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Verfahren und Vorrichtung zum Prüfenvon Leiterplatten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Leiterplatten mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen
auf Belastbarkeit und Durchgang, in den die Leiterbahnen zu wenigstens einem geschlossenen
Leiterzug hintereinandergeschaltet werden.
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Ein derartiges Verfahren ist aus derDT-OS 2 057 948 bekannt. Dort
wird wenigstens ein geschlossener Leiterzug dadurch erreicht, daß ein zu dem Muster
der Leiterbahnen auf der zu prüfenden Platte komplementäres Leiterbahnenmuster erstellt
und in engen
Kontakt mit der zu prüfenden Platte gebracht wird,
Auf diese Weise entsteht wenigstens cin geschlossener Leiterzug, durch den ein Prüfstrom
geschickt werden kann. Das komplementäre Leiterbahnenmuster wird durch gedruckte
Leiterbahnen auf einer isolierenden Platte gebildet, auf welche die zu prüfende
Leiterplatte so aufgelegt wird, daß sich die beiderseitigen Leiterbahnenmuster ergänzen.
Die dabei entstehenden geschlossenen Leiterzüge bzw. der Leiterzug beginnt und endet
auf der komplementären Platte und ist von dort an eine Stromquelle anschließbar.
Um die beiden Platten wird ein Unterdruck erzeugt, der ihren guten Zusammenhalt
gewährleisten soll. Zur Durchgangsprüfung wird der Widerstand den Leiterzuges bzw.
der Leiterzüge mit zwei vorgegebenen Widerständen unterschiedlicher Höhe verglichen.
Wird der höhere Widerstand, im Ausführungsbeispiel mit 100 Ohm angegeben, überschritten,
so zeigt dies einen unterbrochenen oder diskontinuierlichen Leiterzug an.
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Der Vergleich mit dem einstellbaren niedrigen Widerstand soll, was
aus der DT-OS nicht eindeutig hervorgeht, offenbar anzeigen, ob sich der Widerstand
der zu prüfenden Platte bei an sich vorhandenem Durchgang über oder unterhalb eines
zulässigen Widerstandes bewegt.
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Die Belastbarkeit der zu prüfenden Leiterplatte kann nach dem Verfahren
nach der DT-OS 2 057 948 dadurch geprüft werden, daß vor der Durchgangsprüfung ein
hoher Belastungsstrom auf die beiden Platten aufgebracht wird, der zu dünne Leiterbahnbereiche
durchbrennt, In der DT-OS 2 057 948 wird auch eine Vorrichtung zum Durchführen dieses
Verfahrens beansprucht, die eine Halterung für die komplementäre Leiterplatte aufweist,
elektrische Anschlüsse für diese, eine Einrichtung zum korrekten Ausrichten der
zu prüfenden
Leitungsplatte auf der komplementärem Platte, eine
Druckeinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung für die Prüfungen. Diese Vorrichtung
weist nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse auf, an deln ein schließbarer
Deckel das Anlegen eines Vakuums möglich macht und an dem Kontrollampen anzeigen,
ob der Widerstand der Platten im Bereich unter, zwischen oder über den beiden vorgegebenen
Widerständen liegt.
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Dieses bekannte Verfahren sind die vorgesehene Vorrichtung weisen
eine Reihe von Nachteilen auf. Mit diesem Verfahren kann nur eine Seite einer Leiterplatte
geprüft werden. Für zweiseitig bedruckte Leiterplatten, mit oder ohne durchkontaktierte
Bohrungen, muß eine doppelte Prüfung erfolgen, wobei entweder für jede Platte die
komplementäre Platte ausgewechselt werden muß oder eine Serie von doppelseitigen
Leiterplatten erst insgesamt auf einer Seite, abschließend mit im Prüfgerät ausgewechselter
Komplementärplatte auf der anderen Seite geprüft werden muß. Das erste Verfahren
kostet unverhältnismäßig viel Zeit. Die andere Möglichkeit bedeutet, daß alle auf
einer Seite geprüften Leiterplatten gestapelt und nach Durchgang der Serie sämtlich
nochmals mit der anderen Seite geprüft werden müssen. Dabei ergibt sich zusätzlich
eine Fehlermöglichkeit dadurch, daß die Plattenseiten verwechselt werden können.
Ein weiterer, wesentlicher Nachteil ist darin zu sehen, daß dieses Verfahren es
nicht erlaubt, Leiterschlüsse zwischen den Leiterbahnen der zu prüfenden Platte
zu erkennen.
