DE19623436A1

DE19623436A1 - Apparatus for displaying performance of electromagnetic (EM) relay or valve

Info

Publication number: DE19623436A1
Application number: DE1996123436
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Rapp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-18

Abstract

A method and apparatus for displaying the electrical, mechanical and magnetic performance of an electromagnetically operated valve or relay (34,35) on a monitor screen (48) incorporates a variable voltage/current source (40) whose internal resistance can be varied over a considerable range to optimise the impedance matching of different test samples. The two principal modes of energisation available enable either a constant rectangular voltage to be applied to the sample (34,35) during which its response w.r.t. time is observable or a steadily rising sawtooth which is used for establishing armature pick-up, contact-closing and drop-off levels. The apparatus also has a facility for external control (50) and an interface with a PC(49).

Description

State of the art

Es ist bekannt, daß zur Ermittlung der Anzugspannung bei Relais (34/35) die Spannung an der Spule (34) von 0 Volt bis zur Nennspannung entweder von Hand oder über einen Generator hochgefahren wird. Zur Ermittlung der Abfallspannung wird die Spannung an der Spule (34) von der Nennspannung wieder auf 0 Volt herunter gefahren. Dieses erfolgt entweder manuell oder mit Hilfe eines Generators. Die Auswirkung der Änderung der Spannung die an der Spule (34) ansteht wird visuell erfaßt oder mit Hilfe eines Detektors angezeigt. Der Detektor zeigt an, daß sich z. B. ein Relaiskontakt (35) öffnet oder schließt. Die Anzeige erfolgt durch ein optisches und/oder akustisches Signal. Bei dieser Art der Auswertung ist nur eine sehr vage Aussage über den Zustand des magnetischen Kreises (34/35) möglich. Es ist praktisch unmöglich festzustellen, ob ein sicherer Magnetschluß zwischen Kern und Anker vorliegt. Des weiteren ist es nicht möglich weitere Aussagen über die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Relais (34/35) zu geben. Zu diesen Aussagen gehören u. a., das Erkennen von: Auswirkungen von Änderungen an einer Rückholfeder (Resetfeder), Schwingverhalten der Kontaktfeder, mechanisch instabilen Zuständen (z. B. im Scharnier, und/oder des Nietvorganges), Stärke der Verkupferung, Veränderungen im Fertigungsablauf. It is known that in order to determine the starting voltage for relays ( 34/35 ), the voltage on the coil ( 34 ) is raised from 0 volts to the nominal voltage either by hand or via a generator. To determine the dropout voltage, the voltage on the coil ( 34 ) is reduced from the nominal voltage back to 0 volts. This is done either manually or with the help of a generator. The effect of the change in the voltage applied to the coil ( 34 ) is detected visually or displayed with the aid of a detector. The detector indicates that e.g. B. a relay contact ( 35 ) opens or closes. The display is made by an optical and / or acoustic signal. With this type of evaluation, only a very vague statement about the state of the magnetic circuit ( 34/35 ) is possible. It is practically impossible to determine whether there is a secure magnetic connection between the core and the armature. Furthermore, it is not possible to make further statements about the electrical and mechanical properties of the relay ( 34/35 ). These statements include, among other things, the detection of: effects of changes to a return spring (reset spring), vibration behavior of the contact spring, mechanically unstable conditions (e.g. in the hinge and / or the riveting process), strength of the copper plating, changes in the production process.

The measuring system according to the invention

Exemplarisch für die Untersuchungen an den unterschiedlichsten magnetischen Kreisen (34/35) wird im Folgenden beschrieben wie sich ein elektromechanisches Relais verhält (34/35), das mit dem erfindungsgemäßen Meßsystem durchgemessen wird. Es werden Vereinfachungen vorgenommen um den Rahmen der Beschreibung nicht zu sprengen.Exemplary of the investigations on a variety of magnetic circuits (34/35) is described below as a electromechanical relay behaves (34/35), which is measured with the measurement system according to the invention. Simplifications are made in order not to go beyond the scope of the description.

Es wird beschrieben, wie das erfindungsgemäße Meßsystem Veränderungen in einem magnetischen Kreis (34/35) verarbeitet und auf einem Schirm (48) darstellt. Dieses wird anhand eines Relais (34/35) aufgezeigt.It is described how the measuring system according to the invention processes changes in a magnetic circuit ( 34/35 ) and displays them on a screen ( 48 ). This is shown using a relay ( 34/35 ).

Es gibt 2 grundsätzlich unterschiedliche Arten der Veränderungen im magnetischen Kreis (34/35):
1. Die Veränderung im magnetischen Kreis (34/35) erfolgt durch Veränderung der Spannung welche an die Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) angelegt wird.
2. Bei konstanten Bedingungen an der Spule (34) ergibt sich eine Rückwirkung von der Mechanik (35) auf den Widerstand der Spule (34) wenn sich die Mechanik (35) ändert.
Zu 1. Die Spule (34) wird bei dem erfindungsgemäßen Meßsystem mit einem sich langsam ändernden Strom erregt. Dieser Strom erzeugt am Widerstand der Spule (34) eine Spannung. Die Änderung des Stromes ist langsam gegenüber den mechanischen Bewegungen im mechanischen Teil (35) des magnetischen Kreises (34/35).
zu 2. Bei einem konstanten Strom in der Spule (34) zeigen sich Veränderungen im mechanischen Teiles (35) des magnetischen Kreise (34/35) durch die Veränderung des Widerstandes der Spule (34). Die Veränderung des Spulenwiderstandes (34) zieht eine Änderung der Spannung an der Spule (34) nach sich, da der Strom in der Spule (34) konstant ist. Eine auftretende generatorische Spannung wird der Spannung an der Spule (34) überlagert.There are two fundamentally different types of changes in the magnetic circuit ( 34/35 ):
1. The change in the magnetic circuit ( 34/35 ) takes place by changing the voltage which is applied to the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ).
2. At constant conditions on the coil ( 34 ) there is a reaction from the mechanism ( 35 ) on the resistance of the coil ( 34 ) when the mechanism ( 35 ) changes.
Re 1. In the measuring system according to the invention, the coil ( 34 ) is excited with a slowly changing current. This current generates a voltage across the resistance of the coil ( 34 ). The change in current is slow compared to the mechanical movements in the mechanical part ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ).
Re 2. At a constant current in the coil ( 34 ) changes in the mechanical part ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) are shown by the change in the resistance of the coil ( 34 ). The change in the coil resistance ( 34 ) causes a change in the voltage across the coil ( 34 ), since the current in the coil ( 34 ) is constant. A generated generator voltage is superimposed on the voltage on the coil ( 34 ).

Der Widerstand der Spule (34) setzt sich im ersten Ansatz aus zwei Größen zusammen:
1. dem ohmschen Widerstand
2. dem induktiven Widerstand
zu 1. Der ohmsche Widerstand der Spule (34) Ist in der ersten Näherung (bei konstanten Umgebungsverhältnissen) gleichbleibend.
Zu 2. Der induktive Widerstand der Spule (34), ändert sich in dem Augenblick, in dem eine Bewegung im mechanischen Teil (35) erfolgt. The resistance of the coil ( 34 ) is made up of two variables in the first approach:
1. Ohmic resistance
2. the inductive resistance
to 1. The ohmic resistance of the coil ( 34 ) is constant in the first approximation (with constant ambient conditions).
To 2. The inductive resistance of the coil ( 34 ) changes the moment a movement takes place in the mechanical part ( 35 ).

Die mechanische Bewegung entsteht, wenn die Spannung an der Spule (34) ansteigt. Der Anker setzt sich in Bewegung, der magnetische Kreis (34/35) ändert sich und damit auch der komplexe Anteil des Widerstandes der Spule (34). Diese Widerstandsänderung zieht eine Änderung der Spannung an der Spule (34) nach sich und ist als ein dynamischer Vorgang auf dem Schirm (48) sichtbar.The mechanical movement occurs when the voltage on the coil ( 34 ) increases. The armature starts to move, the magnetic circuit ( 34/35 ) changes and with it the complex part of the resistance of the coil ( 34 ). This change in resistance causes a change in the voltage across the coil ( 34 ) and is visible as a dynamic process on the screen ( 48 ).

