DE102017111273B3

DE102017111273B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Überprüfen von Datenleitungen in Kabelbäumen und Herstellungsverfahren für in einem Kabelbaum angeordnete Datenleitungen

Info

Publication number: DE102017111273B3
Application number: DE102017111273.1A
Authority: DE
Inventors: Armin Zier
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2037-05-24

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zum Überprüfen von in einem Kabelbaum (105) angeordneten Datenleitungen (103) beschrieben, die eine Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) zum Erzeugen von veränderbaren Hochfrequenz-Signalen, eine Antenne (121), eine Messvorrichtung (123) zum Messen von Signalen, die durch elektromagnetische Felder hervorgerufen werden, die durch die Hochfrequenz-Signale bewirkt werden, sowie eine Auswertungsvorrichtung (127) zum Auswerten der Signale und zum Beurteilen eines Fehlerzustands der Datenleitungen (103) des Kabelbaums (105) durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen (103) gemessen würden, aufweist. Die Vorrichtung (100) ist so gestaltet, dass beim Überprüfen mehrere Datenleitungen (103) des Kabelbaums (105) mit der Vorrichtung (100) verbunden sind, sodass mehrere Datenleitungen (103) gleichzeitig überprüfbar sind. Es wird ferner ein Verfahren zum gleichzeitigen Überprüfen mehrerer in einem Kabelbaum (105) angeordneten Datenleitungen (103) beschrieben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen und ein Herstellungsverfahren für in einem Kabelbaum angeordnete Datenleitungen.
Kabelbäume, beispielsweise die Kabelbäume von Kraftfahrzeugen, enthalten eine Vielzahl von Datenleitungen, beispielsweise analoge Steuerleitungen und digitale Steuerleitungen wie Ethernet-Datenleitungen oder Fahrzeugbussysteme wie CAN oder Flexray. Die Datenleitungen der Kabelbäume müssen vor dem Einbau in ein Fahrzeug getestet werden, um zu vermeiden, dass fehlerhafte Datenleitungen erst nach dem Einbau des Kabelbaums in ein Fahrzeug erkannt werden. Dabei ist auch die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu überprüfen. Dafür werden die Leitungen mit Hochfrequenz-Signalen mit genau definierten Hochfrequenz-Pegeln beaufschlagt, wobei die Frequenzen und/oder Pegel der Hochfrequenz-Signale variiert werden. Bei fehlerhaften Leitungen oder fehlerhaften Verbindungen wird ein erhöhtes elektromagnetisches Feld erzeugt oder aufgenommen. Dabei wird bei den bekannten Prüfverfahren jede Leitung einzeln gemessen. Bei der Messung jeder einzelnen Leitung wird der gesamte Frequenzbereich in kleinen Schritten abgetastet. Die einzelnen Leitungen müssen dabei über Hochfrequenz-Umschalter sequentiell auf die Messanordnung geschaltet werden. Dadurch sind für das Prüfen der Datenleitung ein hoher Zeitaufwand und eine umfangreiche Messausrüstung erforderlich.
Die US-Patentanmeldung US 5 701 082 beschreibt eine Vorrichtung zum Testen elektromagnetischer Beeinflussung von Leitungen oder Leitungssätzen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen und ein Herstellungsverfahren für in einem Kabelbaum angeordnete Datenleitungen bereitzustellen, mit denen die erforderliche Prüfzeit verkürzt werden kann, und mit denen die für die Prüfung erforderliche Messausrüstung vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zum Überprüfen von in einem Datenkabelbaum angeordneten Datenleitungen mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 10 sowie ein Herstellungsverfahren für in einem Kabelbaum angeordnete Datenleitungen mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen weist eine Hochfrequenz-Signalquelle zum Erzeugen von veränderbaren Hochfrequenz-Signalen, mehrere Antennen, eine Messvorrichtung zum Messen von Signalen, die durch die Hochfrequenz-Signale bewirkte elektromagnetische Felder hervorgerufen werden, sowie eine Auswertungsvorrichtung zum Auswerten der Signale und zum Beurteilen eines Fehlerzustands der Datenleitung des Kabelbaums auf. Das Beurteilen eines Fehlerzustands der Datenleitung des Kabelbaums erfolgt in der Auswertungsvorrichtung durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen gemessen würden. Die Vorrichtung ist dabei so gestaltet, dass beim Überprüfen mehrere Datenleitungen des Kabelbaums mit der Vorrichtung verbunden sind, sodass mehrere Datenleitungen gleichzeitig überprüfbar sind.
Mittels der Hochfrequenz-Signalquelle werden die Hochfrequenz-Signale erzeugt, die zum Überprüfen der Datenleitungen verwendet werden. Die Hochfrequenz-Signalquelle kann als eine einzige Signalquelle ausgestaltet sein, oder aus mehreren, auch räumlich voneinander getrennten Baugruppen bestehen. Die erzeugten Signale sind dabei in ihrer Frequenz veränderbar, sodass die Leitungen mit genau definierten Hochfrequenz-Pegeln bei verschiedenen Frequenzen beaufschlagt werden können. Dabei können die Hochfrequenz-Signale ein kontinuierliches, aus unterschiedlichen Teilsignalen zusammengesetztes Signal darstellen. Auch können sich beispielsweise in der Frequenz verschiedene Signale überlagert und zu einem Signal kombiniert werden. So können unterschiedliche EMV-Aspekte parallel oder kurz hintereinander getestet werden.
Eine Antenne kann elektromagnetische Felder empfangen oder aussenden. Die empfangenen oder ausgesendeten elektromagnetischen Felder werden dabei durch die Hochfrequenz-Signale der Hochfrequenz-Signalquelle hervorgerufen. Die Antenne kann entweder als Sendevorrichtung dienen, die beim Prüfvorgang elektromagnetische Felder, die durch die Hochfrequenz-Signale hervorgerufen werden, aussendet, oder als Empfangsvorrichtung, die elektromagnetische Felder empfängt, die von den Datenleitungen als Reaktion auf die, in die Datenleitungen eingespeisten, Hochfrequenz-Signale ausgestrahlt werden, und diese elektromagnetischen Felder in messbare Antennensignale umwandelt.
Die Signale, die durch die elektromagnetischen Felder hervorgerufen werden, die durch die Hochfrequenz-Signale verursacht werden, werden mit der Messvorrichtung gemessen. Dabei kann die Messvorrichtung die von elektromagnetischen Feldern in der Antenne hervorgerufenen Signale, von elektromagnetischen Feldern in den Datenleitungen hervorgerufene Signale oder beides messen. So können die Signale in der Messvorrichtung digitalisiert werden, um sie mittels der Auswertungsvorrichtung einfach auswerten zu können.
