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Einrichtung zum Prüfen des Betriebsverhaltens von Relais Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Prüfen des Betriebsverhaltens von Relais, insbesondere
von gepolten Relais, wie Telegrafenrelais u. a Relais werden auf allen Gebieten
der EIektrotechnik zur Steuerung von Schaltvorgängen eingesetzt und spielen unter
anderem in der Fernmelde Vermitflungstechnik eine große Rolle bei der Verstärkung
von Telegrafiezeichen und beim Aufbau von Verbindungen. Um den reibungslosen Ablauf
des Fernsprech- und Fernschreibverkehrs sicherzustellen, muß gewährleistet sein,
daß die Vielzahl der an den verschiedenen Stellen eingesetzten Relais ordnungsgemäß
arbeitet und bestimmte, auf Grund von Erfahrungen festgelegte Betriebsdaten einhält.
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Zu den Betriebsdaten gehören die Erregungs- und Gegenerregungsströme,
die Anzugszeiten und die Prellzeiten der Relaiskontakte. Bei gepolten Relais interessieren
die angeführten Größen sowohl für die sogenannte Trennlage als auch für die Zeichenlage
des Kontaktes.
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Es ist bekannt, die Erregungs- und Gegenerregungsströmestatisch mit
Hilfe eines Strommeßinstruments und eines regelbaren Widerstandes zur Einstellung
der jeweils erforderlichen Stromstärke, die beide in den Kreis zwischen Relaiswicklung
und Stromquelle eingeschaltet sind, zu messen. Ein an der Kontaktseite des Prüflings
angeordnetes Lämpchen läßt in dieser Anordnung den jeweiligen Schaltzustand des
zu prüfenden Relais erkennen.
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Die Anzugs- und Prellzeiten von Relais lassen sich mit den bekannten
Vorrichtungen nicht messen, da diese Größen nicht statisch erfaßbar sind.
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Diesem Mangel hilft die Erfindung ab mit einer Einrichtung zum Prüfen
des Betriebsverhaltens von Relais mit zur statischen Prüfung einstellbaren Erregerströmen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erster, frei laufender Impulsgenerator vorgesehen
ist, der das zu prüfende Relais erregt und gleichzeitig eine Auswerteschaltung steuert
und auslöst, die einen weiteren, auf eine Auslösung hin einen eine einstellbare
Zeit dauernden Impuls abgebenden Impulsgenerator enthält und ferner mindestens ein
von diesem sperrbares Impulstor, dessen Eingang - gegebenenfalls über weitere Impulstore
und einen Impulsformer - an einem zu prüfenden Relaiskontakt liegt und dessen Ausgang
mit einer mit einem Speicher versehenen Anzeigeeinnchtung verbunden ist.
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Der frei laufende Impulsgenerator erregt also gleichzeitig das zu
prüfende Relais und löst den zweiten Impulsgenerator aus, der während einer wählbaren
Zeitspanne ein zwischen Relaiskontakt und Anzeigespeicher befindliches Impulstor
sperrt.
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Nur wenn zwischen Erregung und Kontaktschluß eine längere Zeit verstreicht,
als der Speriimpuls am Impulstor anliegt, gelangt ein Signal in den Anzeigespeicher
und an das angeschlossene Anzeigemittel, z. B. ein Lämpchen. Geht der frei laufende
Impulsgenerator in seine andere Lage über, schaltet er die Erregung ab, und etwas
später öffnet der Kontakt des Prüflings. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Prellungen
od. ä. ein Impuls über das nicht mehr gesperrte Impulstor gelangen und wird zur
Anzeige gebracht. Um solche störenden Impulse vom Anzeigespeicher fernzuhalten,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung ein weiteres Impulstor vor, das vom Impulsgenerator
gesteuert wird und mit dem ersten Impulstor in Serie liegt. Dieses Impulstor sperrt
den Signalweg zum Anzeigespeicher während der Zeit, in der das Relais nicht erregt
ist.