Eine Unterbrechung in der kontinuierlichen Fortbewegung des Ankers (35) ist zum Beispiel gegeben wenn der Mittenkontakt den Arbeitskontakt berührt, oder der Anker im Scharnier zeitweilig gehemmt wird. Dieses ist auf dem Schirm (48) sichtbar.An interruption in the continuous movement of the armature ( 35 ) occurs, for example, when the center contact touches the work contact or the armature in the hinge is temporarily inhibited. This is visible on the screen ( 48 ).

Der Magnetschluß zwischen Kern und Anker beendet normalerweise die Veränderung im magnetischen Kreis (34/35) und schließt den mechanischen Bewegungsablauf ab. Auf dem Schirm (48) können folgende Werte klar erkannt werden: Anzugspannung (Spannung bei dem z. B. ein Vorlaufkontakt schließt), Durchzugspannung (Spannung bei dem der Magnetschluß zwischen Kern und Anker erreicht wird); Abfallspannung (Spannung bei dem der Anker die magnetische Verbindung zum Kern verliert) und/oder ein bisher geschlossener Relaiskontakt (35) sich als Folge des Loslassens der Verbindung Anker und Kern öffnet. Aus den Kurvenverläufen werden Rückschlüsse gewonnen, auf das Prellverhalten des Relais (35) und die Eigenschaften der mechanischen Komponenten. Üblicherweise wird die Spannung an der Spule (34) von 0 Volt bis zum Nennwert (Unenn) in einigen Sekunden hochgefahren. Nach Erreichen von Unenn wird die Spannung auf 0 V zurück gefahren. The magnetic connection between core and armature normally ends the change in the magnetic circuit ( 34/35 ) and completes the mechanical movement. The following values can be clearly recognized on the screen ( 48 ): pull-in voltage (voltage at which, for example, a leading contact closes), pull-through voltage (voltage at which the magnetic connection between core and armature is reached); Drop voltage (voltage at which the armature loses the magnetic connection to the core) and / or a previously closed relay contact ( 35 ) opens as a result of releasing the connection between armature and core. Conclusions can be drawn from the curves, regarding the bounce behavior of the relay ( 35 ) and the properties of the mechanical components. The voltage on the coil ( 34 ) is usually raised from 0 volts to the nominal value (Unenn) in a few seconds. After reaching Unenn, the voltage is reduced to 0 V.

Mit dem erfindungsgemäßen Meßsystem ist es möglich die Auswirkung von mechanischen Veränderungen bei den verwendeten Bauteilen (34/35) zu erkennen. Veränderungen im Fertigungsablauf (Einstellungen von Fertigungseinrichtungen) werden ebenfalls erkannt.With the measuring system according to the invention it is possible to recognize the effect of mechanical changes in the components used ( 34/35 ). Changes in the production process (settings of production facilities) are also recognized.

Zusammenfassung: Die Qualität eines magnetischen Kreises (34/35) wird in sehr kurzer Zeit bestimmt und die Auswirkungen von Veränderungen an Bauteilen (34/35) und Prozeßparametern ist sofort sichtbar.Summary: The quality of a magnetic circuit ( 34/35 ) is determined in a very short time and the effects of changes in components ( 34/35 ) and process parameters are immediately visible.

Bei einem fertiggestellten magnetischen Kreis (34/35) - zum Beispiel einer fertig gekapselten Einheit - können die verschiedenen mechanischen und elektrischen Parameter noch erkannt werden.With a completed magnetic circuit ( 34/35 ) - for example a completely encapsulated unit - the various mechanical and electrical parameters can still be recognized.

Der entscheidende Teil des erfindungsgemäßen Meßverfahrens ist die Verwendung einer aus einer Regelabweichung heraus gesteuerten Stromquelle. Die Regelabweichung ergibt sich aus dem vorgegebenen Sollwerten für die Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) und dem tatsächlichen Istwert an der Spule (34). Die Sollwerte werden durch die Einstellung der Parameter (u. a. Zeit, Amplitude) auf der Frontplatte der Vorrichtung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens eingestellt, oder über die externe Steuerung vorgegeben.The decisive part of the measuring method according to the invention is the use of a current source controlled from a control deviation. The control deviation results from the specified target values for the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) and the actual actual value at the coil ( 34 ). The setpoints are set by setting the parameters (including time, amplitude) on the front panel of the device of the measuring method according to the invention, or specified via the external control.

Mit diesem erfindungsgemäßen Meßsystem werden magnetische Kreise (34/35) geprüft, die aus wenigstens zwei Hauptteilen bestehen:
1. Einer Spule (34)
2. Einem mechanischen Teil (35)
Zu 1: Die Spule (34) wird elektrisch erregt. Mit dem sich aufbauenden Magnetfeld wird die angekoppelte Mechanik (35) angetrieben.
Zu 2: Der mechanische Teil (35) verrichtet eine Arbeit. Dieses ist z. B. das Betätigen eines Kontaktes oder einer Achse. Die Achse löst wiederum ihrerseits einen weiteren mechanischen Vorgang aus.With this measuring system according to the invention, magnetic circuits ( 34/35 ) are tested which consist of at least two main parts:
1. A coil ( 34 )
2. A mechanical part ( 35 )
1: The coil ( 34 ) is excited electrically. The coupled mechanism ( 35 ) is driven with the magnetic field that builds up.
2: The mechanical part ( 35 ) does a job. This is e.g. B. the actuation of a contact or an axis. The axis in turn triggers another mechanical process.

Bei einer Ansteuerung zu Beispiel eines Magnetventils (34/35) mit einem Rechtecksignal kann auch im Spulenstrom festgestellt werden, wann und wie hoch der mechanische Widerstand ist, den das Magnetventil während der Betätigung überwindet. Die Verringerung der Reibung (z. B. durch Öl) ist direkt erkennbar. Der Verlauf Kraft/Weg wird auf dem Schirm (48) dargestellt.When actuating a solenoid valve ( 34/35 ) with a square-wave signal, for example, it can also be determined in the coil current when and how high the mechanical resistance that the solenoid valve overcomes during actuation. The reduction in friction (e.g. due to oil) can be seen directly. The force / displacement curve is shown on the screen ( 48 ).

Magnete (34/35) betätigen über einen Stößel die externe mechanische Last (35). Wie beim Verfahren der Relaismessung kann hier auch festgestellt werden, bei welcher Spannung der Magnetschluß erreicht wird. Der Kraft/Weg-Verlauf wird auch hier auf dem Schirm (48) dargestellt. Magnets ( 34/35 ) actuate the external mechanical load ( 35 ) via a plunger. As with the relay measurement method, it can also be determined here at which voltage the magnetic connection is reached. The force / displacement curve is also shown here on the screen ( 48 ).

Die Ansteuerung der Spule (34) kann sowohl durch einen kontinuierlichen Spannungsanstieg, als auch über ein Rechtecksignal erfolgen. Die unterschiedlichen Spannungsverläufe ergeben unterschiedliche Aussagen. Bei Ansteuerung mit einem Rechtecksignal werden primär Zeitabhängigkeiten erkannt. Bei langsam sich ändernden Spannungen werden die mechanischen Übergangsverhalten der einzelnen Komponenten erkannt. Die Spannung an der Spule (34) kann erzeugtwerden durch: 1. Einen Meßstrom der am Widerstand der Spule (34) eine Spannung erzeugt oder 2. Durch eine Spannung die aus einer niederohmigen Quelle stammt. Bei dieser Art der Versorgung tritt durch den geringen Innenwiderstand der Versorgungseinheit eine Bedämpfung des magnetischem Kreis (34/35) auf. Die Aussage der Meßergebnisse unterscheidet sich von der Aussage die man erhält wenn, die Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) aus einer Stromquelle (40) versorgt wird.The control of the coil ( 34 ) can take place both by a continuous rise in voltage and also by means of a square-wave signal. The different voltage profiles result in different statements. When controlled with a square-wave signal, primarily time dependencies are recognized. With slowly changing voltages, the mechanical transition behavior of the individual components is recognized. The voltage on the coil ( 34 ) can be generated by: 1. A measuring current that generates a voltage across the resistance of the coil ( 34 ) or 2. A voltage that comes from a low-resistance source. With this type of supply, the magnetic circuit ( 34/35 ) is damped due to the low internal resistance of the supply unit. The statement of the measurement results differs from the statement which is obtained when the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is supplied from a current source ( 40 ).

