DE102022130699A1 - Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern sowie Verfahren zur Überwachung der Kontaktqualität bei Steckverbindern - Google Patents

Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern sowie Verfahren zur Überwachung der Kontaktqualität bei Steckverbindern Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern, mit mindestens einem Pin (10) und mindestens einer Buchse (20), in welcher der Pin (10) zumindest teilweise einbringbar ist. Die Buchse (20) ist dazu derartig ausgeführt, dass der Pin (10) nach der Einbringung elektrisch leitfähig in einem Kontaktbereich kontaktiert wird. Der Buchse (20) ist ein Kontakt (30) vorgelagert, welcher bei in der Buchse (20) eingebrachtem Pin (10) den Pin (10) außerhalb des Kontaktbereichs der Buchse (20) elektrisch leitfähig kontaktiert. Ebenso ist mindestens eine Spannungsmessung (V) in der Vorrichtung enthalten, welche dazu ausgebildet ist, elektrische Spannungen zwischen der Buchse (20) und dem Kontakt (30) zu messen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern sowie auf ein Verfahren zur Überwachung der Kontaktqualität bei solchen Steckverbindern.
  • Steckverbinder werden in weiten Bereichen der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, um zwei Komponenten miteinander elektrisch leitfähig zu verbinden. Eine solche Verbindung wird dabei über besagte Steckverbinder realisiert, indem ein Stecker mit mindestens einem Pin in eine Buchse eingeführt wird. Die Buchse besteht dazu aus mindestens einer Einführung, bevorzugt mit ebenso vielen Einführungen wie Pins am Stecker vorgesehen sind. Die Buchse ist dazu zumindest bereichsweise derart elektrisch leitfähig ausgebildet, den Pin elektrisch kontaktieren zu können. Der Pin ist entsprechend zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet, um bei Einbringung in die Buchse von dieser elektrisch kontaktiert werden zu können.
  • Somit entsteht nach Einbringung des Pins in die Buchse eine elektrisch leitfähige Verbindung, welche einen Stromfluss von der Buchse zum Pin oder umgekehrt ermöglicht. Eine solche Steckverbindung ist beispielsweise aus der DE 10 2019 113 591 A1 bekannt.
  • Bei Steckverbindern entstehen immer Übergangswiderstände. Diese entstehen durch den Übergang des Stromflusses von der Buchse in den Pin oder umgekehrt. Durch das Kontaktieren der Buchse mit dem Pin entstehen bspw. kleinste Luftspalte, welche den Strom schlechter leiten als das durchgehende Material eines elektrischen Leiters.
  • Die Qualität einer Streckverbindung bemisst sich demnach maßgeblich an den vorgenannten Übergangswiderständen. Je höher die über die Steckverbindung geleiteten Ströme sind, desto wichtiger ist die Qualität der Steckverbindung, denn die Übergangswiderstände sorgen für eine mechanische Beanspruchung des Materials. Diese bemisst sich an der am Kontakt abfallenden elektrischen Leistung, welche sich die Stromstärke (bei Gleichstrom) zum Quadrat in die Leistung einbringt (P = I2 * R).
  • Um die Qualität der Steckverbindung zu erhöhen, müssen hochwertige Materialien eingesetzt werden und/oder aufwändige mechanische Kontaktierungen genutzt werden, was die Steckverbindung verteuert. Zudem kann sich die Qualität der Steckverbindung im Laufe der Zeit durch die mechanische Beanspruchung am Kontakt verschlechtern. Häufiges Stecken und Lösen der Steckverbindung sowie die Nutzung hoher Ströme beeinflussen diese Verschlechterung der Steckverbindung, da der Übergangswiderstand und damit die an dem Kontakt abfallende elektrische Leistung vergrößern.
  • Hierzu gibt es Bestrebungen, die Qualität der Steckverbindung zu messen bzw. zu überwachen. Üblicherweise wird dies über die an der Steckverbindung entstehende Temperatur bei Stromfluss über den Kontakt realisiert. Eine solche Überwachung ist in der DE 10 2018 200 886 B3 offenbart.
  • Eine solche Temperaturüberwachung hat jedoch Nachteile. Eine Temperaturüberwachung ist durch die mechanische Umsetzung von elektrischer Energie in Wärme zeitlich träge. Je weiter ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur von der Steckverbindung entfernt ist, desto träger und damit schlechter ist die Qualität bzw. Genauigkeit der Messung.