Die Auswertungsvorrichtung wertet die Signale aus und stellt anhand der ausgewerteten Signale fest, ob die Datenleitungen des Kabelbaums fehlerhaft oder fehlerfrei sind. Dabei vergleicht sie die gemessenen Signale mit Signalen, die bei fehlerfreien Datenleitungen gemessen wurden, und die als Referenzsignale dienen. Alternativ kann es sich bei den Referenzsignalen auch um berechnete Signale handeln, die beispielsweise mittels einer Modellrechnung oder einer Simulation erzeugt wurden. Alternativ zur Auswertung mittels Vergleich können auch die gemessenen Signale direkt ausgewertet werden, wie beispielsweise das Freqenzspektrum der gemessenen Signale oder Signalspitzen. Dies kann mit Schwellwerten oder Referenzsignalen einfach verglichen werden.
Beim Überprüfungsvorgang werden mehrere Datenleitungen des Kabelbaums mit der Vorrichtung zum Überprüfen verbunden. Dabei kann es sich um eine Teilmenge der Datenleitungen im Kabelbaum handeln (beispielsweise nur die Ethernet-Datenleitungen), oder auch um alle Datenleitungen des Kabelbaums. Insbesondere vorteilhaft können alle Datenleitungen eines Kabelbaums gleichzeitig mit der Vorrichtung verbunden sein und somit parallel getestet werden. Dadurch kann die Prüfzeit erheblich verkürzt werden, beziehungsweise kann die Prüfzeit von der Anzahl der zu überprüfenden Datenleitungen unverändert bleiben.
Eine im Sinne der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass nicht nur einzelne Datenleitungen nacheinander, sondern mehrere oder alle Datenleitungen im Kabelbaum gleichzeitig überprüft werden können. Dadurch ist die Überprüfung der Datenleitungen mit einem Prüfschritt möglich, wodurch die Prüfzeit erheblich verkürzt wird. Die Überprüfung mehrerer Datenleitungen erfolgt gleichzeitig unter Variation der Frequenzen des Hochfrequenz-Signals. Vorteilhaft kann ebenso ein Hochfrequenzsignal mit einer Vielzahl von Oberwellen als Prüfsignal verwendet werden. Durch schrittweise Erhöhung des Hochfrequenz-Pegels können überhöhte Feldstärken bei Kabelbäumen mit fehlerhaften Datenleitungen verhindert beziehungsweise erkannt werden. Dadurch, dass beim Überprüfen mehrere Datenleitungen eines Kabelbaums mit der Vorrichtung verbunden sind, kann auf Hochfrequenz-Umschalter verzichtet werden. Dadurch wird der Messaufbau vereinfacht, sodass die Kosten für den Messaufbau gesenkt werden können. Gleichzeitig wird durch Verzicht auf die Hochfrequenz-Umschalter der Messaufbau stabiler.
Die Hochfrequenz-Signalquelle ist beim Überprüfen mit den mehreren Datenleitungen des Kabelbaums verbunden, um die Datenleitungen mit den veränderbaren Hochfrequenz-Signalen zu beaufschlagen. Durch die von den Datenleitungen bei Beaufschlagung mit den veränderbaren Hochfrequenz-Signalen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder werden in der Antenne entsprechende Signale, hier auch als Antennensignale bezeichnet, hervorgerufen. Die Messvorrichtung ist beim Prüfvorgang mit der Antenne verbunden, um die in der Antenne hervorgerufenen Signale zu messen.
Wenn die Hochfrequenz-Signalquelle beim Überprüfen mit den mehreren Datenleitungen des Kabelbaums verbunden ist, werden die Datenleitungen mit den veränderbaren Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt. Dadurch strahlen die Datenleitungen beim Prüfvorgang elektromagnetische Felder aus. Die durch die Datenleitungen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder werden durch die Antenne empfangen. Die durch diese elektromagnetischen Felder in der Antenne hervorgerufenen Signale werden durch die mit der Antenne verbundene Messvorrichtung gemessen. Elektromagnetische Felder werden in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit durch die Datenleitungen ausgesandt und durch die Antenne empfangen.
Die abgestrahlten elektromagnetischen Felder stehen in Korrelation zum Wellenwiderstand der Datenleitungen. Das Gesamtsystem kann entsprechend abgestimmt werden, um keine oder nur geringe elektromagnetische Felder zu erzeugen. Unter dem Gesamtsystem kann dabei das Zusammenspiel oder Zusammenwirken von Testadapter, Steckern, Datenleitungen des Kabelbaums und Abschlusswiderstand verstanden werden. So kann unter dem Gesamtsystem eine Variante der hier vorgestellten Vorrichtung zusammen mit dem Kabelbaum verstanden werden. Die Hochfrequenz-Signalquelle kann ausgebildet sein, das bereitgestellte Hochfrequenz-Signal derart bereitzustellen, dass zu Beginn ein Level von –100 dBm bereitgestellt wird und dieser kontinuierlich oder schrittweise hochgefahren wird. Beispielsweise kann der Level erhöht werden, bis zu einem maximalen Level, bei dem in der Messeinrichtung oder der Auswertungseinrichtung ein Level laut dem Grenzwert in einer EMV-Vorschrift (beispielsweise –57 dBm) erreicht wird. Durch diese Ausgestaltung können die Emissionen der abgestrahlten elektromagnetischen Felder gering gehalten werden, sodass eine Störung benachbarter Prüfstationen verhindert und die gesetzlichen Vorschriften für Emissionen eingehalten werden kann. Die abgestrahlten elektromagnetischen Felder stehen in Korrelation zum Wellenwiderstand der Leitung. Mit dem Messaufbau ist es möglich, alle Datenleitungen (analog, CAN, Ethernet etc.) mit einem definierten Wellenwiderstand zu überprüfen. Das Emissionsverhalten wird direkt gemessen und nicht indirekt durch Messung des Wellenwiderstandes bestimmt.
In einer Variation der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antenne mit der Hochfrequenz-Signalquelle verbunden, um durch die Hochfrequenz-Signale hervorgerufene elektromagnetische Felder auszusenden. Die Messvorrichtung ist beim Überprüfen mit den mehreren Datenleitungen des Kabelbaums verbunden, um die durch die Felder der Antenne in den Datenleitungen induzierten Signale zu messen.
In dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sendet somit die Antenne elektromagnetische Felder aus, die durch die Hochfrequenz-Signale verursacht werden. Die Antenne strahlt die Hochfrequenz-Signale aus und erzeugt somit ein elektromagnetisches Feld. Die elektromagnetischen Felder werden durch die Datenleitungen empfangen. Die durch die Antenne ausgesendeten elektromagnetischen Felder induzieren in den Datenleitungen Signale, die durch die Messvorrichtung gemessen werden. In der Auswertungsvorrichtung werden dann die durch die Messvorrichtung in den Datenleitungen gemessenen Signale ausgewertet und mit Referenzsignalen verglichen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen durch die von der Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen Felder in den Datenleitungen induziert werden würden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Mischstufe auf, wobei die Messvorrichtung über die Mischstufe mit der Antenne verbunden ist, und wobei die Messvorrichtung über die Mischstufe auch mit der Hochfrequenz-Signalquelle verbunden ist. Dadurch werden der Messvorrichtung sowohl die Signale zugeführt, die durch die elektromagnetischen Felder in der Antenne hervorgerufen werden, als auch die Signale der Hochfrequenz-Signalquelle selbst. Bei der Mischstufe kann es sich beispielsweise um eine multiplikative Mischstufe handeln. Diese bildet aus den Frequenzen der beiden Eingangssignale ein Frequenzgemisch als Ausgangssignal, insbesondere enthaltend die Differenz sowie die Summe der Frequenzen der beiden Eingangssignale. Vorteilhaft kann bei einem fehlerfreien Kabelbaum das Ausgangssignal derart sein, dass sich beim Mischen die Frequenzen der Eingangssignale aufheben, sodass eine einfache Frequenz- und Amplitudenauswertung bereits auf einen fehlerhaften Kabelbaum hinweist.
Es sind mehrere Antennen zum Messen der von den Datenleitungen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder vorgesehen, und die Vorrichtung ist so gestaltet, dass anhand der Messungen der mehreren Antennen der Ort eines Fehlers in einer Datenleitung des Kabelbaums ermittelt werden kann.
Durch die Anordnung mehrerer Antennen, die die elektromagnetischen Felder messen können, die von den Datenleitungen ausgestrahlt werden, kann somit nicht nur festgestellt werden, ob die Datenleitungen fehlerhaft sind, sondern es kann auch der Ort des Fehlers lokalisiert werden. Der gemessene Fehlerort kann grafisch dargestellt und damit schnell lokalisiert werden. Korrekturmaßnahmen können dadurch direkt während des Prüfvorgangs durchgeführt werden. Es sind keine nachgeschalteten Prüfplätze zur Fehlerortbestimmung notwendig.
Die Auswertungsvorrichtung ist so gestaltet, dass sie den Fehlerort aus der Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle und den von den Antennen gemessenen Signalen ermitteln kann. Dafür wird der Auswertungsvorrichtung neben den von den Antennen gemessenen Signalen auch das Signal der Hochfrequenz-Signalquelle zugeführt. Die Auswertungsvorrichtung ermittelt beim Auswerten die Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle und den Signalen der verschiedenen Antennen, die durch die von den Datenleitungen abgestrahlten elektromagnetischen Felder in den Antennen hervorgerufen werden. Aufgrund der Phasenverschiebungen kann der Fehlerort durch bekannte mathematische Zusammenhänge ermittelt werden. Dadurch ist eine einfache Bestimmung des Fehlerortes möglich. Durch unterschiedliche Signallauflängen vom Fehlerort zu den einzelnen Antennen ergibt sich eine Phasenverschiebung der empfangenen Signale. Es handelt sich bei dieser Ausgestaltung somit um eine Auswertung von kohärenten Signalen. Über zumindest zwei Antennen und deren Anordnung kann ein Fehlerort in einer Dimension bestimmt werden. Ab zumindest drei Antennen ist eine Fehlerortbestimmung in zumindest zwei Dimensionen möglich. Durch eine Auswertung von Signallaufzeiten kann auch eine dritte Dimension der räumlichen Positionierung eines Fehlerortes bestimmt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung drei Antennen auf. Die Vorrichtung weist hierbei genau drei Antennen auf. Zur Bestimmung des Fehlerortes in der Ebene sind mathematisch drei Antennen notwendig. Durch die Verwendung von drei Antennen kann somit der Fehlerort in der Ebene eindeutig ermittelt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung vier Antennen auf, die im Quadrat oder im Rechteck über dem zu überprüfenden Kabelbaum angeordnet sind.
Durch die Verwendung von vier Antennen und die Anordnung der vier Antennen im Quadrat oder im Rechteck über dem zu überprüfenden Kabelbaum kann eine räumliche Bestimmung des Fehlerortes erfolgen. Neben einer Bestimmung des Fehlerortes in der Ebene beispielsweise eines Prüftisches, auf dem ein zu überprüfender Kabelbaum angeordnet wird, ist damit auch eine Bestimmung des Fehlerortes in der Höhe möglich. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von vier Antennen die Berechnung des Fehlerortes vereinfacht.
Über zusätzliche Antennen kann ein bestimmter Fehlerort validiert werden oder ergänzend die Genauigkeit der Fehlerortbestimmung optimiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung Phasendiskriminatoren oder Lock-in-Verstärker auf, die mit der Messvorrichtung verbunden sind. Die Antennen sind hierbei durch gleich lange Leitungen mit den Phasendiskriminatoren oder den Lock-in-Verstärkern verbunden und die Phasendiskriminatoren oder die Lock-in-Verstärker sind mit der Hochfrequenz-Signalquelle verbunden. Durch die Verwendung der Phasendiskriminatoren oder der Lock-in-Verstärker können der Messvorrichtung sowie der Auswertungsvorrichtung sowohl die Signale der Antennen als auch die Signale der Hochfrequenz-Signalquelle zugeführt werden. Dadurch kann die Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle und den von den Antennen gemessenen Signalen ermittelt werden, und die Auswertungsvorrichtung kann aus der Phasenverschiebung den Fehlerort ermitteln. Vorteilhaft wird über den Phasendiskriminator oder Lock-in-Verstärker einen extrem schmalbandiger Bandpassfilter bereitgestellt und somit das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, Signal to Noise Ratio) verbessert. Der Vorteil liegt darin, dass Gleichspannungen, Wechselspannungen anderer Frequenz und Rauschen effizient gefiltert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Hochfrequenz-Signalquelle einen Oberwellen-Generator auf. Mittels des Oberwellen-Generators können die Hochfrequenz-Signale aus von Signalquellen bereitgestellten Signalen erzeugt und in ihrer Frequenz variiert werden bzw. aus von Signalquellen entnommenen Ausgangssignalen Signale höherer Frequenzen erzeugt werden. Dabei kann unter einer Signalquelle ein bekannter Signalgenerator verstanden werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so gestaltet, dass die Hochfrequenz-Signalquelle oder die Messvorrichtung an einem Ende des Kabelbaums an die Datenleitungen anschließbar ist, und Abschlusswiderstände vorgesehen sind, um die Datenleitungen am anderen Ende des Kabelbaums abzuschließen. Dadurch werden an einem Ende des Kabelbaums lediglich Abschlusswiderstände benötigt. Die Messvorrichtung muss lediglich auf einer Seite