In allen Fällen gilt: Bei irgendeiner Veränderung im mechanischen Teil (35) des magnetischem Kreis (34/35) gibt es eine Rückwirkung auf die Spule (34). Diese Rückwirkung zeigt sich als Veränderung des Widerstandes der Spule (34). Eine zusätzlich auftretende generatorische Spannung addiert sich zur Spannung an der Spule (34). Die Summe dieser Veränderungen wird angezeigt. Es werden die Rückwirkungen des mechanischen Teils (35) auf die Spule (34) meßtechnisch erfaßt. Umgekehrt wird auch erfaßt, wie sich eine Änderung an der Spule (34) - und damit der Erregerleistung - auf das mechanische Teil (35) auswirkt. In all cases, the following applies: With any change in the mechanical part ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) there is a reaction on the coil ( 34 ). This reaction takes the form of a change in the resistance of the coil ( 34 ). Any additional generator voltage that arises is added to the voltage at the coil ( 34 ). The total of these changes is displayed. The repercussions of the mechanical part ( 35 ) on the coil ( 34 ) are measured. Conversely, it is also detected how a change in the coil ( 34 ) - and thus the excitation power - affects the mechanical part ( 35 ).

function

Der typische magnetische Kreis (34/35) besteht aus der Spule, dem Kontakt (35) und einer mechanischen Kopplung zwischen Spule (34) und Kontakt (35). Die Spule (34) erzeugt ein magnetisches Feld. Dieses Feld wird durch Joch und Anker geleitet. Der Anker ändert seine Position in Abhängigkeit der Erregung der Spule (34). Der Anker wiederum betätigt über eine Vorrichtung den Kontakt (35). Die Auswirkung der Erregung ist die Betätigung des Kontaktes (35). Mit dem erfindungsgemäßen Meßsystem wird die Auswirkung und Rückwirkung der einzelnen Komponenten - und der Änderung an den Komponenten - meßtechnisch erfaßt und auf dem Schirm (48) dargestellt.The typical magnetic circuit ( 34/35 ) consists of the coil, the contact ( 35 ) and a mechanical coupling between the coil ( 34 ) and the contact ( 35 ). The coil ( 34 ) generates a magnetic field. This field is led by the yoke and anchor. The armature changes its position depending on the excitation of the coil ( 34 ). The armature in turn actuates the contact ( 35 ) via a device. The effect of the excitation is the actuation of the contact ( 35 ). With the measuring system according to the invention, the effect and reaction of the individual components - and the change in the components - is measured and measured on the screen ( 48 ).

Ein erfindungsgemäßes Meßverfahren wurde aufgebaut um die Betriebszustände, welche sich bei Relais (34/35) mit einer maximalen Spulenspannung von 24 V einstellen, meßtechnisch darzustellen. Das erfindungsgemäße Meßverfahren kann an die unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen magnetischen Kreise (34/35) angepaßt werden. A measuring method according to the invention was set up in order to represent the operating states, which occur in the case of relays ( 34/35 ) with a maximum coil voltage of 24 V, in terms of measurement technology. The measuring method according to the invention can be adapted to the different requirements of the different magnetic circuits ( 34/35 ).

Front panel (drawing 1)

Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört u. a. eine Frontplatte. Unter Zuhilfenahme der Bedienelemente - welche in der Frontplatte eingebaut sind - werden die Meßmöglichkeiten einer (von vielen ausführbaren) Vorrichtung erklärt die das erfindungsgemäße Meßverfahrens ermöglichen.The device according to the invention includes u. a. a front panel. With the help of the controls - which are built into the front panel - the measurement possibilities of a device (which can be carried out by many) are explained enable measurement method according to the invention.

Choice of operating mode

Mit dem Schalter (13) werden die Betriebsarten der Vorrichtung vorgewählt. In der Stufe 1 ist die Vorrichtung ausgeschaltet. In der Stufe 2 wird eine Dreieckspannung an die Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) angeschlossen. In der Stufe 3 wird die Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) durch das Potentiometer (5) von Hand eingestellt. In der Stufe 4 wird eine Rechteckspannung an die Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) angeschlossen. In der Stufe (5) wird die Vorrichtung extern durch eine externe Steuerung angesteuert. Hierbei können die Betriebsarten entsprechend der Stufen 2, 3 und 4 angesteuert werden. Die Einstellung für die Versorgung der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) (1, 2, 3, 4, 5) bleiben hierbei erhalten.The operating modes of the device are preselected using the switch ( 13 ). In stage 1 the device is switched off. In stage 2, a triangular voltage is connected to the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). In stage 3, the voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is set by hand using the potentiometer ( 5 ). In stage 4, a square wave voltage is connected to the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). In stage (5) the device is controlled externally by an external control. The operating modes can be controlled according to levels 2, 3 and 4. The settings for supplying the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) (1, 2, 3, 4, 5) are retained.

Die Leuchtdioden (6, 7, 8, 9, 10) signalisieren den vorgewählten Betriebszustand der Vorrichtung.The light emitting diodes ( 6 , 7 , 8 , 9 , 10 ) signal the preselected operating state of the device.

Control of the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 )

Mit dem Schalter (1) und dem Potentiometer (2) wird die Frequenz des Zeitgliedes - in diesem praktischen Anwendungsfall, eines Integrators -, eingestellt. Das in dieser Stufe erzeugte Signal ist proportional zum Signal, welches über die Stromquelle (40) der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) zugeführt wird. Mit dem Potentiometer (5) wird die maximale Spannungsamplitude der Integratorspannung eingestellt. Der Ausgang des Integrators steuert eine Stromquelle (40). Diese Stromquelle speist die Spule (34) des magnetischen Kreises. Mit dem Potentiometer (5) wird beim Betrieb "Hand" (Schalter 13) die Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) eingestellt. Die Stromquelle (40) zur Ansteuerung der Spule (34) ist so ausgelegt, daß der aus einer Regelabweichung heraus gewonnene Wert in einen proportionalen Steuerstrom umgesetzt wird. Die Regelabweichung ergibt sich aus dem vorgegebenem Sollwert an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) und dem tatsächlichen istwert an der Spule (34). Mit dem Schalter (4) wird die Bedämpfung der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) eingestellt. Es sind folgende Bedämpfungen einstellbar:
1. Zener-Diode nach Plus. 2. Diode nach Plus. 3. Anschluß von außen zum Anklemmen einer frei wählbaren Bedämpfung (b.w. keine Bedämpfung) 4. Zener-Diode nach Minus. 5. Diode nach Minus 6. Ohmscher Widerstand nach Minus. Der ohmsche Widerstand ist in diesem Fall das Potentiometer (3). With the switch ( 1 ) and the potentiometer ( 2 ), the frequency of the timing element - in this practical application, an integrator - is set. The signal generated in this stage is proportional to the signal which is supplied via the current source ( 40 ) to the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). The maximum voltage amplitude of the integrator voltage is set with the potentiometer ( 5 ). The output of the integrator controls a current source ( 40 ). This current source feeds the coil ( 34 ) of the magnetic circuit. The potentiometer ( 5 ) is used to set the voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) during "manual" operation (switch 13 ). The current source ( 40 ) for controlling the coil ( 34 ) is designed such that the value obtained from a control deviation is converted into a proportional control current. The control deviation results from the specified setpoint on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) and the actual value at the coil ( 34 ). The damping of the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is set with the switch ( 4 ). The following damping can be set:
1. Zener diode after plus. 2. diode to plus. 3. Connection from the outside to connect a freely selectable damping (or no damping) 4. Zener diode after minus. 5. Diode after minus 6. Ohmic resistance after minus. In this case, the ohmic resistance is the potentiometer ( 3 ).

