiteranordnung 10, in denen der Strom IAC 16 aufgrund der Spannung UAC 12 fließt, dargestellt, wobei in einem fehlerhaften Leiter 18 kein Strom IAC 16 fließt. Das magnetische Feld 15 der Leiteranordnung 10 weist daher eine Verbiegung 19 (Delle) über dem fehlerhaften Leiter 18 auf. Da der fehlerhafte Leiter 18 nicht zu dem Feld 15 beiträgt, sind die isometrischen Linien gleicher Feldstärke Hges über dem fehlerhaften Leiter 18 auf die Leiteranordnung 10 zu verbogen. Der Sensor 40 misst beim Vorschub in der Richtung 41 eine Messgröße mit konstanter Amplitude, bis der in die Nähe des fehlerhaften Leiters 18 gelangt. Dort sinkt die Amplitude der Messgröße ab, bis der Sensor direkt über dem fehlerhaften Leiter 18 positioniert ist, wo er eine minimale Amplitude der Messgröße aufgrund des dort am stärksten verbogenen Felds 15 misst. Danach steigt die Amplitude der Messgröße wieder an, bis der Sensor den nächsten stromführenden Leiter 11 in der Richtung des Vorschubs 41 erreicht, wo die Amplitude wieder den konstanten Wert vor dem fehlerhaften Leiter 18 erreicht.In 5 is a schematic section through the ladder 11 the conductor arrangement 10 in which the current I AC 16 due to the voltage U AC 12 flows, being shown, being in a faulty conductor 18 no current I AC 16 flows. The magnetic field 15 the conductor arrangement 10 therefore has a bending 19 (Dent) over the faulty conductor 18 on. Because the faulty conductor 18 not to the field 15 contributes, the isometric lines of equal field strength are H ges above the faulty conductor 18 on the conductor arrangement 10 too bent. The sensor 40 Measures at the feed in the direction 41 a constant amplitude measure until near the faulty conductor 18 arrives. There, the amplitude of the measured variable decreases until the sensor is directly above the faulty conductor 18 is positioned where it has a minimum amplitude of the measured variable due to the most bent field there 15 measures. Thereafter, the amplitude of the measured variable increases again until the sensor is the next current-carrying conductor 11 in the direction of the feed 41 reaches where the amplitude returns to the constant value before the faulty conductor 18 reached.

6 zeigt schematisch analog zu 5 einen Schnitt durch die Leiter 11 der Leiteranordnung 10, in denen der Strom IAC 16 aufgrund der Spannung UAC 12 fließt, wobei hier mehrere fehlerhafte Leiter 18 keinen Strom IAC 16 führen. Daher ist die Verbiegung 19 des magnetischen Felds 15 noch stärker, wobei der Sensor 40 genau zwischen den beiden fehlerhaften Leitern 18 in der Mitte die geringste Amplitude der Messgröße misst. 6 shows schematically analogous to 5 a section through the ladder 11 the conductor arrangement 10 in which the current I AC 16 due to the voltage U AC 12 flows, with several faulty ladder here 18 no current I AC 16 to lead. Therefore, the bend 19 of the magnetic field 15 even stronger, the sensor 40 right between the two faulty ladders 18 measures the lowest amplitude of the measured variable in the middle.