des Kabelbaums mit den Datenleitungen des Kabelbaums verbunden werden. Dadurch ist ein einfacher und schneller Anschluss der zu überprüfenden Datenleitung des Kabelbaums an die Vorrichtung zum Überprüfen des Kabelbaums möglich. Durch die geeignete Wahl des Abschlusswiderstandes kann erreicht werden, dass ein System aus Testadaptern zum Anschließen der Enden der Datenleitungen an die Prüfvorrichtung sowie an Abschlusswiderständen, Steckern, den zu prüfenden Datenleitungen und den Abschlusswiderständen in einem fehlerfreien Zustand der Datenleitungen keine bzw. nur sehr geringe elektromagnetische Felder erzeugt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sternkoppler vorgesehen, um mindestens eine mit der Vorrichtung verbundene Datenleitung mit der Hochfrequenz-Signalquelle oder der Messvorrichtung zu verbinden. Die beim Überprüfen mit der Vorrichtung verbundenen Datenleitungen können damit mittels des Sternkopplers entweder mit der Signalquelle verbunden werden, mittels der die Datenleitungen mit den veränderbaren Hochfrequenzsignalen beaufschlagt wird, oder mit der Messvorrichtung, mittels der die Signale in den Datenleitungen, die durch die von der Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen Felder erzeugt werden, gemessen werden. Der Sternkoppler ist ausgebildet, das Hochfrequenz-Signal synchron auf die Datenleitungen des Kabelbaums zu verteilen. Hierzu weist der Sternkoppler intern identische Signallauflängen (Kabellängen) zwischen dem Eingang für das Hochfrequenz-Signal beziehungsweise dem Anschluss für die Messvorrichtung und den Anschlüssen für die Datenleitungen auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Sternkoppler zumindest ein Symmetrierglied auf. Durch die Symmetrierglieder, auch als Baluns bezeichnet, kann eine Wandlung zwischen einem symmetrischen Leitungssystem und einem unsymmetrischen Leitungssystem vorgenommen werden. Durch die Symmetrierglieder kann auch eine Potentialtrennung erreicht werden und eine Leistungsanpassung durchgeführt werden. Die Symmetrierglieder können zur Anpassung unterschiedlicher Innenwiederstände (beispielsweise weist die Messeinrichtung einen Innenwiderstand von 75 Ohm oder 50 Ohm auf und die Datenleitungen im Auto haben meist einen Innenwiderstand von ca. 100 Ohm, Ethernet 100 Ohm, CAN-Bus 120 Ohm) im Sternkoppler integriert sein.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen von in einem Kabelbaum angeordneten Datenleitungen werden zunächst mehrere Datenleitungen des Kabelbaums mit einer Vorrichtung zum Überprüfen des Kabelbaums verbunden. Es werden veränderbare Hochfrequenz-Signale erzeugt, und die Frequenzen der Hochfrequenz-Signale werden beim Prüfvorgang verändert. Es werden durch die Hochfrequenz-Signale bewirkte elektromagnetische Felder ausgesendet. Signale, die durch die elektromagnetischen Felder hervorgerufen werden, werden gemessen. Die gemessenen Signale werden ausgewertet, und es wird ein Fehlerzustand der Datenleitungen des Kabelbaums durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen gemessen würden, beurteilt.
Beim Überprüfungsvorgang sind somit mehrere oder alle Datenleitungen des Kabelbaums gleichzeitig mit der Vorrichtung verbunden. Durch die von einer Hochfrequenz-Signalquelle erzeugten Hochfrequenz-Signale werden elektromagnetische Felder hervorgerufen und ausgesendet. Beim Überprüfungsvorgang werden die Frequenzen oder Frequenzanteile der Hochfrequenz-Signale verändert. Die elektromagnetischen Felder rufen Signale hervor, die gemessen werden. Diese gemessenen Signale werden mit Signalen, das heißt Vergleichssignalen verglichen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen durch die elektromagnetischen Felder hervorgerufen und gemessen würden. So kann es sich bei den Vergleichssignalen um gemessene Signale eines Vergleichstests oder wie bereits ausgeführt um ein Ergebnis einer Berechnung, Modellbildung oder Simulation handeln. Durch Vergleich der gemessenen Signale mit den Vergleichssignalen eines fehlerfreien Zustands kann festgestellt werden, ob die zu überprüfenden Datenleitungen fehlerbehaftet oder fehlerfrei sind.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, mehrere Datenleitungen eines Kabelbaums gleichzeitig zu überprüfen. Dadurch kann der Zeitaufwand zum Überprüfen der Datenleitungen erheblich verringert werden, und es kann auf Hochfrequenz-Umschalter, die bei einer hintereinander stattfindenden Überprüfung der Datenleitung erforderlich sind, verzichtet werden. Dadurch können die Kosten für den Messaufbau verringert und die Zuverlässigkeit des Messaufbaus erhöht werden.
Die mehreren Datenleitungen des Kabelbaums werden mit einer gemeinsamen Hochfrequenz-Signalquelle zur Erzeugung der Hochfrequenz-Signale verbunden. Die mehreren Datenleitungen werden mit den Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt. Die Signale, die in einer Antenne durch die von den Datenleitungen abgestrahlten, durch die Hochfrequenz-Signale hervorgerufenen elektromagnetischen Felder erzeugt werden, werden gemessen.
Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens erzeugen somit die Datenleitungen elektromagnetische Felder. Die Antenne empfängt die elektromagnetischen Felder und die durch die elektromagnetischen Felder in der Antenne hervorgerufenen Signale werden gemessen und ausgewertet, um durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen gemessen würden, den Fehlerzustand der Datenleitungen zu beurteilen. Bei fehlerfreien Datenleitungen ist bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens die Stärke der abgestrahlten elektromagnetischen Felder gering, sodass keine benachbarten Prüfstationen gestört werden können und die auftretenden Feldstärken den einschlägigen Richtlinien für elektromagnetische Verträglichkeit entsprechen. Bei dieser Messanordnung sind die außerhalb der Messanordnung abgestrahlten Emissionen besonders gering, wodurch auch benachbarte Prüfstationen nicht oder nur äußerst gering gestört werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mehreren Datenleitungen des Kabelbaums mit einer Messvorrichtung zum Messen von Signalen in den Datenleitungen verbunden. Die Hochfrequenz-Signale werden durch eine Antenne ausgesendet und bewirken zumindest ein elektromagnetisches Feld, und die Signale, die durch die von der Antenne abgestrahlten Felder in den Datenleitungen induziert werden, werden gemessen.
Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens werden somit die elektromagnetischen Felder, die durch die Hochfrequenz-Signale hervorgerufen werden, durch eine Antenne erzeugt und ausgesendet. Die zu überprüfenden Datenleitungen empfangen die elektromagnetischen Felder, und durch die elektromagnetischen Felder werden in den Datenleitungen Signale induziert. Die Signale werden gemessen und ausgewertet, und durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen gemessen würden, wird festgestellt, ob die zu überprüfenden Datenleitungen fehlerfrei oder fehlerbehaftet sind.
Die von den Datenleitungen abgestrahlten elektromagnetischen Felder werden mittels mehrerer Antennen gemessen, und durch Auswerten der Messungen der mehreren Antennen wird der Ort eines Fehlers in einer Datenleitung des Kabels ermittelt.