Magnetic circuit contact load ( 34/35 )

Die Spannung am Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) wird mit dem Potentiometer (19) eingestellt. Der Strom wird mit der Widerstandsdekade (20) vorgewählt. Die Leuchtdioden (14, 15, 16, 17, 18) zeigen an, welcher Belastungswiderstand eingestellt wurde.The voltage at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is set with the potentiometer ( 19 ). The current is preselected using the resistance decade ( 20 ). The LEDs ( 14 , 15 , 16 , 17 , 18 ) indicate which load resistance has been set.

Evaluation of the logical states at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 )

Mit dem Potentiometer (26) wird eine Vorspannung erzeugt. Diese Spannung wird mit der Spannung am Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) mit Hilfe von Komparatoren verglichen. In Abhängigkeit der Komparatorausgänge werden logische Signale erzeugt. Diese Signale werden mehrfach ausgewertet. (U.a. Signal auf dem Schirm (48), Zeltmessungen).A bias voltage is generated with the potentiometer ( 26 ). This voltage is compared with the voltage at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) with the aid of comparators. Logical signals are generated depending on the comparator outputs. These signals are evaluated several times. (Including signal on the screen ( 48 ), tent measurements).

Trigger source

Auf einem Schirm (48) werden die verschiedenen Zustände an der Spule (34) und am Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) dargestellt. Dieses erfolgt in Abhängigkeit der Zeit. Die Meßquelle für die externe Triggerung des Schirmes (48) wird über den Schalter (29) ausgewählt. Auf einem Strahl kann in der Y-Richtung dargestellt werden:
Die Spannung an der Spule (34) und der Zustand der Kontakte des magnetischen Kreises. Durch Auswahl der unterschiedlichen Meßeingänge - welche die Vorrichtung zur Verfügung stellt - können die Spannungsabfälle am Kontakt (35) ausgewertet werden. Hierdurch kann zum Beispiel ein Vorlaufkontakt von einem Hauptkontakt unterschieden werden. Die Umschaltschwelle der unterschiedlichen Übergangswiderstände am Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) werden mit dem Potentiometer (26) eingestellt. Die Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) kann direkt auf einem anderen Strahl des Schirmes (48) angezeigt werden.The various states on the coil ( 34 ) and on the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) are shown on a screen ( 48 ). This happens depending on the time. The measurement source for the external triggering of the screen ( 48 ) is selected using the switch ( 29 ). The following can be represented on a ray in the Y direction:
The voltage on the coil ( 34 ) and the state of the contacts of the magnetic circuit. By selecting the different measurement inputs - which the device makes available - the voltage drops at the contact ( 35 ) can be evaluated. In this way, for example, a lead contact can be distinguished from a main contact. The switching threshold of the different contact resistances at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) are set with the potentiometer ( 26 ). The voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) can be displayed directly on another beam of the screen ( 48 ).

Das Triggersignal (46) wird unabhängig vom Ereignis so geformt, daß es immer ein gleichbleibendes Signal an den Eingang "externe Triggerung" des Schirmes (48) gibt. Damit ist es möglich die externe Triggerung des Schirmes (48) immer mit der selben Einstellung zu betreiben. The trigger signal ( 46 ) is shaped independently of the event so that there is always a constant signal at the "external triggering" input of the screen ( 48 ). This means that the external triggering of the screen ( 48 ) can always be operated with the same setting.

Description of the individual assemblies. (Drawing 2 block diagram) Load circuit with power supply and ohmic load ( 37 )

In dieser Funktionsgruppe werden die notwendigen Spannungen zur Versorgung der Vorrichtung und des magnetischen Kreises (34/35) gewonnen.The necessary voltages for supplying the device and the magnetic circuit ( 34/35 ) are obtained in this function group.

Die Spannungen für die Vorrichtung (+24/+15/+12V/-15 V) werden in bekannter Weise über Längsregler erzeugt.The voltages for the device (+ 24 / + 15 / + 12V / -15 V) are in a known manner Series regulator generated.

Für die Spannungsversorgung des Lastkreises des magnetischen Kreises (34/35) stehen vorzugsweise aus wenigstens zwei Sekundärwicklungen des Netztrafos jeweils Ströme in der Größenordnung von 5-10 A zur Verfügung. Bei Spannungen am Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) unter 15 V werden die Energiequellen parallel geschaltet. Bei Spannungen über diesem Wert werden diese in Reihe geschaltet. Zwischen den Ein- und Ausschaltwerten liegt eine Hysterese.For the voltage supply of the load circuit of the magnetic circuit ( 34/35 ), currents of the order of 5-10 A are preferably available from at least two secondary windings of the mains transformer. At voltages at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) below 15 V, the energy sources are connected in parallel. At voltages above this value, they are connected in series. There is a hysteresis between the switch-on and switch-off values.

Über einen Längsregler wird die unstabile Spannung auf das Niveau gebracht, welches mit dem Potentiometer (19) eingestellt wird. Diese geregelte Spannung gelangt über ohmsche Widerstände (einstellbar mit Schalter 20) auf den Relaiskontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35). Die Endstufe besteht vorzugsweise aus mehreren parallel geschalteten, einzelnen Endstufen. Die Endstufen werden vorzugsweise über Widerstände im Emitter der Leistungstransistoren symmetriert. The unstable voltage is brought to a level via a series regulator, which is set with the potentiometer ( 19 ). This regulated voltage reaches the relay contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) via ohmic resistors (adjustable with switch 20 ). The output stage preferably consists of several individual output stages connected in parallel. The output stages are preferably balanced via resistors in the emitter of the power transistors.

Der Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) wird mit einem ohmschen Widerstand - einstellbar mit dem Schalter (20) belastet. Der Widerstandswert ist bei der hier beschriebenen und aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung einstellbar zwischen (1,5) 6, 15, 150, 1,5 K Ohm. Der Widerstand liegt in Reihe mit dem Kontakt (35). Die Spannung, mit welcher der Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35)( bei geöffnetem Kontakt (35)) belastet wird, ist zwischen 2 und 25 Volt einstellbar (19). Im Bereich über 15 Volt ist der kleinste Lastwiderstand 6 Ohm, darunter 1,5 Ohm.The contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is loaded with an ohmic resistor - adjustable with the switch ( 20 ). The resistance value in the inventive device described and constructed here can be set between (1.5) 6, 15, 150, 1.5 K ohms. The resistance is in series with the contact ( 35 ). The voltage with which the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is loaded (when the contact ( 35 ) is open) can be set between 2 and 25 volts ( 19 ). In the range above 15 volts, the smallest load resistance is 6 ohms, including 1.5 ohms.

Der Strom im Lastkreis fließt über einen Shunt. Die Spannung an diesem Shunt ist ein Maß für den Strom, der im Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) fließt. Um diesen Strom problemlos messen zu können, ist es von Vorteil, wenn der Bezugspunkt für diese Meßgröße der Null-Volt-Pegel ist. Dieses wird mit einer Additionsschaltung realisiert. Bei der praktisch ausgeführten Vorrichtung wurden Verstärker verwendet. Die Realisierung ist auch mit anderen Bauteilen möglich. Dieser Teil der Vorrichtung wird nicht gezeichnet.The current in the load circuit flows through a shunt. The voltage at this shunt is a measure of the current that flows in the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). In order to be able to measure this current without problems, it is advantageous if the reference point for this measured variable is the zero volt level. This is realized with an addition circuit. Amplifiers have been used in the practical device. The realization is also possible with other components. This part of the device is not drawn.