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Bei defekten Relais kommt es vor, daß der Kontakt trotz Erregung
überhaupt nicht schließt. In diesem Fall steht an den Impulstoren kein Signal an,
das die Anzeige betätigen könnte. Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht deshalb
ein weiteres Impulstor vor, das vom Kontakt her sperrbar ist und zwischen dem frei
laufenden Impulsgenerator und dem ersten Impulstor liegt. Durch dieses Impulstor
gelangt bei Abschalten der Erregung ein Impuls vom Impulsgenerator zum ersten Impulstor
und damit zur Anzeige, wenn der Kontakt in der Ruhelage geblieben ist.
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Relaiskontakte prellen nach dem Umschlagen eine kürzere oder längere
Zeit, bevor sie ihre Betriebslage einnehmen. Für die Beurteilung ihres Betriebsverhaltens
ist sowohl die Zeit zwischen Erregung und erster Prellung als auch die Zeit zwischen
Erregung und Aufhören der Prellungen maßgeblich. Um beide Zeiten sicher messen zu
können, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Impulsgenerator
und
dem ersten Impulstor ein Impulsformer vorgesehen, der aus einem auf einen Auslöseimpuls
hin einen Impuls abgebenden Impulsgenerator be steht, dessen Impulsdauer zwischen
einer gegen die zu erwartende Prelldauer des zu prüfenden Relais großen Zeit und
einer mit der Dauer einer einzelnen Prellung vergleichbaren Zeit umschaltbar ist.
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Jedes in den Anzeigespeicher gelangende Signal sagt aus, daß das
zu prüfende Relais nicht einwandfrei arbeitet bzw. die gewünschten Betriebsdaten
nicht einhält. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn jedes Signal nur so lange
gespeichert wird, daß die Bedienungsperson es erfassen kann, und der Speicher dann
wieder gelöscht wird, um von neuem aufnahmebereit zu sein. In einer Weiterbildung
der Erfindung ist der Anzeigespeicher deshalb mit einer wahlweise anschaltbaren
Einrichtung zur Selbstlöschung nach einer festgelegten Zeit ausgerüstet.
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Bei Relais mit Umschaltkontakten sind die verschiedenen Betriebsdaten
in beiden Kontaktlagen zu messen. Um das Verhalten beider Kontaktseiten in einem
Arbeitsgang auswerten zu können, sieht eine Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung
vor, daß alle bisher aufgeführten Baugruppen zum Anschluß der beiden Kontakte in
doppelter Anzahl vorgesehen werden, jedoch der erste, frei laufende Impulsgenerator
sowie der weitere, einstellbare Impulsgenerator beiden Auswertezweigen gemeinsam
dienen. Die beiden Auswertezweige müssen zu diesem Zweck an gegenphasige Ausgänge
des Impulsgenerators angeschlossen sein.
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Der Gegenstand der Erfindung soll im folgenden an Hand der Fig. 1
und 2 a bis 2f erläutert werden.
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Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Prüfen von Relais - in diesem Fall mit Umschaltkontakten - dar, Fig. 2 a bis
2f ein im einzelnen ausgeführtes Beispiel zum Prüfen von polarisierten Relais.
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Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen frei laufenden Impulsgenerator
3, z. B. einen astabilen Multivibrator, der das zu prüfende Relais 1, 2 im Takt
seiner Frequenz fortlaufend vom Ruhezustand in den erregten Zustand und zurück schaltet
und außerdem einen weiteren Impulsgenerator 4 auslöst, der auf jeden Auslöseimpuls
hin einen eine einstellbare Zeit dauernden Impuls abgibt. Dieser Impulsgenerator
4 kann beispielsweise ein monostabiler Multivibrator mit veränderbarem Zeitglied
sein. Der Ausgang des Impulsgenerators 4 ist an die Steuerseite eines Impulstores
5 angeschlossen, das auf diese Weise immer während der Laufzeit des Impulsgenerators
gesperrt wird. Die Laufzeit des Impulsgenerators 4 wird mittels eines von außen
zugänglichen Potentiometers oder Trimmers auf die maximal zulässige Ansprechverzögerungszeit
eingestellt. Ist die Ansprechzeit des Prüflings dann kleiner, wird sie nicht registriert,
da das Impulstor 5 den Weg zum Anzeigespeicher 6 sperrt. Ist die Ansprechzeit hingegen
größer, gelangt der bei Umschlagen des Kontaktes 2 in die Lage 7 ausgelöste positive
Impuls über das Impulstor 8, den Impulsformer 11 und das nun nicht mehr gesperrte
Impulstor 5 in den Anzeigespeicher 6.
