DE2050705A1 - Verfahren und Anordnung zum Loka hsieren von Kurzschlüssen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zum Lokalisieren von Kurzschlüssen Die Erfindung betrifft Verfahren zum Lokalisieren von Kurzschlüssen sowie Anordnungen zur Durchführung solcher Verfahren.
• Sowohl die erfindungsgemäßen Verfahren als auch die entsprechenden Anordnungen sind insbesondere dazu gedacht, Kurzschlüsse innerhalb eines mikrominiaturisierten Systems von Bauelementen festzustellen, die zu einer ODER-Schaltung vereinigt sind.
• Eine sogenannte ODER-Schaltung entsteht dadurch, daß die Ausgänge einer Mehrzahl von logischen Bauelementen mit eine einzlgon Eingang ein und desselben weiteren logischen Bauelemente verbunden sind. Bei einer solchen Art von Verbindung ergibt sich ein wichtiges Problem, nämlich die Frage einer Lokalisierung desjenigen logischen Bauelements, das durch einen inneren Kurzschluß einen Durchbruch erfahren hat,.sor bald sich ein Fehler in der Arbeitsweise des gesamten Bauelement-Aggregats, das beispielsweise auf einer Schaltungsplatte vereinigt sein kann, zeigt. Bisher ist es zum Lokalisieren eines solchen Durchbruches üblich, die logischen Bauelemente, die zu der ODER-Schaltung.
• vereinigt sind, Stück für Stück abzutrennen und sie dann voneinander unabhängig einer Überprüfung zu unterziehen. Eine solche Arbeitsweise bringt jedoch eine erhebliche Zeitverschwendung mit sich und kann beim Abbau der einzelnen Bauelemente auch zu einem nichtwiedergutzumachenden Schaden an der Schaltungsplatte als Ganzes führen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das eine Lokalisierung von im Inneren einer solchen Schaltung auftretenden Kurzschlüssen gestattet, ohne daß die Schaltung dazu in ihre einzelnen Bauelemente zerlegt zu werden braucht.
• Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem Punkt der ODER-Schaltung ein pulsierender Strom angelegt wird und die Ausgänge und Eingänge der jeweiligen und zur ODER-Schaltung gehörigen Bauelemente mittels eines Stromfühlers Schritt für Schritt überprüft werden.
• Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung sieht ein Verfahren zum Lokalisieren eines Kurzschlusses zwischen zwei Leitungen vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die eine Leitung geerdet, in die zweite Leitung an einer Stelle ein pulsierender Strom eingespeist und die erste Leitung mittels eines Stromfühlers Schritt für Schritt an allen Stellen ihrer Länge überprüft wird.
• Eine für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung zum Lokalisieren von Kurzschlüssen ist gekennzeichnet durch einen Generator zum Erzeugen von pülsierenden Strömen und durch einen Stromfühler in Form eines Ringes aus ferromagnetischem Material mit einer aufgewickelten Spule und einem Spalt zum Ermitteln der Schwankungen im magnetischen Fluß entlang der die zu überprüfende Schaltung festlegenden Leitungen.
• In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht; dabei zeigen in der Zeichnung: Fig. 1 ein Blockschaltbild für den Aufbau einer ODER-Schaltung, Fig. 2 ein Beispiel für ein logisches Bauelement, Fig. 3 ein Blockschaltbild für eine gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung und Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine andere Form einer Schaltung aus logischen Bauelementen.
• Gemäß Fig. 1 sind logische Bauelemente 1 zu einer ODER-Schaltung vereinigt. So sind zwei Bauelemente 1 mit ein und demselben Eingang eines dritten Bauelements 1 verbunden. Ein Schaltbild für den Aufbau jedes einzelnen dieser Bauelemente 1 von Fig. 1 ist in Fig. 2 veranschaulicht, wobei das dargestellte Bauelement der Verwirklichung der logischen Funktion ODER-NICHT (NOR) dient, d.h. der Funktion, bei der die logische Summe der Eingangssignale negiert wird. Selbstverständlich lassen sich aber auch alle möglichen anderen Bauelemente, die der Darstellung verschiedener logischer Funktionen dienen, mit Hilfe der Erfindung überprüfen.
• In Fig. 2 sind eine Reihe von Eingängen mit jeweils einer Diode D dargestellt, über welche die Basis eines Transistors T1 betrieben wird. Das Ausgangssignal am Emitter des Transistors T1 dient zum Betreiben der Basis eines weiteren Transistors T2 über eine Diode Dl, und das Ausgangssignal des Transistors T2 wird an einer mit dessen Kollektor verbundenen Anschlußklemme U abgenommen.
• Bei einem logischen Bauelement dieser Art kann ein Kurzschluß am Eingang infolge einer Schädigung der entsprechenden Diode D auftreten. Ein solcher Kurzschluß führt aber zur Öffnung des Strompfades zwischen den beiden Basis-Emitter-Grenzschichten der beiden Transistoren T1 und T2 und der dazwischen ges-chalteten Diode D1.