Mit Verstärkern wird der Istwert der Spannung - mit welcher der Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) bei einem geöffneten Kontakt (35) belastet wird - mit dem Soliwert dieser Spannung verglichen. Der Soliwert wird mit dem Potentiometer 19 eingestellt. Aus der Regelabweichung wird die Ansteuerung der Endstufen gewonnen. Beim Überschreiten einer Temperatur am Kühlkörper der Endstufe, wird durch ein temperaturabhängiges Bauelement der Ansteuerstrom der Endstufen so geändert, daß die Endstufen mit zunehmender Temperatur am Kühlkörper weniger - oder gar nicht - angesteuert werden.The actual value of the voltage - with which the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is loaded when the contact ( 35 ) is open - is compared with the soli value of this voltage using amplifiers. The soli value is set with the potentiometer 19 . The control of the output stages is obtained from the control deviation. When a temperature at the heat sink of the output stage is exceeded, the control current of the output stages is changed by a temperature-dependent component in such a way that the output stages are controlled less - or not at all - with increasing temperature at the heat sink.

Change in load resistance ( 37 )

Mit dem Schalter (20) werden Relais angesteuert. Die Kontakte dieser Relais schalten ohmschen Widerstände. Mit den Widerständen wird der Kontakt (35) des magnetischen Kreises (34/35) belastet. Die Leuchtdioden (14 - 18) zeigen an, welcher Widerstand eingestellt ist. The switch ( 20 ) controls relays. The contacts of these relays switch ohmic resistors. The contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is loaded with the resistors. The LEDs ( 14 - 18 ) indicate which resistance is set.

Current source ( 40 ) for controlling the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 )

Die Form des Sollwertsignals zur Ansteuerung der Spule (34) wird mit dem Schalter (13) vorgewählt. Dieser Sollwert wird mit dem Istwert an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) verglichen. Aus der Regelabweichung zwischen Soll- und Istwert wird eine Information gewonnen. Diese Information beeinflußt eine Stromquelle (40) so, daß bei steigender Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) der Strom zurück genommen wird. Bei fallender Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) steigt der Strom. Die Spule (34) wird über eine Stromquelle (40) angesteuert. Da die Zeitkonstante des Regelkreises groß ist, gegenüber der Zeit in der eine mechanische Änderung im magnetischen Kreis (34/35) auftritt, ist im Augenblick der mechanischen Änderung der Strom in der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) praktisch konstant. Die mechanische Änderung im magnetischen Kreis (34/35) wird auf dem Schirm (48) als Spannungsänderung an der Spule (34) dargestellt. Änderungen des komplexen Widerstandes der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) ziehen eine Änderung der Spannung an der Spule (34) nach sich. Änderungen des komplexen Widerstandes führen also bei konstantem Meßstrom zu unterschiedlichen Spannungen an der Spule (34). Eine generatorische Spannung addiert sich zu der sich einstellenden Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35).The shape of the setpoint signal for controlling the coil ( 34 ) is preselected with the switch ( 13 ). This setpoint is compared with the actual value on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). Information is obtained from the control deviation between the setpoint and actual value. This information influences a current source ( 40 ) so that the current is withdrawn as the voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) increases. When the voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) drops, the current increases. The coil ( 34 ) is controlled by a current source ( 40 ). Since the time constant of the control circuit is large compared to the time in which a mechanical change occurs in the magnetic circuit ( 34/35 ), the current in the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) is practically constant at the moment of the mechanical change . The mechanical change in the magnetic circuit ( 34/35 ) is shown on the screen ( 48 ) as a voltage change on the coil ( 34 ). Changes in the complex resistance of the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) result in a change in the voltage on the coil ( 34 ). Changes in the complex resistance lead to different voltages on the coil ( 34 ) with a constant measuring current. A generator voltage is added to the voltage at the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ).

Die maximale Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) ist mit Poti (5) einstellbar von 2-25 V bei einem max. Strom von 0,5 A bei 25 V. Die Anstiegs- und Abfallzeit der Spannung von einem Extrem Wert (z. B. U min.) zum anderen Extrem wert (z. B. U max.) ist im Bereich kleiner 0,1 sec und größer 20 sec mit Hilfe der Elemente (1) und (2) einstellbar. Der Widerstand der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) beeinflußt die Zeit. Die Vorrichtung die nach der erfindungsgemäßen Anforderung erstellt wurde, ist in der Lage diese Werte zu erzeugen. Die Werte können an die jeweilige Aufgabenstellung angepaßt werden.The maximum voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) can be adjusted with the potentiometer ( 5 ) from 2-25 V at a max. Current of 0.5 A at 25 V. The rise and fall time of the voltage from one extreme value (e.g. U min.) To the other extreme value (e.g. U max.) Is in the range less than 0.1 sec and greater than 20 sec adjustable with the help of elements ( 1 ) and ( 2 ). The resistance of the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) affects the time. The device that was created according to the requirement according to the invention is able to generate these values. The values can be adapted to the respective task.

Die Bedämpfung der Spule (34) wird durch einen Wahlschalter (4) vorgewählt. Möglich sind: Löschdiode nach Plus oder Minus, Zener Diode nach Plus oder Minus, einstellbarer ohmscher Widerstand direkt über der Spule, externe Bedämpfung (bzw. gar keine).The damping of the coil ( 34 ) is preselected by a selector switch ( 4 ). Possible are: quenching diode to plus or minus, zener diode to plus or minus, adjustable ohmic resistance directly above the coil, external damping (or none at all).

Die Verzögerungszeit wird in diesem Fall mit einem Integrator realisiert. Dieses ist eine Standardschaltung. Sie kann durch andere Zeitschaltungen ersetzt werden.In this case, the delay time is implemented with an integrator. This is one Standard circuit. It can be replaced by other timers.

Die Stromquelle hat einen hohen Innenwiderstand. The power source has a high internal resistance.

Spike detection ( 44 )

Spikes entstehen u. a. bei folgenden Vorgängen:
Erreichen des Arbeitskontaktes (35) bei steigender Spannung an der Spule, beim Magnetschluß wenn Kern und Anker sich verbinden, beim Verlieren des Magnetschlusses zwischen Kern und Anker, wenn der Kontakt (35) zwischen Arbeiter- und Mittenkontakt sich öffnet.Spikes occur in the following processes, among others:
Reach of the make contact (35) with increasing voltage across the coil when the armature core and to connect, while losing the magnetic circuit between the core and the armature, when the contact (35) opens in the magnetic circuit between the working and center contact.

Weitere Spikes werden erzeugt, z. B. durch Unregelmäßigkeiten im mechanischen Ablauf der beweglichen Relaisteile (35) (z. B. verhindert ein Scharnier die fortlaufende mechanische Bewegung, weil im Scharnier ein Grat vorhanden ist).Additional spikes are created, e.g. B. by irregularities in the mechanical process of the movable relay parts ( 35 ) (z. B. a hinge prevents the continuous mechanical movement because there is a burr in the hinge).