In 7 ist eine Vorrichtung 100 nach Art eines Messaufbaus zur Identifikation von fehlerhaften Leitern 18 in einer Leiteranordnung 10 schematisch dargestellt. Der Sensor 40 ist hier langgestreckt ausgeführt, so dass eine Spule in dem Sensor 40, in welcher eine Induktionsspannung Uind induziert wird, im Wesentlichen die gleiche Länge aufweist wie die Leiter 11. Dadurch wird die Fläche Aind der Spule, die von dem magnetischen Feld 15 der Leiteranordnung 10 durchsetzt wird, und somit die Amplitude der messbaren Induktionsspannung Uind maximiert. Der Sensor 40 wird entlang des Vorschubs 41 mit einer Vorschubgeschwindigkeit vV über die Leiteranordnung 10, welche als eine Beschichtung auf einem ersten Scheibenelement 51 einer beheizbaren Scheibe 50 aufgebracht ist, verschoben. Eine Ansteuerung 60, die eine Spannungsquelle umfasst, erzeugt eine Spannung UAC 12, die über Klemmen (nicht dargestellt) an die Leiteranordnung 10 angelegt wird. Dabei ist die Amplitude der Wechselspannung U0 2 V groß, um ein Durchbrennen der Leiter 11 zu verhindern. Es werden Schwankungen in der Amplitude der Induktionsspannung Uind 22, die von dem magnetischen Feld 15 aufgrund der Wechselspannung UAC 12 in der Spule des Sensors 40 induziert werden, bezüglich des Vorschubs 41 von einer Auswertungseinrichtung 70 in Form einer ASIC erfasst und ausgewertet. Dabei können fehlerhafte Leiter 18, die keinen oder einen zu geringen oder zu großen Strom IAC führen, identifiziert werden. Eine Steuerung 80 in Form eines Programms eines Computers entscheidet dann, ob die fehlerhaften Leiter 18 die Beheizungsfunktionalität der Scheibe 50 zu stark stören und daher die Leiteranordnung 10 repariert werden muss. Ist die Leiteranordnung 10 nicht defekt oder repariert worden, dann wird ein zweites Scheibenelement 52 über dem ersten Scheibenelement 51 positioniert und mit diesem verpresst, sodass die Leiteranordnung 10 innerhalb der fertigen beheizbaren Scheibe 50 angeordnet ist. Im verpressten Zustand können die Leiter 11 eine höhere Spannung (> 12 V [Volt]) als im unverpressten Zustand aushalten ohne durchzubrennen, da die entstehende Joule'sche Wärme von den Scheibenelementen schnell abgeführt wird.In 7 is a device 100 in the manner of a measurement setup for the identification of faulty conductors 18 in a ladder arrangement 10 shown schematically. The sensor 40 is executed here elongated, leaving a coil in the sensor 40 , in which an induction voltage U ind is induced, has substantially the same length as the conductors 11 , This will cause the area A ind of the coil, that of the magnetic field 15 the conductor arrangement 10 is interspersed, and thus maximizes the amplitude of the measurable induction voltage U ind . The sensor 40 will be along the feed 41 at a feed rate v V across the conductor assembly 10 which acts as a coating on a first disk element 51 a heated disc 50 is upset, moved. A control 60 , which includes a voltage source, generates a voltage U AC 12 connected to the conductor arrangement via terminals (not shown) 10 is created. In this case, the amplitude of the alternating voltage U 0 2 V is large, to burn through the head 11 to prevent. There are fluctuations in the amplitude of the induction voltage U ind 22 that from the magnetic field 15 due to the AC voltage U AC 12 in the coil of the sensor 40 be induced with respect to the feed 41 from an evaluation device 70 recorded and evaluated in the form of an ASIC. This can be faulty ladder 18 , which cause no or too low or too high current I AC , are identified. A controller 80 in the form of a program of a computer then decides whether the faulty ladder 18 the heating functionality of the disk 50 too disturbing and therefore the conductor arrangement 10 needs to be repaired. Is the ladder arrangement 10 not defective or repaired, then becomes a second disc element 52 over the first disc element 51 positioned and pressed with this, so the conductor assembly 10 within the finished heated disc 50 is arranged. In the pressed state, the conductors can 11 a higher voltage (> 12 V [volts]) than in the unpressed state without burn through, since the resulting Joule heat is dissipated by the disc elements quickly.