Durch Verwendung mehrerer Antennen kann damit nicht nur festgestellt werden, ob eine oder mehrere Datenleitungen des Kabelbaums fehlerbehaftet sind, sondern es kann auch der Fehlerort im Kabelbaum lokalisiert werden. Dafür ist es erforderlich, Messungen mit mindestens drei Antennen durchzuführen. Der Fehlerort kann damit direkt beim Prüfvorgang bestimmt werden. Es sind damit keine weiteren Prüfschritte erforderlich, um den Fehlerort zu bestimmen. Schritte zur Fehlerbehebung können damit direkt beim Prüfvorgang bzw. im Anschluss an den Prüfvorgang vorgenommen werden.
Der Fehlerort wird aus der Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle und den von den Antennen gemessenen Signalen ermittelt. Dafür erhält die Auswertungsvorrichtung sowohl die von den Antennen gemessenen Signale als auch das Signal der Hochfrequenz-Signalquelle. Sie bestimmt die Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle und den Antennensignalen und kann daraus durch bekannte mathematische Zusammenhänge den Fehlerort errechnen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums sieht vor, dass eine Anzahl Datenleitungen bereitgestellt wird, die dann entsprechend angeordnet werden. Anschließend wird der Kabelbaum oder zumindest die Anzahl der Datenleitungen des Kabelbaums nach einer Variante des voranstehend beschriebenen Verfahrens zum Überprüfen der in dem Kabelbaum angeordneten Datenkabel überprüft. Ein so ermittelter Fehlerzustand wird bereitgestellt.
Dabei kann der Fehlerzustand als ein Prüfprotokoll physisch oder elektronisch bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kennzeichnung des Kabelbaums oder der Datenleitungen des Kabelbaums erfolgen. Eine derartige Kennzeichnung kann in Kurzform "in Ordnung" oder "nicht in Ordnung" oder entsprechend mit zusätzlicher Information wie beispielsweise einem genauer definierten Fehlerort erfolgen. Durch die Kennzeichnung eines Fehlerortes kann eine Nacharbeit entsprechend erleichtert werden.
So kann eine Prüfung der Datenkabel inline oder end-of-Line in den Herstellungsprozess integriert werden. Optional ist zwischen dem Anordnen der Datenkabel und dem Prüfen ein Transport vorgesehen. So kann die Prüfung auch abgesetzt bei einem Kunden oder in einem anderen Werk erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
2: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
3: eine Antennenanordnung für eine Prüfvorrichtung zur räumlichen Ermittlung des Fehlerortes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Ausführung einer Vorrichtung 100 zum Überprüfen von in einem Kabelbaum 101 angeordneten Datenleitungen 103, bei der die Hochfrequenz-Signalquelle 113, 115, 117 beim Überprüfen mit den Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 verbunden ist. Die Hochfrequenz-Signalquelle 113, 115, 117 beaufschlagt somit die Datenleitungen 103 mit veränderbaren Hochfrequenz-Signalen. Die Messvorrichtung 123 ist mit der Antenne 121 verbunden. Die Messvorrichtung 123 misst die Signale, die in der Antenne 121 durch die elektromagnetischen Felder hervorgerufen werden, die durch die Datenleitungen 103 ausgestrahlt werden.
Der Kabelbaum 101 mit den zu überprüfenden Datenleitungen 103 ist auf einem Prüftisch 105 angeordnet. In der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 sind beim Überprüfen sämtliche Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 mit der Prüfvorrichtung 100 verbunden, sodass sämtliche Datenleitungen 103 gleichzeitig überprüft werden können. Die Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 sind während des Überprüfens jeweils an einem Ende der Datenleitungen 103 mittels Testadaptern 107 mit der Prüfvorrichtung 100 verbunden. An ihrem jeweils anderen Ende sind die Datenleitungen 103 durch Abschlusswiderstände 109 abgeschlossen. Diese sind in der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 ebenfalls in Testadaptern 110 angeordnet, um ein schnelles Verbinden der Abschlusswiderstände 109 mit den Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 beim Vorbereiten des Prüfvorgangs zu ermöglichen.
Über die Testadapter 107 sind die Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 mit einem Sternkoppler 111 verbunden. Durch den Sternkoppler 111 werden beim Überprüfen sämtliche Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 über die Testadapter 107 mit einer Signalquelle 113 verbunden. Die Signalquelle stellt ein kontinuierliches Hochfrequenz-Signal bereit. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein Sinus-Signal oder ein Rechteck-Signal. Aus den Signalen der Signalquelle 113 werden in der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 mittels eines Oberwellengenerators 115 die veränderbaren Hochfrequenz-Signale mit Oberwellen erzeugen, mit denen die Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 in der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung über den Sternkoppler 111 beim Überprüfen beaufschlagt werden. Vorteilhaft wird somit nicht nur ein Signal mit einer einzelnen Frequenz, sondern vielmehr ein Signal mit vielen (harmonischen) Frequenzanteilen bereitgestellt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verstärkt der Oberwellengenerator die Oberwellen umso mehr, je weiter diese von der Grundfrequenz entfernt sind. So kann dem Effekt der abnehmenden Signalpegel der Oberwellen bei einem Rechtecksignal entgegengewirkt werden.
In der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 ist der Sternkoppler 111 mit dem Oberwellengenerator 115 zu einer Multifrequenz-Quelle 117 zusammengefasst. Die Multifrequenzquelle 117 erhält dabei, wie vorstehend beschrieben, Signale von einer Signalquelle 113, bei der es sich um einen handelsüblichen HF-Signalgenerator handeln kann.
Der Sternkoppler 111 weist in der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 je zu überprüfender Datenleitung 103 ein Symmetrierglied 119, auch als Balun bezeichnet, auf. Die Symmetrierglieder 119 führen im Sternkoppler 111 die Wandlung zwischen einem symmetrischen Leitungssystem und einem unsymmetrischen Leitungssystem durch. Insbesondere dienen die Symmetrierglieder 119 in der Prüfvorrichtung 100 gemäß 1 auch zur Potentialtrennung.
In der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung werden somit die Datenleitungen 103 beim Überprüfen mit durch die Multifrequenzquelle 117 erzeugten Hochfrequenzsignalen beaufschlagt. Durch die Hochfrequenzsignale werden in den Datenleitungen 103 elektromagnetische Felder erzeugt und von den Datenleitungen 103 abgestrahlt. Die abgestrahlten elektromagnetischen Felder werden in der in 1 dargestellten Ausführung durch eine Antenne 121 empfangen. Die durch die von den Datenleitungen 103 ausgestrahlten elektromagnetischen Felder in der Antenne 121 erzeugten Signale werden einer Messvorrichtung 123 zugeführt. Durch die Messvorrichtung werden somit die Signale der Antenne 121 gemessen. Bei der Messvorrichtung 123 kann es sich um einen handelsüblichen Messempfänger handeln.