Die Spannung an der Spule (34) wird als gleitender Istwert erkannt. Dieser Wert ist mit einer Zeitkonstante in der Größenordnung von 0,2 sec. behaftet. Wenn der gleitende Istwert einen bestimmten einstellbaren Wert vom tatsächlichen Istwert abweicht, wird das Signal "Spikes" erzeugt. Bei zunehmender Spannung an der Spule (34) des Prüflings (Spannung von 0 V steigend auf Unenn) wird eine positive Abweichung des istwertes vom gleitenden Istwert ausgewertet. Wenn die Spannung von Unenn auf 0 V fällt, wird ein Unterschreiten des gleitenden Istwertes vom tatsächlichen Istwert angezeigt. Beim Erreichen der Umkehrpunkte zwischen steigender und fallender Spannung, wird jeweils das Vorzeichen für die Auswertung zwischen gleitendem und tatsächlichem Istwert umgeschaltet. Die Erzeugung der notwendigen Vorspannung wird im Integrator gewonnen. Das logische Signal ist so ausgelegt, daß die zeitliche Länge proportional zur diskontinuierlichen Änderung im magnetischen Kreise (34/35) ist. Die Ansprechschwelle zur Erkennung einer diskontinuierlichen Änderung kann auf den Anwendungsfall angepaßt werden.The voltage on the coil ( 34 ) is recognized as a sliding actual value. This value has a time constant of the order of 0.2 seconds. If the moving actual value deviates from the actual actual value by a certain adjustable value, the "spikes" signal is generated. If the voltage on the coil ( 34 ) of the test object increases (voltage from 0 V increases to Unom), a positive deviation of the actual value from the sliding actual value is evaluated. If the voltage drops from Unenn to 0 V, the actual value falls below the moving actual value. When the reversal points between rising and falling voltage are reached, the sign for the evaluation is switched between the sliding and the actual value. The generation of the necessary bias is obtained in the integrator. The logic signal is designed so that the length of time is proportional to the discontinuous change in the magnetic circuit ( 34/35 ). The response threshold for detecting a discontinuous change can be adapted to the application.

Timer

Als Zeitglied wird in diesem praktischen Fall ein Integrator verwendet. Es sind auch andere Zeitschaltungen einsetzbar. Der Integrator arbeitet in bekannter Weise mit Verstärker. Zusätzlich zu den bekannten Funktionen wird abhängig vom Schaltzustand des Integrators die Vorspannung erzeugt, die benötigt wird, um die Spikeserkennung (44) zu beeinflussen. Mit dem Poti (2) und dem Schalter (1) wird die Frequenz eingestellt. In this practical case, an integrator is used as the timing element. Other time circuits can also be used. The integrator works with amplifiers in a known manner. In addition to the known functions, the bias voltage required to influence the spike detection ( 44 ) is generated depending on the switching state of the integrator. The frequency is set with the potentiometer ( 2 ) and the switch ( 1 ).

U pot

In der Betriebsart "Hand" - einstellbar durch Schalter (13) - wird in Abhängigkeit der Einstellung des Potentiometers (5) und der Spannung an der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) eine Regelspannung erzeugt. Diese Regelspannung wirkt auf die Stromquelle (40), welche die Spule (34) des Prüflings ansteuert. Bei steigender Spannung an der Spule (34) wird der Steuerstrom an der Stromquelle (40) zurück geregelt. Bei fallender Spannung an der Spule (34) wird der Steuerstrom an der Stromquelle (40) hoch geregelt. Mit dem Potentiometer (5) wird die Spannung an der Spule (34) dadurch beeinflußt, daß sich der Strom ändert, der durch die Spule (34) fließt.In the "manual" operating mode - adjustable by switch ( 13 ) - a control voltage is generated depending on the setting of the potentiometer ( 5 ) and the voltage on the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). This control voltage acts on the current source ( 40 ) which controls the coil ( 34 ) of the test object. When the voltage at the coil ( 34 ) increases, the control current at the current source ( 40 ) is regulated back. If the voltage at the coil ( 34 ) drops, the control current at the current source ( 40 ) is regulated up. The voltage on the coil ( 34 ) is influenced by the potentiometer ( 5 ) in that the current that flows through the coil ( 34 ) changes.

Control of the screen ( 48 ) and contact evaluation ( 38 )

Die Grundüberlegung für dieses erfindungsgemäße Meßverfahren ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist auf einem Schirm (48) darzustellen, wie sich Veränderungen im mechanischen Bewegungsablauf eines magnetischem Kreis (34/35) - der durch eine Spule (34) angetrieben wird - auswirken.The basic consideration for this measuring method according to the invention is to create a device with which it is possible to show on a screen ( 48 ) how changes in the mechanical movement of a magnetic circuit ( 34/35 ) - which are driven by a coil ( 34 ) will - impact.

Üblicherweise werden auf den bekannten Meßeinrichtungen die verschiedenen Signale auf verschiedenen Meßkanälen dargestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Meßsystem werden mehrere einzelne Signale addiert. Die Spannung an der Spule (34) wird als lineare Größe hinzu gezählt. Mit dieser Art der Anzeige ist es möglich, auf einem Strahl alle notwendigen Informationen darzustellen. Die zeitliche Relation zwischen den einzelnen Ereignissen ist klar erkennbar. Die einzelnen Ereignisse steuern unterschiedlich bewertete Stromquellen an. Alle Quellen geben ihren Strom auf einen gemeinsamen Arbeitswiderstand. Die Spannung an diesem Arbeitswiderstand wird dem Schirm (48) als Meßgröße zur Verfügung gestellt. Die absolute Höhe der Spannung ist bei der praktisch ausgeführten Vorrichtung abhängig von der Einstellung des Potentiometers (5). Hierdurch ist es zusätzlich möglich die absolute Höhe der Spannung an der Spule (34) zu bewerten. Der untere Punkt des Arbeitswiderstandes liegt in der Mitte von 2 Widerständen, die als Spannungsteiler geschaltet werden. Dieser Spannungsteiler liegt auf der einen Seite auf dem Masse-Potential und wird auf der anderen Seite von der Spannung beeinflußt, die an der Spule (34) des Prüflings anliegt. Eine weitere Auswertlogik kann so angesteuert werden, daß bei bestimmten Signalzuständen (z. B. U-Spule (34) = 0 Volt und Arbeitskontakt nicht geschlossen) die Spannung Unenn anliegt. The various signals are usually displayed on different measuring channels on the known measuring devices. In the measuring system according to the invention, several individual signals are added. The voltage across the coil ( 34 ) is added as a linear quantity. With this type of display it is possible to display all the necessary information on one beam. The temporal relation between the individual events is clearly recognizable. The individual events control differently rated power sources. All sources give their current to a common working resistance. The voltage across this load resistor is made available to the screen ( 48 ) as a measured variable. The absolute magnitude of the voltage in the practical device depends on the setting of the potentiometer ( 5 ). This also makes it possible to evaluate the absolute level of the voltage on the coil ( 34 ). The lower point of the load resistor is in the middle of 2 resistors that are switched as voltage dividers. This voltage divider is on one side at the ground potential and on the other side is influenced by the voltage that is applied to the coil ( 34 ) of the test object. A further evaluation logic can be controlled in such a way that the voltage Unom is present in certain signal states (e.g. U-coil ( 34 ) = 0 volt and normally open contact).

Das erfindungsgemäße Meßverfahren stellt folgende Hauptmeßsignale zur Verfügung:The measurement method according to the invention provides the following main measurement signals:

a. Voltage curve on the coil ( 34 ).
b. Current flow in the coil ( 34 ). Shown as voltage with zero potential as a reference.
c. Voltage curve at the contact ( 35 ). The voltage is clamped to a value of approx. 0.1 volt when the contact ( 35 ) is open. This clamped voltage is made available to the screen ( 48 ) as a measured variable. With this measure, the measurement signal is displayed cleanly on the screen ( 48 ).
d. Spike detection ( 44 ):
If the voltage on the coil ( 34 ) deviates from the moving average of the coil voltage, a square-wave signal is emitted.
e. Contact evaluation:
The following signals are linked and displayed on a beam:
I: voltage on the coil
II. State on the relay contacts ( 35 ).

Bei dieser Betriebsart wird die Spule (34) vorzugsweise mit einem Rechteck angesteuert.In this operating mode, the coil ( 34 ) is preferably controlled with a rectangle.

Die Mechanik folgt der Erregung mit einer Sprungfunktion. Besonders das Abfallverhalten eines magnetischen Kreises (34/35) Istin der ersten Näherung abhängig von der Geometrie des magnetischen Kreises. Damit kann aus dem Abfallverhalten auf mechanische Abmessungen innerhalb des magnetischen Kreises (34/35) geschlossen werden.The mechanics follow the excitation with a step function. In particular, the drop behavior of a magnetic circuit ( 34/35 ) depends in the first approximation on the geometry of the magnetic circuit. Mechanical behavior within the magnetic circuit ( 34/35 ) can thus be deduced from the waste behavior .