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Der Anzeigespeicher 6 kann ein bistabiler Multivibrator sein, der
einen einmal eingelaufenen Impuls so lange speichert, bis die Löschtaste 12 gedrückt
wird.
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Eine Lampe 7 am Anzeigespeicher zeigt dann den einmal aufgetretenen
Fehler bis zur Löschung durch eine Bedienungsperson an. Der Anzeigespeicher 6
kann
aber auch selbsttätig löschend ausgebildet werden, z. B. als monostabiler Multivibrator.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung, die
später beschrieben wird, ist der Anzeigespeicher 6 zwischen den Möglichkeiten der
Dauer- und Kurzzeitspeicherung umschaltbar.
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Ein zweites Impulstor 8 dient dazu, Impulse, die z. B. bei Abschalten
der Erregung durch Prellungen des dann öffnenden Kontaktes 1 hervorgerufen werden,
vom Anzeigespeicher 6 fernzuhalten. Zu dem Zeitpunkt, an dem diese Impulse eintreffen,
ist das Impulstor 5 ja nicht mehr gesperrt, so daß sie ungehindert zum Anzeigespeicher
6 gelangen und dort eine Anzeige auslösen könnten. Das Impulstor 8 wird vom Impulsgenerator
3 gesteuert und ist nur so lange geöffnet, wie das Relais 1 erregt wird. Sobald
die Erregung aufhört, sperrt das Impulstor 8 und läßt Impulse vom kurz nachher umschlagenden
Kontakt 2 nicht durch.
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Um auch den Fall als Fehler erfassen zu können, in dem der Kontakt
2 überhaupt nicht die Seite berührt, ist ein drittes Impulstor 9 vorgesehen. Dieses
Impulstor wird vom Kontakt 2 gesteuert, und zwar ist es geöffnet, wenn sich der
Kontakt 2 an der T-Seite befindet, und gesperrt, wenn der Kontakt 2 an der Seite
liegt. Der Eingang des Impulstores 9 ist mit einem Ausgang des Impulsgenerators
3 verbunden, an dem ein zum das Impulstor 8 steuernden Ausgang gegenphasiges Signal
auftritt. An dieses Tor gelangt also ein Impuls, wenn die Erregung des Relais abgeschaltet
wird, und dieser Impuls wird durch das Tor 9 hindurchgelassen, wenn der Kontakt
2 bis dahin noch immer nicht in die Arbeitslage 7 gegangen ist. Über das geöffnete
Tor 5 wird es als Fehlersignal dem Anzeigespeicher 6 eingegeben.
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Zwischen den Impulstoren 8 und 9 und dem Impulstor 5 liegt eine Impulsformerstufe
11, die auf ein Eingangssignal hin einen Impuls bestimmter zwischen zwei Werten
umschaltbarer Dauer abgibt. Die Impulsformerstufe 11 kann als monostabiler Multivibrator
mit umschaltbarem Zeitglied ausgebildet sein. Die Laufzeit dieser Stufe 11 ist einmal
so eingestellt, daß sie größer ist als die zu erwartende Prellzeit des zu prüfenden
Kontaktes; das ist mit Sicherheit der Fall, wenn sie z. B. Iänger als die Erregungszeit
des Relais gemacht wird. Bei der ersten Kontaktprellung wird die Impulsformerstufe
11 ausgelöst, und alle weiteren Prellungen fallen in ihre Laufzeit und werden nicht
mehr gewertet. Auf diese Weise läßt sich die Ansprechzeit bis zum ersten Kontaktschluß
messen. Dann wird über einen Schalter die Impulsdauer der von der Stufe 11 abgegebenen
Impulse auf einen Wert eingestellt, der etwa der Dauer einer Einzelprellung entspricht.