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Im Gegenteil, ein Leiterschluß verfälscht auch das Ergebnis der Durchgangsprüfung,
da der Leiterschluß den Widerstand der zu
prüfenden Platte verkleinert.
Durch einen Leiterschluß können Unterbrechungen des Leiterzuges so überbrückt werden,
daß si.e bei der Durchgangsprüng überhaupt nicht erkannt werden Ein Verfahren bei
dem die Widerstände zweier in der geschilderten Weise aufeinandergedrückter Leiterplatten
als Kriterium für den Durchgang benutzt werden, lrann keine einwandfreien Ergebnisse
liefern. Die beim Herstellen gedruckter Leiterbahnen unvermeidlichen Höhenunterschiede,
insbesondere im Bereich der Bahnenden.
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führen beim Aufeinanderlegen zu unterschiedlichen Übergangswiderständen
der einzelnen Kontakt stellen. Diese Übergangswiderstände sind von Platte zu Platte
verschieden und fallen bei der Größenordnung der zu vergleichenden Widerstandsbereiche
erheblich ins Gewicht. Es muß für jede Leiterplattenserie außerdem der untere Vergleichswiderstand
erst ermittelt werden. Dies wäre durch eine Widerstandsmessung mit einer ersten,
visuell geprüften Leiterplatte und der erstellen Komplementärplatte möglich. Aber
bereits dieses Meßergebni s kann auf die geschilderte Weise verfälscht werden Das
bekannte Verfahren ergibt also keinesfalls einwandfreie ergebnisse. Darüberhinaus
ist das Prüfgerät aufwendig, da es eine Vakuumeinrichtung benöti.gt, die bei jeder
Prüfung den gleichen gleichmäßigen Unterdruck erzeugen muß wenn die Meßergebnisse
nicht noch mehr verfälscht werden sollen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Art und eine Vorrichtung dazu zu schaffen, die auf einfache und wirtschaftliche
Weise das exakte Prüfen von Leiterplatten auf Belastbarkeit, Durchgang und Leiterschluß
ermöglicht.
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Die Auf gabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei
Leiterzüge aus jeweils mehreren, einander nicht benachbarten Leiterbahnen gebildet
und die Leiterzüge jeder Platte elektrisch gegeneinander auf Leitungsschluß und
zu einem einzigen Stromweg zusammengeschlossen auf Durchgang und Belastbarkeit geprüft
werden.
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Leitungsschluß, d.h. ein ungewollter Übergang zwischen zwei Leiterbahnen,
ist mir bei einander auf der Leiterplatte benachbarten Leiterbahnen möglich. Solche
Leiterbahnen werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in verschiedenen Leiterzügen
erfaßt.
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Eine Prüfung der Leiterzüge untereinander erlaubt es somit jeden Leitungsschluß
zu erkennen. Die Prüfung auf Leitungsschluß gibt außer der Sicherheit, daß ein solcher
Fehler nicht vorliegt, außerdem die Gewähr, daß auch die anschließende Belastbarkeit-
und insbesondere die Durchgangsprüfung ein einwandfreies Prüfungsergebnis zeigen,
da keine Leiterzugteile durch einen Leiterschluß überbrückt, also von der Prüfung
nicht erfaßt werden. Die dadurch gewonnene Sicherheit erlaubt es, die. Durchgangsprüfung
auf einfache Weise so durchzuführen, daß ein relativ schwacher Strom durch die Leiterziige
gosenickt wird. Ein Messen oder Vergleichen des Widerstandes ist überflüssig. Eine
begrenzte Anzahl von Leiterzügen läßt sich auf einfache Weise gegen- bzw. hintereinander
schalten. Die Prüfung kann somit rasch und von angelernten Kräften durchgeführt
werden.
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Auch das Anordnen von Kontrolleinrichtungen ist auf einfache Weise
möglich. Der Schaltungsablauf ist für alle Plattenserien der gleiche, kann also
auf einfache Weise automatisiert werden. Das Erstellen eines Planes, welche Leiterbahnen
zu einem Leiterzug zu vereinigen
sind, ist nur ein einziges Mal
für jede Serie auszuarbeiten. Es bedarf eines gewissen Mehraufwandes gegenüber dam
Erstelle eines rein komplementären Schaltmuster, wie es bekannt ist. Dafür kann
das erfindungsgemäße Schaltmuster ohne weiteres so aufgebaut werden, daß es bei
beidseitig mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatten möglichst viele durchkontaktierte
Stellen erfaßt. Es werden somit in einen einzigen Prüfungsgang beide Seiten der
Leiterplatten erfaßt. Der hierdurch gesparte Arbeitsaufwand stellt ein hohes Vielfach£s
des bei der Planung benötigten Mehraufwandes dar.