  • Weiterhin ist die Messung des Widerstands vor der eigentlichen Stromübertragung durch den Steckverbinder bekannt. Allerdings wird auf diese Art nicht der Einfluss der eigentlichen Stromübertragung berücksichtigt. Änderungen des Übergangswiderstandes während des eigentlichen Betriebs der Steckverbindung werden dabei nicht erfasst.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, die Qualität einer Steckverbindung zu erfassen bzw. zu messen und dabei die vorgenannten Nachteile zu überwinden. Es soll damit eine kontinuierliche Messung auch während des Betriebes des Steckverbinders ermöglicht werden sowie eine zeitliche Verzögerung vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1 sowie den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
  • Dazu wird eine Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern beansprucht, wobei der Steckverbinder mindestens einen Pin und mindestens eine Buchse aufweist, in welcher der Pin zumindest teilweise einbringbar ist. Der Pin wird dazu durch einen Stecker in eine dafür vorgesehene Buchse an einem Gegenstecker geschoben und somit zumindest teilweise eingebracht. Stecker und Gegenstecker werden dann als Steckverbinder angesehen.
  • Es sind hierbei auch Stecker mit mehreren Pins denkbar und Gegenstecker mit mehreren Buchsen. Es sollten immer mindestens so viele Buchsen am Gegenstecker vorhanden sein, wie Pins am Stecker vorgesehen sind.
  • Die Buchse ist dazu derart ausgeführt, dass sie zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ist. Der Pin ist dementsprechend ebenfalls derart ausgeführt, dass auch der Pin zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig gestaltet ist. Die beiden elektrisch leitfähigen Bereiche sind dazu derart angeordnet, dass nach Einbringung des Pins in die Buchse die beiden Bereiche eine elektrische Kontaktierung ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß ist nun der Buchse ein Kontakt vorgelagert, welcher den Pin im eingebrachten Zustand ebenfalls elektrisch leitfähig kontaktiert. Vorgelagert bedeutet in diesem Falle, dass der Kontakt der Vorrichtung zugehörig ist, aber in Einbringungsrichtung des Pins in die Buchse außerhalb des Kontaktbereichs der Buchse mit dem Pin angeordnet ist. Dies kann in Einführungsrichtung des Pins örtlich vor oder nach dem Kontaktbereichs der Buchse mit dem Pin sein.
  • Somit entstehen nun mindestens zwei elektrische Kontaktierungen, nämlich zum einen die Kontaktierung der Buchse mit dem Pin und zum anderen die Kontaktierung des Kontakts mit dem Pin.
  • Weiterhin erfindungsgemäß ist mindestens eine Spannungsmessung vorgesehen, um eine elektrische Spannung zwischen der Buchse und dem Kontakt zu messen.
  • Eine solche Spannungsmessung kann dadurch vorgenommen werden, indem die Spannungsmessung zwischen dem Kontakt und der Buchse angeordnet ist. In diesem Fall wird die Spannung direkt zwischen Buchse und Kontakt gemessen. Ebenso kann auch eine Spannungsmessung an der Buchse vorgenommen werden und eine Spannungsmessung an dem Kontakt, jeweils gegenüber eines gleichen Bezugspotentials, bspw. einem Massepotential. In diesem Falle ist wird die Spannungsmessung zwischen Kontakt und Buchse als Differenzmessung der beiden vorgenannten Spannungsmessungen betrachtet.
  • Eine derart gemessene Spannung kann bei bekannter Stromstärke, welche über den Steckverbinder fließt, zur Bestimmung der an dem Steckverbinder abfallende elektrische Leistung herangezogen werden. Entsprechend kann der Steckverbinder ebenfalls eine Strommessung beinhalten, falls die Stromstärke nicht durch ein übergeordnetes System bekannt ist.
  • Der Strom, welcher über den Steckverbinder fließt, folgt einem Strompfad, welcher über die Buchse und den Pin führt. Bei eingebrachtem Pin in die Buchse kann dadurch ein Strom von der Buchse in den Pin oder umgekehrt fließen. Der Übergang des Stroms von der Buchse in den Pin oder umgekehrt findet dabei in der Kontaktierung von Pin und Buchse statt.