Trigger ( 46 )

Die Veränderungen in einem magnetischen Kreises (34/35) laufen typischerweise in einem Bereich zwischen einigen 10 psec. und 100 msec. ab. Die Ansteuerung der Spule (34) des magnetischen Kreises (34/35) erfolgt im Bereich von 0,1 bis 20 sec. Die Gesamtansteuerzeit ist also relativ lang im Vergleich zur Zeit in der ein Ereignis stattfindet. Aus diesem Grund ist eine Einrichtung von Vorteil, mit der beim Eintreffen eines Ereignisses ein Triggersignal (46) erzeugt wird. Dieses Triggersignal (46) wird dem Schirm (48) zugeführt und zwar dem Eingang: externer Triggereingang. Jetzt ist es möglich, den Zeitabschnitt vor, während und nach der Veränderung im magnetischen Kreis (34/35) des Prüflings zeitgedehnt darzustellen. Die Verwendung eines digitalen Speicherschirmes ist von Vorteil.The changes in a magnetic circuit ( 34/35 ) typically run in a range between a few tens of psec. and 100 msec. from. The control of the coil ( 34 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ) takes place in the range from 0.1 to 20 seconds. The total control time is therefore relatively long compared to the time in which an event takes place. For this reason, a device is advantageous with which a trigger signal ( 46 ) is generated when an event occurs. This trigger signal ( 46 ) is fed to the screen ( 48 ), specifically to the input: external trigger input. It is now possible to display the time period before, during and after the change in the magnetic circuit ( 34/35 ) of the test object in a time-stretched manner. Using a digital storage screen is an advantage.

Die Triggerquellen werden über einen Wahlschalter (29) eingestellt und sind:
I. Änderung am Kontakt
II. Anzug
III. Abfall
IV. Spikes. The trigger sources are set using a selector switch ( 29 ) and are:
I. Change in contact
II. Suit
III. waste
IV. Spikes.

In der Triggereinrichtung (46) ist ein Umschalter (28) vorgesehen. Mit diesem Schalter kann ausgewählt werden auf welcher Flanke des Ereignisses das Triggersignal (46) erzeugt wird (z. B. beim Schließen eines Kontaktes oder beim Öffnen eines Kontaktes). Der Schalter hat eine weitere Stellung, bei der sowohl bei steigender als auch bei fallender Flanke (Kontakt (35) schaltet ein, schaltet aus) ein Triggersignal (46) erzeugt wird. Das Triggersignal (46) wird normiert. Dadurch ist es möglich bei unterschiedlichen Triggerereignissen (29) die Einstellung des Schirmes (48) beizubehalten.A changeover switch ( 28 ) is provided in the trigger device ( 46 ). This switch can be used to select the edge of the event on which the trigger signal ( 46 ) is generated (e.g. when a contact closes or when a contact opens). The switch has a further position in which a trigger signal ( 46 ) is generated both on a rising and a falling edge (contact ( 35 ) switches on, switches off). The trigger signal ( 46 ) is standardized. This makes it possible to maintain the setting of the screen ( 48 ) in the case of different trigger events ( 29 ).

Buzzer ( 36 )

Die Schaltzustände am Relaiskontakt (35) können akustisch über einen Summer (36) signalisiert werden. Die Schaltgruppe "Summer (36)" besitzt zwei Eingänge. Diese zwei Eingänge können wahlweise intern oder extern angesteuert werden. Die externen Eingänge sind entprellt. Zusätzlich zum akustischen Signal, zeigen die Leuchten (30/31) die Eingangspegel an den Eingängen 1 und 2 an.The switching states on the relay contact ( 35 ) can be signaled acoustically via a buzzer ( 36 ). The switching group "Buzzer ( 36 )" has two inputs. These two inputs can be controlled either internally or externally. The external inputs are debounced. In addition to the acoustic signal, the lights ( 30/31 ) indicate the input levels at inputs 1 and 2 .

Der Summer (36) hat drei Betriebsmöglichkeiten : Aus/interne Ansteuerung/externe Ansteuerung.The buzzer ( 36 ) has three operating options: Off / internal control / external control.

Er signalisiert 4 Betriebszustände:
I. Aus, bei 2 L Signalen
II. Hohe Frequenz bei H an Eingang 1
III. Tiefe Frequenz bei H an Eingang 2
IV. Intermittierendes Signal wenn beide Eingänge auf H liegen.It signals 4 operating states:
I. Off, with 2 L signals
II. High frequency at H at input 1
III. Low frequency at H at input 2
IV. Intermittent signal when both inputs are high.

Contact evaluation for time measurement ( 38 )

Um die Prellung am zu messenden Kontakt (35) des magnetischen Kreises sauber zu erfassen, ist es notwendig, die einzelnen, kurzen Impulse sicher zu erkennen und zu digitaiisieren. Hierfür ist eine Meßwerterfassung notwendig, die Veränderungen am Meßeingang im Bereich von 10 µsec. sicher erkennt. Bei der praktisch ausgeführten Vorrichtung wurden schnelle Komparatoren verwendet. Hierbei ist auf ein sauberes Triggerverhalten der Stufe zu achten. Mit dem Potentiometer (26) wird die Schwellspannung der Komparatoren eingestellt. Um die Flexibilität der Vorrichtung zu verbessern, wurden zwei Meßwerterfassungsschaltungen eingesetzt. Die digitalen Ausgänge dieser Schaltung (38) steuern die Schaltung (45) an. Die Schaltzustände an den Ausgängen (38) der Komparatoren werden mit den Anzeigen (22-25) angezeigt. Die Ausgänge (38) werden in der optionalen externen Steuerung verarbeitet und können in einem PC (49) abgespeichert werden. Dieser PC wird mit einer Interfacekarte (53) versehen, eine Seite der Interfacekarte (53) ist mit der externe Steuerung (50) verbunden. In order to detect the bruise on the contact ( 35 ) of the magnetic circuit to be measured, it is necessary to reliably recognize and digitize the individual, short impulses. This requires a measurement value acquisition, the changes at the measurement input in the range of 10 µsec. surely recognizes. Fast comparators were used in the practical device. It is important to ensure a clean trigger behavior of the stage. The threshold voltage of the comparators is set with the potentiometer ( 26 ). In order to improve the flexibility of the device, two data acquisition circuits were used. The digital outputs of this circuit ( 38 ) control the circuit ( 45 ). The switching states at the outputs ( 38 ) of the comparators are shown on the displays ( 22-25 ). The outputs ( 38 ) are processed in the optional external control and can be saved in a PC ( 49 ). This PC is provided with an interface card ( 53 ), one side of the interface card ( 53 ) is connected to the external controller ( 50 ).