• Diese am Ausgang des Bauelements entstehende Kurzschlußsitutation kann auf eine zu hohe Strombelastung oder auf höhere als die vom Hersteller der einzelnen Bauteile festgelegten spezifischen Werte bemessene Spannungen zurückgehen. Im ersten Falle kommt es zu einem Zustand, bei dem die Basis-Kollektor-Sperrschicht des Transistors T2 kurzgeschlossen ist und einen Weg vom Emitter zur Erde öffnet oder der Transistor T2 überhaupt kurzgeschlossen ist, was einer Erdung des Kollektors entspricht. Im zweiten Falle entsteht eine Situation, bei der ein Ausfall des Transitors T2 auftritt. Auf jeden Fall aber führt eine Kurzschlußsituation innerhalb des Bauelements zu einer Erdung der Schaltung selbst.
• In Fig. 3 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Anordnung dargestellt, die gemäß der Erfindung zum Lokalisieren solcher Kurzschlußerscheinungen verwendet werden kann.
• Die dargestellte Anordnung besitzt einen Oszillator 2, der Rechteckwellen passender Periodendauer erzeugt, Der Oszillator 2 speist einen Konstantstrom-Generator 3, wobei er diesen in der Weise aktiviert und sperrt, daß am Ausgang des Generators 3 ein rechteckförmiger Strom auftritt. Dabei muß der Generator 3 einen pulsierenden Strom erzeugen, bei dem die einzelnen Stromimpulse Flanken aufweisen, die weder zu steil noch zu flach sind.
• Impulse mit zu steilen Flanken sind insofern ungeeignet, als die Ausgangskapazität einer Gruppe von zu einer ODER-Schaltung vereinigten logischen Bauelementen in Verbindung mit der Eingangskapazität einen solchen Wert annehmen kann, daß während eines steilen Stromanstiegs ein Nebenkurzschluß entsteht, der das System kritischen Bedingungen unterwirft, Impulse mit zu flachen Flanken sind dagegen deswegen ungeeignet, weil sie nicht zur Ermittlung eines zum Lokalisieren des Kurzschlusses ausreichenden Signals führen.
• Der Generator 3 führt über eine Leitung 4 die Stromimpulse einer Stelle 5 auf einer zu überprüfenden Schaltungsplatte 6 zu. Dabei ist die Stelle 5 ein Punkt auf einer gedruckten Leitung auf der Schaltungsplatte, die Bauelemente miteinander verbindet, die auf einen möglichen Kurzschluß hin überprüft werden sollen. Der dem aus dem zu überpriifenden Bauelementen bestehenden Netzwerk an einer Stelle zugeführte pulsierende Strom verteilt sich in einer Weise, die vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlusses in einem der zu einer ODER-Schaltung vereinigten Bauelemente abhängt. Während der.überprüfung bringt ein Bedienungsmann einen Stromfühler 7 Schritt für Schritt an alle von der Zusammenschaltung erfaßten Ausgänge und deren Eingang heran.
• Ein solcher Stromfühler 7 kann aus einem offenen Kern aus Ferritmaterial mit einem Luftspalt bestehen, dessen Abmessungen die Einspannung einer Leitung auf der Schaltungsplatte ermöglichen, wobei auf diesen Ferritkern eine Spule aufgewickelt ist, welche die Sekundärspule eines Transformators bildet, für den die Leitung der abgefwilten Schaltung die Primärwicklung darstellt.
• Liegt ein Kurzschluß vor, so läuft der vom Generator 3 kommende Stromimpuls die von dem Kurzschluß betroffene Leitung entlang. An den Impulsflanken ergibt sich durch die dabei auftretende Änderung im magnetischen Fluß in der Spule des Stromfühlers 7 eine induzierte Spannung, die durch einen Verstärker 8 verstärkt wird, der eine Impulsformastufe 9 speist, in der die aufgefangenen Signale für eine Verarbeitung durch logische Ausgangsstufen aufbereitet werden. Das Aus-gangssignal der Impulsformastufe 9 kann über einen Schalter 10 auf einen FLIP-FLOP 11 gegeben werden, der mit einem Oszillografen 12 verbunden ist, der zu einer visuellen Anzeige für das Auftreten eines vom Stromfühler 7 festgestellten Signals führt. Alternativ dazu kann das Ausgangssignal der Impulsformastufe 9 über den Schalter 10 auf eine Treiberschaltung 13 gegeben werden, die eine Lampe 14 steuert, deren Aufleuchten das Vorhandensein eines Kurzschlusses anzeigt.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 3 läßt sich das Verfahren zum Lokalisieren eines Kurzschlusses in einer ODER- Schaltung folgendermaßen beschreiben: Als erstes wird die Schaltungsplatte 6 gespeist und die Eingänge 15 der logischen Bauelemente 1 werden auf einen einer logischen Null entsprechenden Pegel gebracht. Unter diesen Bedingungen sind die Ausgänge der Schaltung gesperrt, d.h., sie zeigen einen einer logischen 1 entsprechenden Spannungspegel.