  • Zum Schutz der Spannungsmessung wird vorgeschlagen, der Vorrichtung eine Schutzbeschaltung zuzufügen. Dabei kann eine solche Schutzbeschaltung zwischen Kontakt und Buchse bei paralleler Anordnung der Spannungsmessung dazu. Bei Vorrichtung mit einer Differenzmessung wird vorgeschlagen, die Schutzbeschaltung jeweils parallel zur Spannungsmessung anzuordnen. Eine solche Schutzbeschaltung kann bspw. aus einer Supressordiode bestehen.
  • Zur Auswertung der Messungen durch die Spannungsmessung wird vorgeschlagen, die gemessenen Spannungen der Spannungsmessungen durch mindestens einen Analog-Digital-Konverter zu digitalisieren. Dadurch wird das analoge Messsignal der Spannungsmessung in ein besser verwertbares digitales Signal gewandelt. Bei mehreren Spannungsmessungen empfiehlt sich auch die Verwendung von mehreren Analog-Digital-Konvertern. Bevorzugt sind ebenso viele Analog-Digital-Konverter in der Vorrichtung vorgesehen, wie Spannungsmessungen vorhanden sind.
  • Zur Optimierung des Signals, welches einem Analog-Digital-Konverter zugeführt wird, kann dieses zuvor verstärkt werden. Dazu wird ein Verstärker vorgeschlagen, welcher dem Analog-Digital-Konverter-vorgeschaltet werden kann.
  • Zur Auswertung der Messungen der Spanungsmessung wird weiterhin vorgeschlagen, die Messsignale der Spannungsmessung einem Microcontroller zuzuführen. Dabei kann ein einzelner Microcontroller alle Spannungsmessungen bewerten, dass bedeutet, dass alle Signale der Spannungsmesser auf den Microcontroller geführt werden. Bevorzugt werden hierbei die bereits digitalisierten Signale der Analog-Digital-Konverter zum Microcontroller geführt. Dabei ist bei der Auswahl des Microcontrollers darauf zu achten, dass dieser mindestens ebenso viele geeignete Eingänge aufweist, wie Signale engschlossen werden.
  • Bevorzugt wird vorgeschlagen, dem Microcontroller mindestens eine galvanische Trennung an den Eingängen vorzuschalten. Bevorzugt wird jedes dem Microcontroller zugeführt Signal der Spannungsmessungen über jeweils eine galvanische Trennung geführt. Die galvanische Trennung kann notwendig sein, wenn die im Steckverbinder genutzten Pins und Buchsen eine hohe Spannung (bspw. 1.000 V) zueinander aufweisen.
  • Zur Kommunikation bzw. Weiterverwendung der vom Microcontroller ausgewerteten Signale in einem übergeordneten System kann dem Microcontroller mindestens eine Schnittstelle zugeordnet werden, über welche das übergeordnete System am Microcontroller angeschlossen werden kann.
  • Der Microcontroller kann dazu ein oder mehrere Signale der Spannungsmessung auswerten und/oder in seinem Speicher ablegen. Die Auswertung kann dann bspw. über die Schnittstelle weitergegeben werden und Werte wie Strom, Spannung und an der Vorrichtung abfallende Leistung sowie den Widerstand des entsprechenden Kontakts des Steckverbinders beinhalten. So kann die Qualität des Steckverbinders gemessen und verarbeitet werden.
  • Durch kontinuierliche oder periodische Messung über die vorgeschlagene Vorrichtung kann dann eine Überwachung der Qualität der Steckverbindung realisiert werden.
  • Dazu wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, wobei die vorgenannte Vorrichtung genutzt wird. Dabei wird zur Herstellung einer Steckverbindung der mindestens eine Pin zumindest teilweise in die mindestens eine Buchse eingeführt wird. Anschließend ist der Pin in der Buchse gelagert und es wird, wie weiter oben beschrieben, eine elektrisch leitfähige Kontaktierung zwischen Buchse und Pin hergestellt.
  • Weiterhin wird nach dem Einstecken des Pins in der Buchse jeweils eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Pin und Kontakt hergestellt, da der Kontakt der Buchse vorgelagert ist. Die Spannungsmessung nimmt dann Messungen der elektrischen Spannung zwischen der Buchse und dem Kontakt.