Zwischen der Antenne 121 und der Messvorrichtung 123 ist in der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 eine Mischstufe 125 angeordnet. Die Mischstufe erhält neben den Signalen der Antenne 121 auch die durch den Oberwellengenerator 115 der Multifrequenzquelle 117 erzeugten Signale als Eingangssignale. Die Mischstufe 125 erzeugt aus dem Signal von der Antenne 121 und dem Signal des Oberwellengenerators 115 ein Ausgangssignal, das der Messvorrichtung 123 zugeführt wird. In der in 1 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 wird ein multiplikativer Mischer 125 verwendet. Das Signal des Oberwellengenerators 115 und das Signal der Antenne 21 werden im Mischer 125 miteinander multipliziert. Dadurch wird als Ausgangssignal der Mischstufe 125 ein Signal mit einer Summe und einer Differenz der Frequenzen der beiden Eingangssignale des Mischers 125 erzeugt. Das Ausgangssignal als Produkt der beiden Frequenzen besteht somit aus einem Signal mit der tiefen Frequenzkomponente aus der Differenz der beiden Frequenzen, dem die obere Frequenzkomponente aus der Summe der beiden Frequenzen überlagert ist. Dieses Signal wird in der Messvorrichtung 123 gemessen. Es wird dann der Auswertungsvorrichtung 127 zugeführt.
In der Auswertungsvorrichtung 127 werden die von der Messvorrichtung 123 gemessenen Signale ausgewertet. Die Auswertungsvorrichtung 127 vergleicht die gemessenen Signale mit Referenzsignalen (auch als Vergleichssignal bezeichnet), die im Fall fehlerfreier Datenleitungen 103 gemessen würden. Durch den Vergleich der gemessenen Signale mit den Referenzsignalen im Fall fehlerfreier Datenleitungen 103 stellt die Auswertungsvorrichtung 127 fest, ob eine oder mehrere der zu überprüfenden Datenleitungen 103 im zu überprüfenden Kabelbaum 101 fehlerhaft sind, oder ob sämtliche Datenleitungen 103 im Kabelbaum 101 fehlerfrei sind.
In der in 1 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 senden somit beim Prüfvorgang die Datenleitungen 103 des zu überprüfenden Kabelbaums 105 elektromagnetische Felder aus, die durch von der Multifrequenzquelle 117 bzw. die Signalquelle 113 in Verbindung mit dem Oberwellengenerator 115 erzeugte Hochfrequenz-Signale hervorgerufen werden. Die Antenne 121 empfängt die von den Datenleitungen 103 ausgesendeten elektromagnetischen Felder, und ein in einer Mischstufe 125 durch multiplikative Mischung der Signale der Antenne 121 und der Signale des Oberwellengenerators 115 der Multifrequenzquelle 117 generiertes Signal wird in einer Messvorrichtung 123 gemessen. Die gemessenen Signale werden in der Auswertungssvorrichtung 127 ausgewertet, und durch Vergleich mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen 103 gemessen würden, wird festgestellt, ob die zu überprüfenden Datenleitungen 103 fehlerfrei oder fehlerbehaftet sind.
In dieser Ausführung der Prüfvorrichtung 100 werden somit elektromagnetische Felder von den zu überprüfenden Datenleitungen 103 emittiert und durch die Antenne 121 erfasst. Es wird lediglich ein Ende der Datenleitungen 103 mit der Prüfvorrichtung 100 verbunden, während das jeweils andere Ende der Datenleitungen 103 durch Abschlusswiderstände 100 abgeschlossen sind. Die Messungen sämtlicher Datenleitungen 103 des Kabelbaums 100 können dabei gleichzeitig bei verschiedenen Frequenzen erfolgen, und es sind im Unterschied zu herkömmlichen Prüfvorrichtungen keine Hochfrequenz-Umschalter auf die Einzelleitungen notwendig.
In 2 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 dargestellt, in der elektromagnetische Felder durch die Antenne 121 auf die Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 ausgestrahlt werden. Die durch die von der Antenne 121 ausgestrahlten elektromagnetischen Felder in den Datenleitungen 103 hervorgerufenen Signale werden mittels einer Messvorrichtung 123 gemessen und in einer Auswertungsvorrichtung 127 ausgewertet. Dort wird durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen 103 gemessen würden, festgestellt, ob die Datenleitungen fehlerfrei oder fehlerbehaftet sind.
In der in 2 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 werden Hochfrequenz-Signale mittels eines Oberwellengenerators 115 erzeugt, der Eingangssignale von einer Signalquelle 113 erhält. Auch hier kann es sich bei der Signalquelle 113 um einen handelsüblichen Signalgenerator handeln. Die Antenne 121 ist durch eine Verbindungsleitung mit dem Oberwellengenerator 115 verbunden und wird über die Verbindungsleitung während des Prüfvorgangs mit Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt. Signalquelle 113 und Oberwellengenerator 115 sind dabei so gestaltet, dass die Frequenzen der Hochfrequenz-Signale beim Prüfvorgang verändert werden können.
Die Antenne 121 strahlt beim Prüfvorgang durch die Hochfrequenzsignale hervorgerufene elektromagnetische Felder aus. Diese von der Antenne 121 ausgestrahlten elektromagnetischen Felder werden durch die zu prüfenden Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 empfangen. Es handelt sich hiermit vorliegend, im Unterschied zur Ausführung der Prüfvorrichtung gemäß 1, um eine Imission der elektromagnetischen Felder in die Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101. Durch die von der Antenne 121 ausgestrahlten elektromagnetischen Felder werden in den Datenleitungen 103 messbare Signale hervorgerufen.
Der Kabelbaum 101 mit den zu überprüfenden Datenleitungen 103 ist in der Ausführung der Prüfvorrichtung 100 gemäß 2 ebenso wie in der Ausführung gemäß 1 auf einem Prüftisch 105 angeordnet. Die Datenleitungen 103 sind auf einer Seite jeweils über Testadapter mit Abschlusswiderständen 109 abgeschlossen. Auf der anderen Seite der Datenleitungen 103 sind diese über Testadapter 107 beim Prüfvorgang mit der Prüfvorrichtung 100 verbunden. Bei der in 2 dargestellten Prüfvorrichtung 100 sind während des Prüfvorgangs sämtliche Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 mit der Prüfvorrichtung 100 verbunden, sodass alle Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 gleichzeitig überprüft werden können. Es ist jedoch möglich, beim Überprüfen nur einen Teil der Datenleitungen 103 des Kabelbaums 101 mit der Prüfvorrichtung 100 zu verbinden und gleichzeitig zu überprüfen.