• Sodann wird mit Hilfe des Generators 3 an den Punkt A ein Stromimpuls angelegt. Außerdem werden die Punkte B, C und D der Reihe nach jeweils einzeln mit Hilfe des Stromfühlers 7 abgefragt. Arbeitet die ODER-Schaltung korrekt, so gibt es für die vom Generator 3 zugeführten Stromimpulse keinen Rückweg, und als Folge davon fängt der Stromfühler 7 keine Information auf, und es erscheint weder ein Signal auf dem Oszillografen 12, noch leuchtet die Lampe 14 auf.
• Nur falls entweder an den Punkten B und C entsprechenden Ausgängen oder an dem dem Punkt D entsprechenden Eingang ein Kurzschluß vorliegt, fängt der Stromfühler 7 bei seiner Anlage an die Punkte B, C bzw. D Information auf, die wiederum zu einer Anzeige am Oszillografen 12 oder zu einem Aufleuchten der Lampe 14 führt, und diese Signale wiederum zeigen das Vorhandensein des Kurzschlusses an.
• In diesem Zusammenhang ist der Hinweis angebracht, daß bei Zuführung passender Impulse aus dem Stromgenerator 3 von beispielsweise +5 Volt keine Gefahr einer Beschädigung der Bauelemente für den Fall besteht, daß sie keinen Dunhbruch oder sonstigen Schaden zeigen.
• In Fig. 4 ist eine andere Art von Schaltung veranschaulicht, die mit Hilfe einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung hinsichtlich des Auftretens von Kurzschlüssen zwischen zwei Leitungen und der genauen Festlegung der Kurzschlußstelle überprüft werden kann. In Fig. 4 sind Bauelemente 16 und 18 mit einem Bauelement 17 und einem Bauelement 19 verbunden. In diesem Falle wird die Schaltungsplatte nicht gespeist, und der Stromimpuls wird an dem Punkt E, d.h. an einer zu einem Ausgang gehörigen Leitung, zugeführt, während der zweite Ausgang mit dem Erdanschluß des Stromgenerators 3 verbunden ist.
• Wenn an der in Fig. 4 durch die gestrichelte Linie Z angedeuteten Stelle ein Kurzschluß vorliegt, wird vom Stromfühler 7 ein die Leitung F entlanglaufendes Signal aufgefangen, und zwar solange, bis nach Passieren der Linie Z dieses Signal nicht mehr auftritt. Die Stelle der Leitung, an der dies eintritt, liegt dann offenbar jenseits der Kurzschlußstelle, Bei dem dargestellten Beispiel wird der Stromfühler 7 an jeder Stelle des Bereichs G einen Kurzschluß anzeigen, während an jeder Stelle des Bereichs H zu keinem Signal führt.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Lokalisieren von Kurzschiüssen Innerhalb von Bauelementen, die zu einer ODER-Schait-ung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Punkt der ODER-Schaltung ein pulsierender Strom angelegt wird und die Ausgänge und Eingänge der jeweiligen und zur ODER-Schaltung gehörigen Bauelemente mittels eines Stromfühlers Schritt für Schritt überprüft werden.

2. Verfahren zum Lokalisieren eines Kurzschlusses zwischen zwei Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Leitung geerdet, in die zweite Leitung an einer Stelle ein pulsierender Strom eingespeist und die erste Leitung mittels eines Stromfühlers Schritt für Schritt an allen Stellen ihrer Länge überprüft wird

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung an einer dem Bauelement benachbarten Stelle geerdet wird, von dem die beiden Leitungen getrennt ausgehen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromfühler ein für die mit dem pulsierenden Strom verbundenen Schwankungen im lrjagnetischen Fluß empfindlicher Fühler verwendet wird.

5. Anordnung zum Lokalisiersn von Kurzschlüssen @ittels ~-!Le eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurcfl gekennzeichnet, ,einer Generator '(@) zum Erzeugen von pulsierenden Scrömen und durch einem Stromfühler (7) in Form eines Ringes aus ferromagnetischem Material mit einer aufgewickelten Spule und einem Spalt zum Ermitteln der Schwankungen im magnetischen Fluß entlang der die zu überprüfende Schaltung festlegenden Leitungen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfühler (7) zum optischen Anzeigen des Vorhandenseins eines Kurzschlusses mit einer Baustufe (13) zum Steuern einer Lampe (14) verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfühler (7) zum optischen Anzeigens eines Vorhandenseins eines Kurzschlusses mit einem Oszillografen (12) verbunden ist.