Jetzt wird die Impulsformerstufe von jeder Prellung eingeschaltet und gibt noch
bei der letzten Prellung einen Impuls ab, der entweder vom Tor 5 nicht durchgelassen
wird, wenn er innerhalb der geforderten und am Impulsgenerator 4 eingestellten Zeit
liegt, oder zum Anzeigespeicher 6 gelangt, wenn er die eingestellte Zeit überschreitet.
Solcherart läßt sich die Ansprechzeit bis zum Abklingen der Prellungen bestimmen.
Die Differenz zwischen beiden Meßwerten ergibt die Prellzeit des geprüften Kontaktes.
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Um bei Umschaltkontakten die gleichen Größen an der anderen Kontaktseite
bestimmen zu können, sind in der Einrichtung nach F i g. 1 ein weiterer Anzeigespeicher
16 mit Anzeigelämpchenl7, drei Impulstore
15, 18, 19 und ein Impulsformer
21 enthalten, die die gleiche Funktion wie die entsprechenden Stufen im beschriebenen
Teil der Anordnung erfüllen. Das Impulstor 18 ist mit einem zum Impulstor 8 gegenphasigen
Ausgang des Impulsgenerators 3 verbunden, desgleichen liegt das Impulstor 19 an
einem zum Impulstor 9 gegenphasigen Ausgang des Impulsgenerators 3. Im Takt des
Impulsgenerators 3 wird damit abwechselnd an der einen und anderen Kontaktseite
Z bzw. T gemessen.
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Fig. 2 a bis 2f zeigen eine vollständige Einrichtung zum Messen des
Betriebsverhaltens von Relais nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für Telegrafenrelais.
In F i g. 2 a ist eine Schaltung zur Messung der Erregungs- und Gegenerregungsströme
dargestellt, die im wesentlichen aus einem auf verschiedene Meßbereiche umschaltbaren
Strommeßinstrument, einem veränderbaren Widerstand Wi 18 zur Einstellung der Gegenerregungsströme,
verschiedenen Widerständen zur Strombegrenzung und Schaltern zum Umschalten auf
verschiedene Meßvorgänge besteht. Damit die Einrichtung für unterschiedliche Relais
geeignet ist, sind einige Verbindungen nicht fest verdrahtet und einige Widerstände
nicht fest eingebaut, sondern werden in sogenannten Schaltsteckern zusammengefaßt,
von denen jeweils einer einer Relais arzt zugeordnet ist. Die grob gestrichelte
Verbindung wird z. B. über einen Schaltstecker für Relais ohne einseitige Ruhelage,
die fein gestrichelte Verbindung über einen Schaltstecker für Relais mit einseitiger
Ruhelage hergestellt.
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Die Tasten in Fig. 2 a bis 2f dienen zum Messen (M), Umpolen des
Meßinstruments (U), Prüfen der Zeichenseite (Z), die Trennseite wird in der Ruhelage
geprüft, Herbeiführen einer einseitigen Ruhelage bei Relais, die normalerweise keine
einseitige Ruhelage besitzen (R), Prüfen von Zusatzkontakten (K), zur Gegenerregung
(G), zur Einstellung von Dauerbetrieb (D), zur Handlöschung des Anzeigespeichers
(H) und zur Messung der Anzugszeit(A); die Anzugs- und Prellzeit wird in der Ruhelage
gemessen.