Die Datenleitungen 103 sind durch die Testadapter 107 zunächst mit einem Sternkoppler 111 verbunden. Der Sternkoppler 111 führt die Signale sämtlicher Datenleitungen 103 zusammen und einer Messvorrichtung 123 zu. Dabei werden die Signale aller Datenleitungen 103 (phasensynchron) einander überlagert. Innerhalb des Sternkopplers 111 sind die Signallauflängen der einzelnen Leitungen identisch, sodass innerhalb des Sternkopplers 111 keine Phasenverschiebung hervorgerufen wird. In der Messvorrichtung 123 werden die durch die elektromagnetischen Felder der Antenne 121 in den Datenleitungen 103 hervorgerufenen Signale gemessen. Bei der Messvorrichtung 123 kann es sich um einen handelsüblichen Messempfänger handeln. Der Sternkoppler 111 weist ebenso wie der Sternkoppler 111 der Prüfvorrichtung 100 aus 1 je zu überprüfender Datenleitung 103 ein Symmetrierglied 119 auf, um eine Potentialtrennung durchzuführen.
Die von der Messvorrichtung 123 gemessenen Signale der Datenleitungen 103 werden einer Auswertungsvorrichtung 127 zugeführt. Bei dieser kann es sich beispielsweise um einen mit einer entsprechenden Schnittstellenkarte, um von der Messvorrichtung 123 gemessene Daten einlesen zu können, ausgestatteten PC handeln. Die Auswertungsvorrichtung 127 wertet die von der Messvorrichtung 123 gemessenen Signale aus. Sie vergleicht die von der Messvorrichtung 123 gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen 103 gemessen würden. Diese Referenzsignale sind in der Auswertungsvorrichtung 127 abgespeichert. Die Referenzsignale werden beispielsweise durch Referenzmessungen mit Kabelbäumen 101, die fehlerfreie Datenleitungen 103 aufweisen, ermittelt. Durch Vergleich der beim Prüfvorgang gemessenen Signale der Datenleitungen 103, die durch die von der Antenne 121 ausgestrahlten elektromagnetischen Felder induziert werden, mit den Referenzsignalen ermittelt die Auswertungsvorrichtung 127, ob es sich um fehlerfreie oder fehlerbehaftete Datenleitungen 103 handelt.
Gegenüber der Prüfvorrichtung 100 aus 1 wird somit in der Prüfvorrichtung 100 gemäß 2 die Richtung des elektromagnetischen Feldes umgekehrt. In der Prüfvorrichtung 100 gemäß 2 wird es von der Antenne 121 abgestrahlt und durch die Datenleitungen 103 empfangen, während es in der Prüfvorrichtung 100 gemäß 1 durch die Datenleitungen 103 abgestrahlt und durch die Antenne 121 empfangen wird. In der in 2 dargestellten Ausführung der Prüfvorrichtung 100 ist die Antenne 121 somit eine Sendeantenne, während die Antenne in der Prüfvorrichtung gemäß 1 eine Empfangsantenne ist.
3 zeigt eine Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, mit der nicht nur festgestellt werden kann, ob die zu überprüfenden Datenleitungen 103 fehlerbehaftet oder fehlerfrei sind, sondern auch der Ort eines Fehlers in den Datenleitungen 103 lokalisiert werden kann.
Die Anordnung der Datenleitungen 103 und des Kabelbaums 101 auf dem Prüftisch 105 der Prüfvorrichtung 100 ist in 3 nicht dargestellt. Sie entspricht der Anordnung gemäß 1. Auch hier sind somit beim Prüfvorgang die Datenleitungen 103 einseitig durch Abschlusswiderstände 109 abgeschlossen, und sie sind auf der anderen Seite jeweils über Testadapter 107 und einen Sternkoppler 111 mit einem Oberwellengenerator 115, der Eingangssignale von einer Signalquelle erhält, verbunden. Damit werden auch in der Ausführung gemäß 3, mit der auch der Fehlerort lokalisiert werden kann, wie in der Ausführung gemäß 1 die zu überprüfenden Datenleitungen 103 mit von der Multifrequenzquelle 117 bzw. Signalquelle 113 und Oberwellengenerator 115 erzeugten veränderbaren Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt. Die Datenleitungen 103 strahlen auch hier, wie in der Ausführung gemäß 1, aufgrund der Beaufschlagung mit den Hochfrequenz-Signalen elektromagnetische Felder ab, d.h. es liegt eine Emission elektromagnetischer Felder durch die Datenleitungen 103 vor.
Über den in 3 nicht dargestellten zu überprüfenden Datenleitungen sind in der dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 vier Antennen 121 angeordnet. Die Antennen 121 sind in der Ausführung gemäß 3 im Quadrat über den zu überprüfenden Datenleitungen 103 angeordnet. Sie können alternativ aber auch in einem Rechteck über den zu überprüfenden Datenleitungen 103 angeordnet werden. Um den Fehlerort in den Datenleitungen 103 in der Ebene, in der die Datenleitungen auf dem Prüftisch 105 liegen, bestimmen zu können, sind bereits drei Antennen ausreichend. Durch die Verwendung von vier Antennen in der in 3 dargestellten Ausführung ist es möglich, auch die dritte Raumdimension des Fehlerortes bestimmen zu können, und die Bestimmung des Fehlerortes wird erleichtert.
Die Signale der vier Antennen 121 werden über gleich lange Antennenleitungen 301 jeweils einem einer Antenne 121 zugeordneten Phasendiskriminator oder Lock-in-Verstärker 303 zugeführt. Dadurch, dass die Antennenleitungen 301 für alle Antennen 121 gleich lang sind, werden die Signale der vier Antennen den Phasendiskriminatoren bzw. Lock-in-Verstärkern 303 phasensynchron zugeführt. Gleichzeitig wird den Phasendiskriminatoren bzw. Lock-in-Verstärkern 303 das Hochfrequenz-Signal durch einen weiteren Signaleingang 305 als Referenzsignal zugeführt. Durch die Phasendiskriminatoren bzw. Lock-in-Verstärker kann die Phasenverschiebung zwischen dem Hochfrequenz-Signal 305 als Referenzsignal und den Signalen der Antennen 121 bestimmt werden. Die das Ausgangssignal der Lock-in-Verstärker bzw. Phasendiskriminatoren 303 bildende Spannung ist proportional zur Phasenverschiebung zwischen den Signalen der Antennen 121 und dem Hochfrequenz-Signal 305 als Referenzsignal.
Die Auswertungsvorrichtung 127 bestimmt in der in 3 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 100 anschließend aus den von den Phasendiskriminatoren bzw. Lock-in-Verstärkern 303 ermittelten Phasenverschiebungen rechnerisch den Ort eines Fehlers in den Datenleitungen 103 in allen drei Raumkoordinaten. Durch die Auswertungsvorrichtung 127 kann der gemessene Fehlerort grafisch dargestellt und damit schnell lokalisiert werden. Dadurch ist es möglich, den Fehlerort bereits auf dem Prüftisch 105 zu bestimmen und sofort auf dem Prüftisch 105 Korrekturmaßnahmen durchzuführen. Ein zusätzlicher Diagnose- und Reparaturarbeitsplatz kann dadurch entfallen.