Measurement of the voltage drop ( 54 ) at the contact ( 35 )

Der Verlauf des Spannungsabfalls am Kontakt (35) eines Relais (34/35) sagt viel über die Qualität des fertigen Relais (34/35) aus. Im Ruhezustand steht an einem geöffneten Kontakt (35) die Spannung U-Kontakt (19) an. Diese wird mit dem Potentiometer (19) eingestellt. Sie beträgt z. B. 20 Volt. Bei einem Laststrom von 5 A stellt sich, beim geschlossenen Relaiskontakt (35), eine Spannung von ca. 20 mV - über den Kontakten - ein. Der Schirm (48) muß so eingestellt werden, daß das 20-mV-Signal sauber dargestellt werden kann. Bei geöffnetem Relaiskontakt (35) ist der Y-Verstärker des Schirmes (48) praktisch um den Faktor 1000 überfahren. Beim Schließen des Relaiskontaktes (35) schwingt der Y-Verstärker ein. Dieses Signal ist dem Meßsignal überlagert. Das Einschwingen verfälscht das Meßsignal. Um den Fehler der durch das Einschwingen entsteht zu verringern, wurde eine besondere Klemmschaltung (54) entwickelt. Ein Adapter nimmt die Spannung an den Kontakten (35) des magnetischen Kreises (34/35) ab. Zwischen diesem Adapter und dem Schirm (48) wird ein Verstärker (54) geschaltet. Dieser Verstärker (54) besteht aus zwei Bausteinen:
1. Einem Impedanzwandler im Eingang
2. Einem Regelkreis.
Zu 1: Es wird die Standardschaltung eines Verstärkers verwendet.
Zu 2: Die Ausgangsspannung des Impedanzwandlers wird mit einer Referenzspannung verglichen.The course of the voltage drop at the contact ( 35 ) of a relay ( 34/35 ) says a lot about the quality of the finished relay ( 34/35 ). In the idle state, the voltage U-contact ( 19 ) is present at an open contact ( 35 ). This is set with the potentiometer ( 19 ). It is z. B. 20 volts. With a load current of 5 A, when the relay contact ( 35 ) is closed, a voltage of approx. 20 mV is established - across the contacts. The screen ( 48 ) must be set so that the 20 mV signal can be displayed properly. When the relay contact ( 35 ) is open, the Y amplifier of the shield ( 48 ) is practically overrun by a factor of 1000. When the relay contact ( 35 ) closes, the Y amplifier swings in. This signal is superimposed on the measurement signal. The settling falsifies the measurement signal. A special clamping circuit ( 54 ) was developed to reduce the error caused by the transient response. An adapter takes the voltage off at the contacts ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34/35 ). An amplifier ( 54 ) is connected between this adapter and the screen ( 48 ). This amplifier ( 54 ) consists of two components:
1. An impedance converter in the input
2. A control loop.
Re 1: The standard circuit of an amplifier is used.
2: The output voltage of the impedance converter is compared with a reference voltage.

Die Referenzspannung liegt in der Größenordnung von 0,1 V. Die Regelschaltung besteht aus einem rückgekoppelten Verstärker. Dieser steuert eine Stromquelle. Der heiße Anschluß des Arbeitswiderstand der Stromquelle geht über einen zusätzlichen Schutzwiderstand zum Y-Verstärker des Schirmes (48). Wenn die Ausgangsspannung am Impedanzwandler hoch ist, beeinflußt der Komparator die Stromquelle so, daß am Anschluß zum Schirm (48) die Meßspannung gleich der Referenzspannung ist. Wenn die Spannung am Eingang des Impedanzwandler unter der Referenzspannung liegt, beeinflußt der Komparator nicht das Signal, welches zum Schirm (48) geht. Das Meßsignal am Ausgang (54) folgt dem Meßsignal am Eingang linear. Der Y-Verstärker des Schirmes (48) wird typischerweise um den Faktor 100 weniger übersteuert.The reference voltage is of the order of 0.1 V. The control circuit consists of a feedback amplifier. This controls a power source. The hot connection of the load resistance of the current source goes via an additional protective resistor to the Y amplifier of the shield ( 48 ). If the output voltage at the impedance converter is high, the comparator influences the current source in such a way that the measuring voltage at the connection to the screen ( 48 ) is equal to the reference voltage. If the voltage at the input of the impedance converter is below the reference voltage, the comparator does not affect the signal that goes to the screen ( 48 ). The measurement signal at the output ( 54 ) follows the measurement signal at the input linearly. The Y amplifier of the screen ( 48 ) is typically overdriven by a factor of 100 less.

Relay unit ( 39 )

In der Relaiseinheit (39) werden bei der bei der praktisch ausgeführten Vorrichtung Steuersignale verarbeitet. Diese Steuersignale kommen von der externen Steuerung (50) und/oder vom Betriebswahlschalter (13). Die in diesem Fall aufgebaute Relaiseinheit (39). Control signals are processed in the relay unit ( 39 ) in the practical device. These control signals come from the external control ( 50 ) and / or from the mode selector switch ( 13 ). The relay unit ( 39 ) installed in this case.

Cooperation with external control ( 50 )

a. The external control works together with a PC ( 49 ). Communication between the controller ( 50 ) and PC ( 49 ) takes place via an interface card ( 53 ).
The interface card ( 53 ) is integrated into the system of the PC ( 49 ).
The measurement results - which can be recorded by the device - can be read into the PC ( 49 ) via the external control ( 50 ).
b. The external controller ( 50 ) can operate the device remotely.
The following operating modes are possible with the practical device:
I. Continuous operation
II. One-time measurement
III. Special sequence programs assigned to the individual case.
c. The external control ( 50 ) can take over the control of an endurance test ( 51 ).
I. The control signals for the coils ( 34 ) of the test specimens ( 34/35 ) are looped by the device through the external control ( 50 ), and increasingly fed to the tests.
II. The control signal for the coils ( 34 ) of the magnetic circuits ( 34/35 ) are generated by the external control ( 50 ).
III. The contacts ( 35 ) of the magnetic circuits ( 34/35 ) are monitored for the permissible voltage drop.
IV. The software specifies:
Sequence of the test program
Frequency and type of coil excitation ( 34 )
Permissible voltage drop ( 35 ).

Durch eine andere Auslegung der externen Steuerung (50) und der hier beschriebenen praktisch ausgeführten Vorrichtung ist es möglich, auch die anderen Einstellungen (digital & analog) der Vorrichtung durch die externe Steuerung (50) zu beeinflussen bzw. vorzugeben.With a different design of the external control ( 50 ) and the practically implemented device described here, it is also possible to influence or specify the other settings (digital & analog) of the device by the external control ( 50 ).

BezugszeichenlisteReference list

1 Frontplatte
2 Blockschaltbild
3 Anzugsverhalten eines Relais (34, 35) mit Vorlaufkontakt
4 Abfallverhalten eines Relais (34, 35) mit Vorlaufkontakt
5 Zeitverhalten eines Relais (34, 35) mit Vorlaufkontakt (Rechteckansteuerung) 1 front panel
2 block diagram
3 Tightening behavior of a relay ( 34 , 35 ) with flow contact
4 Drop behavior of a relay ( 34 , 35 ) with flow contact
5 Time behavior of a relay ( 34 , 35 ) with flow contact (square-wave control)

Claims

1. Measuring method for representing changes in a magnetic circuit ( 34 , 35 ) on a screen ( 37 ), characterized in that

a. a coil ( 34 ) is driven by a current source ( 40 );
b. the current of the current source ( 40 ) is changed with a curve shape adapted to the task;
c. the current source ( 40 ) is designed such that it is able to reach the minimum and maximum values assigned to the respective application-specific magnetic circuit ( 34 , 35 );
d. the internal resistance of the current source ( 3 ) is so great that reactions from the mechanical part ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34 , 35 ) can be represented as a change in the voltage at the coil ( 34 ); and the Braun tube of an oscilloscope is preferably used as the screen ( 48 ).

2. Measuring method according to claim 1, characterized in that an external control ( 50 ) can be used for control.

3. Measuring method according to one of the preceding claims, characterized in that a PC ( 49 ) is used for storage, printing and for varying the measurement and control data.

4. Device for performing the measuring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that

a. the load ( 19 , 37 ) of the contact ( 35 ) is adjustable.
b. signals resulting from the most varied operating states of the test object are output in acoustic (36) and / or graphic form ( 48 , 38 ),
c. the time differences in the course of motion of the magnetic circuit ( 34 , 35 ) in the assembly ( 38 ) are measured and evaluated,
d. discontinuous changes in the magnetic circuit ( 34 , 35 ) can be converted into a logic signal ( 44 ),
e. a trigger device ( 46 ) for controlling the input "external triggering" of an oscilloscope ( 48 ) with a standardized signal is present, and
f. with a device ( 54 ) the voltage drop at the contact ( 35 ) of the magnetic circuit ( 34 , 35 ) can be optimally displayed on the screen ( 48 ).