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Ist keine der Tasten gedrückt, findet die statische Prüfung der Trennseite
statt. Das Relais 1 (F i g. 2 a) ist nicht erregt; wenn der Kontakt (Fig. 2d) wie
erforderlich an T liegt, leuchtet die über Wo 84 mit - U, über T-A mit Null verbundene
Lampe LT (Fig.2e). Dieselbe Prüfung kann durch Drücken der Taste K mit einem Zusatzkontakt
Al (F i g. 2 d) wiederholt werden. Die statische Prüfung der Zeichenseite findet
durch Drücken der TasteZ statt.
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Über den Kontakt ZI (F i g. 2f) wird in diesem Fall der Impulsgenerator
3 (Fig. 2f), ein astabiler Multivibrator, in die Arbeitslage gebracht und dort festgehalten.
Dieser erregt über eine Verstärkerstufe ein Relais, dessen Kontakte und il' (Fig.2a)
die Relaiswicklung an Null und U legen. Geht jetzt der A-Kontakt richtig an die
Zeichenseite 7 (Fig. 2d), leuchtet die LampeL2 (Fig. 2c). Durch zusätzliches Drücken
der TasteK (Fig.2d) kann die gleiche Prüfung für den ZusatzkontaktA1 vorgenommen
werden. Der Erregungsstrom wird gemessen durch Betätigen der Taste M, deren Kontakte
MII und MI'I (F i g. 2 a) den Kreis auftrennen und das Meßinstrument zwischenschalten.
Bei Relais mit Gegenerregerwicklung wird der Gegenerregnngsstrom bei gedrückter
Taste G mittels eines veränderbaren Widerstandes Wi 18 (Fig.2a) auf den Wert eingestellt,
bei dem das Relais gerade in die andere
Lage übergeht. Dieser Strom kann durch zusätzliches
Drücken der Taste M gemessen werden.
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Durch die Taste D wird die Einrichtung auf Dauerbetrieb geschaltet,
und zwar wird über DIll (F i g. 2 f) der Impulsgenerator 3, ein astabiler Multivibrator,
entsperrt und kippt mit einer Frequenz von in diesem Fall 10 Hz hin und her. Über
eine Verstärkerstufe (Trs. 21) wird ein Relais J im selben Rhythmus erregt, dessen
Kontakte it und iTI (Fig. 2a) die Wicklung des zu prüfenden Relais jeweils 50 msec
lang an Spannung legen. Um den Strom durch die Relais- oder Gegenerregungswicklung
während des Stroßbetriebs feststellen zu können, wird bei Drücken der Taste M der
Impulsgenerator 3 (F i g. 2 f) über den Kontakt M' in der Arbeitslage festgehalten
und der nun durch die Wicklung fließende Gleichstrom vom Instrument angezeigt. Das
Relais J ist in dem hier beschriebenen Beispiel ein Quecksilberrelais, das sehr
schnell anspricht und dessen Kontakte prellfrei arbeiten. Während des Umschlages
überholen die Kontakte, d. h., sie verbinden kurzzeitig die Arbeits- mit der Ruheseite.
Dadurch gelangt beim Übergehen des i"-Kontaktes (Fig. 2a) von der Ruhe- in die Arbeitslage
ein positiver Impuls über den Widerstand Wi20, den Kondensator C 1 (F i g. 2 b)
und eine Verstärkerstufe (Trs.l) an den Eingang eines Impulsgenerators 4, der hier
als monostabiler Multivibrator mit besonderer Temperaturstabilisierung (Trs. 3)
ausgebildet ist und einen Impuls von mittels der Widerstände Wo 27 und Wo 29 und
der Kondensatoren C 5 und C 6 einstellbarer Länge abgibt. Dieser Impuls sperrt über
den Widerstand Wi45 (Fig. 2c) das aus C12 und Gar 5 gebildete Impulstor 5, über
den Widerstand Wi75 (Fig. 2e) das aus C20 und Gr8 gebildete Impulstor 15. Wenn der
Kontakt A des Prüflings jetzt nach einer gewissen Anzugsverzögerung in die Z-Stellung
übergeht, leuchtet die Lampe Lz (Fig. 2c) auf, und gleichzeitig erhält der Impulsformer
11, ein monostabiler Multivibrator mit einer Eigenzeit von 0,1 msec, einen Auslöseimpuls
über das Impulstor 8, das aus C 9 und Gar 3 gebildet ist. Dieses Impulstor wird
über Wi38 vom Impulsgenerator 3 (Fig. 2f) gesteuert und ist immer dann geöffnet,
wenn das zu prüfende Relais erregt ist. Der Ausgang des Impulsformens 11 (F i g.