Bezugszeichenliste

100: Prüfvorrichtung
101: Kabelbaum
103: Datenleitungen
105: Prüftisch
107: Testadapter
109: Abschlusswiderstand
110: Testadapter
111: Sternkoppler
113: Signalquelle
115: Oberwellengenerator
117: Multifrequenzquelle
119: Symmetrierglied
121: Antenne
123: Messvorrichtung
125: Mischstufe
127: Auswertungsvorrichtung
301: Antennenleitungen
303: Phasendiskriminator bzw. Lock-in-Verstärker
305: Hochfrequenz-Signaleingang

Claims

Vorrichtung (100) zum Überprüfen von in einem Kabelbaum (101) angeordneten Datenleitungen (103), aufweisend: – eine Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) zum Erzeugen von veränderbaren Hochfrequenz-Signalen, – eine Messvorrichtung (123) zum Messen von Signalen, die durch die Hochfrequenz-Signale bewirkte elektromagnetische Felder hervorgerufen werden, – wobei die Vorrichtung (100) so gestaltet ist, dass beim Überprüfen mehrere Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) mit der Vorrichtung (100) verbunden sind, sodass mehrere Datenleitungen (103) gleichzeitig überprüfbar sind, – wobei die Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) beim Überprüfen mit den mehreren Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) verbunden ist, um die Datenleitungen (103) mit den veränderbaren Hochfrequenz-Signalen zu beaufschlagen, – mehrere Antennen (121) zum Messen der von den Datenleitungen (103) ausgestrahlten elektromagnetischen Felder, – wobei die Messvorrichtung (123) mit den mehreren Antennen (121) verbunden ist, um die in den Antennen (121) durch die von den Datenleitungen (103) bei Beaufschlagung mit den veränderbaren Hochfrequenz-Signalen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder hervorgerufenen Signale zu messen, – eine Auswertungsvorrichtung (127) zum Auswerten der Signale und zum Beurteilen eines Fehlerzustands der Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen (103) gemessen würden, – wobei die Vorrichtung (100) so gestaltet ist, dass anhand der Messungen der mehreren Antennen (121) der Ort eines Fehlers in einer Datenleitung (103) des Kabelbaums (101) ermittelt werden kann, und – wobei die Auswertungsvorrichtung (127) so gestaltet ist, dass sie den Fehlerort aus der Phasenverschiebung zwischen dem Signal (305) der Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) und den von den Antennen (121) gemessenen Signalen ermitteln kann.
Vorrichtung (100) nach dem vorangehenden Anspruch, – wobei die Vorrichtung (100) eine Mischstufe (125) aufweist, und – wobei die Messvorrichtung (123) über die Mischstufe (125) mit der Antenne (121) und mit der Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) verbunden ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) drei Antennen (121) aufweist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) vier Antennen (121) aufweist, die im Quadrat oder im Rechteck über dem zu überprüfenden Kabelbaum (101) angeordnet sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, – wobei die Vorrichtung (100) Phasendiskriminatoren oder Lock-in-Verstärker (303) aufweist, die mit der Messvorrichtung (123) verbunden sind, und – die Antennen (121) durch gleichlange Leitungen (301) mit den Phasendiskriminatoren oder Lock-in-Verstärkern (303) verbunden sind, und – wobei die Phasendiskriminatoren oder Lock-in-Verstärker (303) mit der Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) verbunden sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) einen Oberwellen-Generator (115) aufweist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) so gestaltet ist, dass die Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) oder die Messvorrichtung (123) an einem Ende des Kabelbaums (101) an die Datenleitungen (103) anschließbar ist und Abschlusswiderstände (109) vorgesehen sind, um die Datenleitungen (103) am anderen Ende des Kabelbaums (101) abzuschließen.
Vorrichtung (100) nach einem der einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Sternkoppler (111) vorgesehen ist, um mindestens eine mit der Vorrichtung (100) verbundene Datenleitung (103) mit der Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) oder der Messvorrichtung (123) zu verbinden.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sternkoppler (111) zumindest ein Symmetrierglied (119) aufweist.
Verfahren zum Überprüfen von in einem Kabelbaum (101) angeordneten Datenleitungen (103) mit den Schritten: – Verbinden mehrerer Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) mit einer Vorrichtung (100) zum Überprüfen des Kabelbaums (101), – Erzeugen von veränderbaren Hochfrequenz-Signalen, – Verändern der Frequenzen der Hochfrequenz-Signale, – Aussenden von durch die Hochfrequenz-Signale bewirkten elektromagnetischen Feldern, – Messen von Signalen, die durch die elektromagnetischen Felder hervorgerufen werden, – Auswerten der Signale und Beurteilen eines Fehlerzustands der Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) durch Vergleich der gemessenen Signale mit Referenzsignalen, die im Fall fehlerfreier Datenleitungen (103) gemessen würden, – wobei die mehreren Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) mit einer gemeinsamen Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) zur Erzeugung der Hochfrequenz-Signale verbunden werden, – wobei die mehreren Datenleitungen (103) mit den Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt werden, und – wobei die durch die von den Datenleitungen (103) abgestrahlten elektromagnetischen Felder in einer Antenne (121) hervorgerufenen Signale gemessen werden, – wobei die mehreren Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) mit einer gemeinsamen Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) zur Erzeugung der Hochfrequenz-Signale verbunden werden, – wobei die mehreren Datenleitungen (103) mit den Hochfrequenz-Signalen beaufschlagt werden, und – wobei die von den Datenleitungen (103) abgestrahlten elektromagnetischen Felder mittels mehrerer Antennen (121) gemessen werden und durch Auswerten der Messungen der mehreren Antennen (121) der Ort eines Fehlers in einer Datenleitung (103) des Kabelbaums (121) ermittelt wird, – wobei der Fehlerort aus der Phasenverschiebung zwischen dem Signal der Hochfrequenz-Signalquelle (113, 115, 117) und den von den Antennen (121) gemessenen Signalen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, – wobei die mehreren Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101) mit einer Messvorrichtung (123) zum Messen von Signalen in den Datenleitungen (103) verbunden werden, – wobei die durch die Hochfrequenz-Signale bewirkten elektromagnetischen Felder durch eine Antenne (121) ausgesendet werden, und – wobei die durch die von der Antenne (121) ausgesendeten Felder in den mehreren Datenleitungen (103) induzierten Signale gemessen werden.
Herstellungsverfahren für in einem Kabelbaum (101) angeordnete Datenleitungen (103), mit den Schritten: – Bereitstellen mehrerer Datenleitungen (103) des Kabelbaums (101), – Anordnen der bereitgestellten mehreren Datenleitungen (103) zu dem Kabelbaum (101), – Prüfen der mehreren Datenleitungen mit Schritten des Verfahrens zum Überprüfen von in einem Kabelbaum (101) angeordneten Datenleitungen (103) gemäß Anspruch 10, und – Bereitstellen des Fehlerzustands der Datenleitungen (103).