  • Somit kann ein Spannungsabfall gemessen werden, welcher zwischen dem Kontakt und der Buchse auftritt und somit die Verbindungsqualität der Kontaktierung von Buchse und Pin wiedergibt. Durch wiederholtes Messen kann die Kontaktqualität des Steckverbinders nicht nur gemessen, sondern überwacht werden.
  • Der Spannungsabfall an einem Pin kann über eine einzelne Spannungsmessung zwischen Buchse und Kontakt gemessen werden oder über eine Differenzmessung zweier Spannungsmessungen an der Buchse und am Kontakt wie weiter oben beschrieben.
  • Das Verfahren kann dadurch ergänzt werden, dass die von der Spannungsmessung gemessenen Werte für jede Spannungsmessung durch einen Analog-digital-Konverter in ein digitales Signal gewandelt werden.
  • Diese können einem Microcontroller zugeführt werden, welche eine Auswertung der von den Spannungsmessungen gelieferten Messwerte vornimmt. Dabei kann ein Microcontroller verwendet werden, welcher Analogeingänge aufweist oder die Messwerte werden mittels den vorgenannten Analog-Digital-Konverter zunächst digitalisiert und danach dem Microcontroller zugeführt.
  • Der Microcontroller kann dazu die Messwerte speichern und/oder bewerten bzw. auswerten. Die so ausgewerteten Messwerte können dann über eine Schnittstelle an ein übergeordnetes System kommuniziert werden.
  • Um den Microcontroller, sowie den Anwender und nachgelagerte Systeme zu schützen, kann das Signal der Spannungsmessung jeweils über eine galvanische Trennung dem Microcontroller zugeführt werden. Dies ist hilfreich, wenn hohe Spannung zwischen den Pins anliegen.
  • Besonders bevorzugt wird eine Vorrichtung mit mehreren Pins und Buchsen vorgeschlagen, um zusammen als Steckverbinder zu wirken. Dabei ist jeweils eine Spannungsmessung vorgesehen, sowie optional jeweils ein Analog-Digital-Konverter und/oder jeweils eine galvanische Trennung. Danach werden die Signale der Spannungsmessungen dem Microcontroller zugeführt, welcher die Überwachung der Kontaktqualität aller Pins des Steckverbinders überwacht.
  • Als übergeordnetes System kann bspw. eine Ladesäule dienen, in welcher die Vorrichtung integriert ist und in welcher das vorgenannte Verfahren angewendet wird. Die Steckverbinder stellen dann das Verbindungsglied zwischen Ladesäule und dem zu ladenden Fahrzeug dar. Hierbei kann der Microcontroller der Vorrichtung bspw. die aufbereiteten Messwerte an die Ladesäule weitergeben, wobei aufbereitet bedeuten kann, dass die Messwerte interpoliert, gemittelt und/oder mit einem Offset beaufschlagt werden kann. Die Ladesäule kann dann bei einem zu hohen Messwert den Ladestrom an die Qualität der Steckverbindung anpassen.
  • Ebenso kann der Mikrocontroller lediglich Signale bei Überschreiten eines definierten Messwerts an das übergeordnete System weiterleiten.
  • Weitere Merkmale ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
    • 1: schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • 2: Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • 3: perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt eine erfindungsmäße Vorrichtung, wobei ein Pin 10 eines Steckverbinders teilweise in eine Buchse 20 des Steckverbinders eingeschoben ist. Pin 10 und Buchse 20 sind dazu zumindest bereichsweise leitfähig gestaltet. Insbesondere weist die Buchse 20 mindestens einen Bereich auf, welcher den Pin 10 elektrisch leitfähig kontaktieren kann. In dieser Figur ist diese Kontaktierung als Klemmkontaktierung ausgeführt. Dazu kann die Buchse 20 mittels eines elektrisch leitfähigen Bereichs denn Pin 10 zumindest bereichsweise berühren und/oder umfassen. Durch diese Kontaktierung kann ein elektrischer Strom I von der Buchse 20 in den Pin 10 fließen oder umgekehrt.
  • Weiterhin ist eine Spannungsmessung V vorgesehen, welche die Spannung zwischen der Buchse 20 und an einem Punkt an dem Pin 10 außerhalb der Kontaktierung der Buchse 20 messen kann. Dazu ist ein weiterer Kontakt 30 vorgesehen, welcher in dieser Figur der Buchse 20 vorgelagert ist.