2 c) ist über das Impulstor 5 mit dem Eingang des Anzeigespeichers 6 (F i g. 2 d
) verbunden, der in der Ruhelage der H-Kontakte als monostabiler Multivibrator arbeitet,
einen eventuell über das Tor 5 gelangenden Impuls also nur kurzzeitig speichert
und während dieser Zeit über eine Verstärkerstufe (Trs. 10, Trs. 11) eine Fehlerlampe
7 (LFz) bringt. Die Verstärkerstufe enthält hier zwei Transistoren, die stets in
Gegenphase arbeiten, um die an einem Transistor liegende Höchstspannung auf der
Hälfte der Betriebsspannung zu halten.
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Der zu prüfende Kontakt steuert außerdem über eine Verstärkerstufe
10 (Trs. 5) und Wi36 (Fig. 2 c) ein aus C 8 und Gar 4 gebildetes Impulstor 9, dessen
Ausgang mit der Impulsformerstufell und dessen Eingang mit einem Ausgang des Impulsgenerators
3 (F i g. 2 f) verbunden ist. Durch dieses Impulstor 9 kann nur dann ein Impuls
hindurchgehen, wenn der Kontakt nicht an der Seite liegt, der Prüfling aber gemäß
der Stellung des Impulsgenerators 4 (F i g. 2b) erregt ist. In diesem Fall wird
also das Nichtschließen des Kontaktes als Fehler angezeigt.
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Durch Drücken der TasteH kann der Anzeigespeicher 6 (F i g. 2 d)
auf Dauerspeicherung umgeschaltet werden, und zwar wird in diesem Fall aus dem monostabilen
Multivibrator ein bistabiler Multivibrator, der einen einmal eingelaufenen Impuls
bis zur Handlöschung durch die Taste 12 (tal) speichert.
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Dauerspeicherung ist insbesondere bei längeren Versuchen vorteilhaft,
da sie die Bedienungsperson der ständigen Beobachtung der Anzeige enthebt.
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In der bisher beschriebenen Anordnung wurde im Dauerbetrieb die Anzugs-
und Prellzeit, also die Zeit bis zum Abklingen der letzten Prellung, gemessen.
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Um die reine Ansprechzeit, die Zeit zwischen Erregung und erstem Kontaktschluß
zu messen, wird die Taste A gedrückt, die den Impulsformer 11 (F i g. 2 c) auf eine
bedeutend längere Eigenzeit, hier 75 msec, umschaltet. Der Impulsformer spricht
jetzt nur auf die erste Prellung an, so daß die folgenden Prellungen wirkungslos
bleiben.
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Zur Prüfung der Treunseite des Relais sind je ein weiterer Impulsformer21
(MMT in F i g. 2 e) und Anzeigespeicher 16 (BMT) mit Anzeigelampe 17 (LFT in F i
g. 2d) vorgesehen sowie drei Impulstore 15 (C20, Gr8 in Fig. 2e), 18 (C24, Gr9 in
Fig. 2e), 19 (C25 in Fig. 2f, Gr1O in Fig. 2e), deren Anordnung in der Auswerteschaltung
dem Blockschaltbild in F i g. 1 entspricht und die die gleiche Funktion wie die
entsprechenden beschriebenen Stufen ausüben.
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Sämtliche Messungen lassen sich durch Drücken der Taste K (Fig. 2d)
am Zusatzkontakt Al wiederholen.