8 zeigt schematisch einen Verlauf einer Messgröße, eine Messkurve 90, eines Sensors 40. Hier ist die Messgröße eine Induktionsspannung Uind und auf der Ordinate abgetragen. Die Induktionsspannung wird entlang eines Vorschubs s gemessen, welcher auf der Abszisse abgetragen ist. Die Induktionsspannung Uind ist proportional zur Feldstärke Hges einer Leiteranordnung 10, die mit dem Sensor 40 zur Identifikation von fehlerhaften Leitern vermessen wird. Solange sich die Induktionsspannung, also die Messgröße im Allgemeinen, zwischen zwei Grenzwerten, einem unteren Grenzwert Umin und einem oberen Grenzwert Umax befindet, ist das magnetische Feld homogen und die überfahrenen Leiter 11 der Leiteranordnung 10 sind fehlerfrei. Die Schwankungen zwischen den beiden Grenzwerten treten durch Störungen und Rauschen aus der Umgebung auf und können durch Filterverfahren klein gehalten werden. Bei einem Minimum 91, das unterhalb des unteren Grenzwerts Umin liegt, ist die Feldstärke Hges der Leiteranordnung 10 so stark verzerrt, dass ein oder mehrere fehlerhafte Leiter 18 vorliegen müssen. Die Anzahl der fehlerhaften Leiter 18 ergibt sich aus dem Wert der Induktionsspannung Uind im Minimum 91 und aus der Breite des Minimums 91. Durch den Ort 92 des Minimums kann der oder die fehlerhaften Leiter 18 in der Leiteranordnung genau lokalisiert werden. Da es sich um ein Minimum 91 handelt, liegen ein oder mehrere fehlerhafte Leiter 18 vor, die keinen oder einen zu geringen Strom führen, was auf eine Fehlkontaktierung oder einen zu geringen Durchmesser hinweist. Bei einem Maximum 93, das oberhalb des oberen Grenzwerts Umax liegt, führen der oder die identifizierten fehlerhaften Leiter 18 einen zu großen Strom (z. B. zu dicke Beschichtung oder zu großer Durchmesser des Drahts). Auch hier erfolgt die Lokalisierung analog zum Minimum 91 über den Ort 94 des Maximums und die Breite sowie den Wert des Maximums 93. 8th schematically shows a course of a measured variable, a measurement curve 90 , a sensor 40 , Here, the measured variable is an induction voltage U ind and plotted on the ordinate. The induction voltage is measured along a feed rate s, which is plotted on the abscissa. The induction voltage U ind is proportional to the field strength H ges of a conductor arrangement 10 that with the sensor 40 is measured to identify faulty conductors. As long as the induction voltage, ie the measured quantity in general, is between two limit values, a lower limit value U min and an upper limit value U max , the magnetic field is homogeneous and the conductors run over 11 the conductor arrangement 10 are error free. The fluctuations between the two limit values occur due to disturbances and noise from the environment and can be kept small by filtering methods. At a minimum 91 , which is below the lower limit value U min , is the field strength H ges of the conductor arrangement 10 so heavily distorted that one or more faulty ladder 18 must be present. The number of faulty conductors 18 results from the value of the induction voltage U ind in the minimum 91 and from the width of the minimum 91 , Through the place 92 of the minimum may be the faulty conductor (s) 18 be accurately located in the conductor arrangement. Since it is a minimum 91 is one or more faulty conductors 18 that cause no or too little current, indicating a faulty contact or too small a diameter. At a maximum 93 , which is above the upper limit U max , lead the identified one or more errors ladder 18 too much current (eg too thick coating or too large a diameter of the wire). Again, the localization is analogous to the minimum 91 over the place 94 of the maximum and the width as well as the value of the maximum 93 ,

9 veranschaulicht exemplarisch und schematisch, wie fehlerhafte Leiter 18 im Nahbereich mittels einer Modulation des elektrischen Feldes 15, 18 ermittelt werden können, vgl. Messkurven 90. Es ist anhand drei Messungen dargestellt, wie sich das Messergebnis mit der Entfernung 95 verändert, wobei sich im Nahbereich eine signifikante Modulation der Feldstärke Hges der Leiteranordnung 10 detektieren lässt. Nah an den Leitern 11 (z. B. in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm [Millimeter], aber abhängig vom Abstand der Leiter zueinander) kann das magnetische Feld 17, 15 eine starke Modulation (z. B. mittlere magnetische Flussdichte; [TESLA]) aufweisen, die detektiert werden kann. Die ausgewiesenen Abweichungen (Extremum bzw. Peak bzw. Minimum – siehe gestrichelte Linie) von der zu erwartenden Modulation einer intakten Leiteranordnung 10 (siehe durchgezogene Linie) können dazu herangezogen werden, auf fehlerhafte Leiter 18 zurückzuschließen und diese genau zu lokalisieren (am Ort des Minimums 91). 9 illustrates exemplarily and schematically how faulty conductors 18 in the near range by means of a modulation of the electric field 15 . 18 can be determined, cf. traces 90 , It is illustrated by three measurements, how the measurement result with the distance 95 changed, wherein in the vicinity of a significant modulation of the field strength H ges of the conductor arrangement 10 can detect. Close to the ladders 11 (For example, in a range of 0.5 to 2.0 mm [millimeters], but depending on the distance between the conductors to each other), the magnetic field 17 . 15 have a strong modulation (eg, mean magnetic flux density [TESLA]) that can be detected. The reported deviations (extremum or peak or minimum - see dashed line) from the expected modulation of an intact conductor arrangement 10 (see solid line) can be used to faulty ladder 18 close back and locate them exactly (at the location of the minimum 91 ).