  • Aus der Stromstärke des Stroms I und der mittels der Spannungsmessung V gemessenen elektrischen Spannung U kann sowohl der Widerstand an der Kontaktierung als auch die an der Kontaktierung abfallende elektrische Leistung berechnet werden.
  • 2 zeigt dazu, wie ein Steckverbinder, bestehend aus mehreren Pins 10, 11 und Buchsen 20,21 aufgebaut sein kann. Die in 1 gezeigte Buchse 20 und der Pin 10 finden sich in 2 in doppelter Ausführung in schematischer Darstellung wieder. Um den Strom bei in die Buchsen 20,21 eingeführten Pins 10,11 über den Steckverbinder fließen lassen zu können, ist jeweils eine Leitung 25, 26 an den Buchsen 20, 21 angeschlossen. Diese Leitungen 25, 26 können durch ein übergeordnetes System mit einem Stromfluss beaufschlagt werden.
  • Auch in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Spannungsmessung V zwischen der jeweiligen Buchse 20, 21 und dem jeweiligen Pin 10, 11. Es ist somit für jedes Buchse/Pin-Paar eine Spannungsmessung V vorgesehen.
  • Zum Schutz der Spannungsmessung V kann eine Schutzbeschaltung 80, 81 den Spannungsmessungen V zugeordnet sein. Diese werden parallel zur jeweiligen Spannungsmessung V angeordnet und sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Supressordioden ausgeführt. Die Schutzbeschaltung 80, 81 schützt die Spannungsmessungen V, indem zu hohe Spannungen über die Schutzbeschaltung 80, 81 abgeleitet werden und somit nicht mehr die Spannungsmessung V beeinträchtigen können.
  • Das von den Spannungsmessungen V erzeugte Signal ist ein analoges, elektrisches Signal. Dies kann zur weiteren Verarbeitung genutzt werden. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, jeweils einen Analog-Digital-Konverter (ADC) den Spannungsmessungen nachzuschalten, um das analoge Signal in ein digitales zu konvertieren. Das analoge Signal wird dadurch digitalisiert. Ein solches digitales System lässt sich durch anschließende digital arbeitende Elemente besser bearbeiten und/oder auswerten.
  • Für eine solche Bearbeitung und/oder Auswertung wird ein Microcontroller µC in diesem Ausführungsbeispiel genutzt. Hierzu werden die digitalisierten Signale der Spannungsmessungen V dem Microcontroller µC zugeführt. Dieser kann eine Vielzahl an Eingängen für Signale aufweisen, so dass ein Microcontroller µC für alle Signale der Spannungsmessungen V ausreicht. Natürlich ist es ebenfalls denkbar, mehrere Microcontroller µC für diese Aufgabe vorzusehen.
  • Der Microcontroller µC kann die Signale der Spannungsmessungen V dann auswerten und/oder Speichern, da Microcontroller µC einen Speicher bereits beinhalten. Dadurch können nicht nur aktuelle Werte ausgewertet werden, sondern auch auf vorhergehende Werte aus dem Speicher zurückgegriffen werden.
  • Bevorzugt wird vorgeschlagen, zwischen den Analog-Digital-Konvertern (ADC) und dem Microcontroller µC jeweils eine galvanische Trennung 50 vorzusehen, um den Microcontroller µC zu schützen. Eine galvanische Trennung 50 ist vorteilhaft, da die stromführenden Pfade über Buchsen 20,21 und Pins 10, 11 ein hohes elektrisches Potential haben können (bspw. bis zu 1.000 V). Bei einem gleichen, niedrigen elektrischem Potential zwischen den stromführenden Pfaden kann aber auch auf eine solche galvanische Trennung 50 verzichtet werden.
  • Um mit einem übergeordneten System kommunizieren zu können, wird vorgeschlagen, mindestens eine Schnittstelle 60 dem Microcontroller µC nachzuschalten oder diesem zuzufügen. Danach kann der Microcontroller µC mit dem übergeordneten System über mindestens eine Signalleitung 70 kommunizieren. Wie viele Signalleitungen 70 erforderlich sind, hängt von der Art der Schnittstelle 60 ab. Mögliche Schnittstellen sind bspw. RS-232, RS-485, RJ-45, Ethernet oder Busanschlüsse.
  • Kommunizieren kann bedeuten, dass Daten über die gemessenen Spannungen der Spannungsmessungen V ausgetauscht werden oder Informationen vom übergeordneten System über den Strom I erhalten wird. Auch kann im µC bereits mindestens eine vordefinierte Grenze des Widerstands und/oder der Leistung an der jeweiligen Kontaktierung enthalten sein, wobei der Microcontroller µC dann ein entsprechendes Signal an das übergeordnete System weitergeben kann.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Ladesteckers aus der Elektromobilität. Bei der Gleichstromladung in der Elektromobilität fließen hohe Ströme von bis zu 1.000 A. Auch hohe Spannungen zwischen den einzelnen Strompfaden über die Pins 10, 11 und den zugehörigen Buchsen 20, 21 sind nicht selten.
  • Bevor beim Einstecken der Pins 10, 11 eines Steckers in die zugehörigen Buchsen 20 ein elektrischer Kontakt zwischen diesen und somit des Steckverbinders hergestellt wird, erreichen die Pins bereits vorgelagerte Kontakte 30, welche in diesem Beispiel als Spiralfedern ausgeführt sind. Nach Einstecken kontaktieren dann die Kontakte 30 und die Buchsen 20 die jeweiligen Pins 10, 11. Es kann dann ein Stromfluss über die jeweiligen Pin-Buchsen-Paare erzeugt werden, sowie auch eine Spannungsmessung zwischen Kontakt 30 und Buchse 20 vorgenommen werden.
  • Beide Kontaktbereiche, nämlich der Kontakt 30 sowie mindestens jeweils ein Bereich der Buchse 20 sind galvanisch voneinander getrennt, bspw. durch ein Isolationsmittel. Der Kontakt ist elektrisch leitfähig mittels jeweils einer Verbindung 40 in die Vorrichtung geführt. Im vorliegenden Beispiel wird die Verbindung 40 parallel zur Buchse 20 in die Vorrichtung geführt.
  • Innerhalb der Vorrichtung ist die Spannungsmessung angeordnet. Diese analoge Messung wird bevorzugt digitalisiert und kann mittels dem vorgenannten Microcontroller, welcher ebenfalls in der Vorrichtung angeordnet ist, an das übergeordnete System gemeldet werden. Diese Meldung kann über die vorgenannte Schnittstelle erfolgen.
  • Sollte die Stromstärke des Stroms I dem übergeordneten System nicht bekannt sein, kann diese auch noch durch entsprechende Strommessungen an beliebigen Stellen in den Strompfaden (Leitung, Buchse, bis zum Pin) angeordnet werden. Durch diese Strommessungen kann dann der jeweilige Strom I durch entsprechende Anschlüsse dem Microcontroller zugeführt werden. Es empfiehlt sich auch hier jeweils einen Analog-Digital-Konverter sowie eine galvanische Trennung dem Microcontroller vorzuschalten.
  • Die Auswertung der gemessenen Werte kann im Microcontroller erfolgen. Ebenso ist es möglich, die gemessenen Werte an das übergeordnete System weiterzugeben und die Auswertung durch das übergeordnete System erfolgen zu lassen.
  • Durch eine solche Auswertung sowie dem kontinuierlichen Überwachen der Kontaktierung kann eine Überwachung der Kontaktqualität erfolgen. Möglich wäre dann ein Anpassen von Strom und/oder Spannung über die Buchsen bzw. Pins durch das übergeordnete System.
  • Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So könnte die Schnittstelle keine Leitung zum übergeordneten System nutzen, sondern eine Funkverbindung, wie WLAN, Bluetooth oder GSM. Ebenfalls könnte der Microcontroller ein einfacher Microprozessor sein und je nach Anforderung einen externen Speicher nutzen oder keinen Speicher aufweisen. Im letzten Fall entfällt die Möglichkeit der Auswertung im Microcontroller bzw. Mikroprozessor.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 10, 11
    Pin
    20, 21
    Buchse
    25, 26
    Leitungen
    30
    Kontakt
    40
    Verbindung
    50, 51
    galvanische Trennung
    60
    Schnittstelle
    70
    Signalleitung
    80, 81
    Schutzbeschaltung
    U
    Spannung
    I
    Strom
    V
    Spannungsmessung
    µC
    Microcontroller
    ADC
    Analog-Digital-Konverter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019113591 A1 [0003]
    • DE 102018200886 B3 [0007]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern, mit mindestens einem Pin (10) und mindestens einer Buchse (20), in welcher der Pin (10) zumindest teilweise einbringbar ist, wobei die Buchse (20) den Pin (10) nach der Einbringung elektrisch leitfähig in einem Kontaktbereich kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Buchse (20) ein Kontakt (30) vorgelagert ist, welcher bei in der Buchse (20) eingebrachtem Pin (10) den Pin (10) außerhalb des Kontaktbereichs der Buchse (20) elektrisch leitfähig kontaktiert und dass mindestens eine Spannungsmessung (V) in der Vorrichtung enthalten ist, welche dazu ausgebildet ist, elektrische Spannungen zwischen der Buchse (20) und dem Kontakt (30) zu messen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spannungsmesser (V) in der Vorrichtung enthalten sind, wobei einer der Spannungsmesser (V) die Spannung am Kontakt (30) und einer der Spannungsmesser (V) die Spannung an der Buchse (20) zu messen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingebrachtem Pin ein Strompfad mit einer definierten Stromrichtung des elektrischen Stroms (I) durch Buchse (20) und Pin (10) führt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzbeschaltung (80,81) zwischen Kontakt (30) und Buchse (20) in der Vorrichtung enthalten ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen elektrische Spannungen des Spannungsmessers (V) mittels mindestens einem Analog-Digital-Konverters (ADC) zu digitalen Signalen digitalisierbar sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale mindestens einer galvanischen Trennung (50, 51) zuführbar wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale einem Mikrocontroller (µC) zuführbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrocontroller (µC) mindestens eine Schnittstelle (60) zugehörig ist, um mit einem übergeordneten System kommunizieren zu können.
  9. Verfahren zur Überwachung der Kontaktqualität bei Steckverbindern, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (10) zumindest teilweise in die Buchse (20) eingeführt wird, um in der Buchse (20) gelagert zu werden, dass der derart gelagerte Pin (10) jeweils mindestens eine elektrische leitfähige Verbindung mit der Buchse (20) und dem Kontakt (30) eingeht und dass die Spannungsmessung (V) elektrische Spannungen zwischen der Buchse (20) und dem Kontakt (30) misst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spannungen zwischen Buchse (20) und Kontakt (30) als Differenzmessungen der Spannungen an der Buchse (20) und am Kontakt (30) ausgeführt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spannungen zwischen der Buchse (20) und dem Kontakt (30) über mindestens einen Analog-Digital-Konverter (ADC) in digitale Signale gewandelt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere digitale Signale über mindestens eine galvanische Trennung (50, 51) einem Mikrocontroller (µC) zugeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Microcontroller (µC) die Spannungen zwischen der Buchse (20) und des Kontakts (30) auswertet und/oder speichert.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (µC) über mindestens eine Schnittstelle (60) mit einem übergeordneten System zu kommunizieren.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pins (11) und mehrere Buchsen (20) genutzt werden, um mehrere gemessene elektrische Spannungen zwischen den Pins (11) und den Buchsen (20) zu erzeugen, wobei diese mehreren gemessenen elektrischen Spannungen dem Mikrocontroller (µC) zugeführt werden.
DE102022130699.2A 2022-11-21 2022-11-21 Vorrichtung zur Messung der Kontaktqualität bei Steckverbindern sowie Verfahren zur Überwachung der Kontaktqualität bei Steckverbindern Pending DE102022130699A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102018200886B3 (de) 2018-01-19 2019-07-04 Te Connectivity Germany Gmbh Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Stromflusses
DE102019113591A1 (de) 2019-05-22 2020-11-26 Phoenix Contact E-Mobility Gmbh Steckverbinderteil mit einer an Kontaktlamellen eines Kontaktelements angeordneten Sensoreinrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018200886B3 (de) 2018-01-19 2019-07-04 Te Connectivity Germany Gmbh Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Stromflusses
DE102019113591A1 (de) 2019-05-22 2020-11-26 Phoenix Contact E-Mobility Gmbh Steckverbinderteil mit einer an Kontaktlamellen eines Kontaktelements angeordneten Sensoreinrichtung

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