Bei den Richtungsangaben in der vorangegangenen Beschreibung spielt es keine Rolle, ob die angegebenen Richtungen bzw. Bewegungen in mathematisch positivem oder negativem Sinn bezüglich der übrigen Richtungen bzw. Bewegungen oder bezüglich eines globalen kartesischen Koordinatensystems verlaufen bzw. erfolgen.In the directional statements in the preceding description, it does not matter whether the specified directions or movements take place in a mathematically positive or negative sense with respect to the other directions or movements or with respect to a global Cartesian coordinate system.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Leiteranordnungconductor arrangement
1111
Leiterladder
1212
Spannung UAC Voltage U AC
1313
Querrichtung xTransverse direction x
1414
Längsrichtung yLongitudinal direction y
1515
magnetisches Feld der Leiteranordnungmagnetic field of the conductor arrangement
1616
Strom IAC Current I AC
1717
magnetisches Feld der einzelnen Leitermagnetic field of the individual conductors
1818
fehlerhafter Leiterfaulty conductor
1919
Verbiegung des magnetischen GesamtfeldsBending of the total magnetic field
2020
SpuleKitchen sink
2121
Windungconvolution
2222
Induktionsspannung Uind Induction voltage U ind
3030
Hall-SondeHall probe
3131
Ladungsträgercharge carrier
3232
Hall-Spannung UH Hall voltage U H
3333
Messstrom Imess Measuring current I mess
3434
Richtungdirection
3535
Lorenzkraft FL Lorenz force F L
3636
Bahntrain
4040
Sensorsensor
4141
Vorschubfeed
5050
Scheibedisc
5151
erste Scheibenkomponentefirst disk component
5252
zweite Scheibenkomponentesecond pulley component
6060
Ansteuerungcontrol
7070
Auswertungseinrichtungevaluation device
8080
Steuerungcontrol
9090
Messkurvemeasured curve
9191
Minimumminimum
9292
Ort des MinimumsLocation of the minimum
9393
Maximummaximum
9494
Ort des MaximumsPlace of the maximum
9595
Entfernungdistance
100100
Vorrichtungcontraption

Claims (12)

Verfahren zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern (11) in einer Leiteranordnung (10) mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern (11), zumindest umfassend die Schritte: a) Anlegen einer Spannung, UAC, an die Leiteranordnung (10), um ein magnetisches Feld (15, 17) zu erzeugen; b) Messen einer Feldstärke, H, des magnetischen Felds (15, 17) entlang einer Querrichtung x der Leiteranordnung (10); c) Auswerten einer Amplitude der gemessenen Feldstärke, um fehlerhafte Leiter (11) zu identifizieren.Method for identifying faulty ladders ( 11 ) in a conductor arrangement ( 10 ) with at least two parallel conductors ( 11 ), at least comprising the steps of: a) applying a voltage, U AC , to the conductor arrangement ( 10 ) to a magnetic field ( 15 . 17 ) to create; b) measuring a field strength, H, of the magnetic field ( 15 . 17 ) along a transverse direction x of the conductor arrangement ( 10 ); c) evaluating an amplitude of the measured field strength to detect faulty conductors ( 11 ) to identify. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in Schritt a) angelegte Spannung, UAC, eine Amplitude, U0 von weniger als 10 V aufweist.The method of claim 1, wherein the voltage applied in step a), U AC , has an amplitude, U o of less than 10V. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt b) die Feldstärke über eine Induktionsspannung, Uind gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) the field strength via an induction voltage, U ind is measured. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt b) die Feldstärke über eine Hall-Spannung, UH gemessen wird.Method according to claim 1 or 2, wherein in step b) the field strength is measured via a Hall voltage, U H. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt a) als Spannung UAC eine Wechselspannung mit einer Frequenz f von weniger als 10 MHz angelegt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step a) as the voltage U AC an AC voltage having a frequency f of less than 10 MHz is applied. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt b) die Feldstärke, H über mindestens 80% einer Länge der Leiteranordnung (10) in einer Längsrichtung y gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) the field strength, H over at least 80% of a length of the conductor arrangement ( 10 ) is measured in a longitudinal direction y. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt b) eine Messgröße gefiltert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) a measured variable is filtered. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei in Schritt b) die Messung mit einer Vorschubgeschwindigkeit vV von weniger als 20 cm/s entlang der Leiteranordnung (10) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) the measurement is carried out at a feed rate v V of less than 20 cm / s along the conductor arrangement ( 10 ) he follows. Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Scheibe (50), zumindest umfassend die Schritte: A) Herstellen einer Leiteranordnung (10) mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern (11); B) Identifizierung von fehlerhaften Leitern (11) in der Leiteranordnung (10) mit dem Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche; C) Aussortieren von defekten Leiteranordnungen (10); D) Verpressen der Leiteranordnungen (10) zwischen einer ersten Scheibenkomponente (51) und einer zweiten Scheibenkomponente (52).Method for producing a heatable pane ( 50 ), at least comprising the steps: A) producing a conductor arrangement ( 10 ) with at least two parallel conductors ( 11 ); B) Identification of faulty ladders ( 11 ) in the conductor arrangement ( 10 ) with the method according to any one of the preceding claims; C) sorting out defective conductor arrangements ( 10 ); D) pressing the conductor arrangements ( 10 ) between a first disk component ( 51 ) and a second disk component ( 52 ). Vorrichtung (100), eingerichtet zur Identifizierung von fehlerhaften Leitern (18) in einer Leiteranordnung (10) mit mindestens zwei parallelgeschalteten Leitern (11), umfassend: – eine Ansteuerung (60) zur Generierung einer Wechselspannung, UAC, und zum Anlegen besagter Wechselspannung, UAC, an besagter Leiteranordnung (10); – einen Sensor (40) zur Ermittlung einer Feldstärke, H, eines magnetischen Felds (15, 17), resultierend aus besagter Wechselspannung, UAC, entlang einer Querrichtung x der Leiteranordnung (10); – eine Auswertungseinrichtung (70) zum Auswerten einer Amplitude der gemessenen Feldstärke, H, und zur Identifikation fehlerhafter Leiter (18).Contraption ( 100 ) set up to identify faulty ladders ( 18 ) in a conductor arrangement ( 10 ) with at least two parallel conductors ( 11 ), comprising: - a control ( 60 ) for generating an alternating voltage, U AC , and for applying said alternating voltage, U AC , to said conductor arrangement ( 10 ); A sensor ( 40 ) for determining a field strength, H, of a magnetic field ( 15 . 17 ), resulting from said alternating voltage, U AC , along a transverse direction x of the conductor arrangement ( 10 ); An evaluation device ( 70 ) for evaluating an amplitude of the measured field strength, H, and for identifying faulty conductors ( 18 ). Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei der Sensor (40) eine Spule (20) zur Messung einer Induktionsspannung, Uind, oder eine Hall-Sonde (30) zur Messung einer Hall-Spannung, UH, umfasst.Contraption ( 100 ) according to claim 10, wherein the sensor ( 40 ) a coil ( 20 ) for measuring an induction voltage, U ind , or a Hall probe ( 30 ) for measuring a Hall voltage, U H. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Sensor (40) eine Länge von mindestens 80% der Länge der Leiter (11) aufweist.Device according to claim 10 or 11, wherein the sensor ( 40 ) a length of at least 80% of the length of the ladder ( 11 ) having.
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