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Zur Prüfung auf Leitungsschluß kann vorteilhaft der Stromfluß jeweils
zwischen zwei Leiterzügen unterbrochen werden. Es muß dann lediglich kontrolliert
werden ob trotzdem Strom fließt Dies b.rde einen Leitungsschluß zwischen zwei Leiterbahnen
der betreffenden Leiterzüge bedeuten.
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Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
mit einer für jede Serie gleicher Leiterplatten einmal zu erstellenden Grundplatte,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte mit an ihren beiden Hauptflächen vorstehenden
Kontaktstiften bestückt und diese an einer Seite zu Überbrückungskontakten und Anschlußleitungen
verdrahtet sind und über der anderen Hauptfläche in einer zur Grundplattenfläche
parallelen Ebene enden. Mit diesen Enden der Kontaktstifte kommt die jeweils zu
prüfende Leiterplatte in Berührung. Es handelt sich also um punktförmige Kontakte,
nicht
um Flächenbrührungen, di.e immer die Gefahr von Ungleichmäßigkeiten mit sich bringen
Der plattenförmige Körper der Grundplatte dient lediglich als Stütze und Justierung
der Kontaktstifte.
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Eine Aufnahme mit Justiereinrichtungen für die zu prüfende I.eiterplatte
gewährleistet auf einfache Weise die jeweils exakte Zuordnung der zu prüfenden Leiterplatte
zur Grundplatte, wodurch auch bei raschem Plattenwechsel falsches Einlegen vermieden
wird.
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Bei einer Vorrichtung mit einer die zu prüfende Leiterplatte und die
Grundplatte gegeneinander belastenden Andrückeinrichtung weist die Vorrichtung vorteilhaft
in ihrem Gehäuse ortsfeste Führungssäulen und eine daran pressenartig auf die zu
prüfende Leiterplatte zu bewegbare Andrückplatte auf. Mit geringem Aufwand wird
dadurch eine sichere Anlage der Leiterplatte an den Kontaktstiften g?e währleistet.
Die Andrückplatte kann eine Polsterung aufweisen.
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Vorteilhaft ist der Andrückeinrichtung ein den Prüfstromkreis nur
in Angriffsstellung schließender Sperrschalter zugeordnet, der verhindert, daß sich
die Kontaktstifte und die Leiterplatte schon unter Spannung nähern. Sonst besteht
die Gefahr von Funkenbildung, die zu Schäden an der Leiterplatte führen kann.
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Um einerseits eine gute Anlage der Kontakte an der Leiterplatte zu
erzielen, andererseits Beschädigungen der Leiterbahnen durch die Kontakte auszuschließen,
können die Kontakte vorteilhaft federnd an der Grundplatte gelagert oder, in deren
Bohrungen verschieblich, auf einer federnden Unterlage der Vorrichtung abgestützt
sein.
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Ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Prüfungsverfahrens wird anschließend
anhand einer Ausführungsform einer in den Zeichnngen dargestellten Vorrichtung beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Teil eines Prüfgerätes für Leiterplatten; Fig. 2 einen schematisierten
Schnitt durch einen Teil des Prüfgerät es; Fig. 3 eine schematisierte Draufsicht
auf eine Leiterplatte; Fig. 4 einen Schaltplan für das Prüfgerät; und Fig. 5 eine
andere Ausführungsform eines Schaltplanes für das Prüfgerät.
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Das als Ganzes mit 1 bezeischnete Prüfgerät weist ein Gehäuse 2 auf,
das in Fig. P mir bruchstückweise dargestellt ist< An seiner Außenseite ist ein
Einschalter 3 sowie mehrere Kontrollampen 4 angeordnet. Mittels eines Schuko-Steckers
5 ist das Gerät elektrisch anschließbar. Es weist eine Einschiebeöffnung 6 für eine
zu prüfende Leiterplatte 7 auf.
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Im Gehäuse 1 sind ortsfest eine Bodenplatte 8 mit einem Schaumgummibelag
9 und zwei diese durchsetzende Führungssäulen 10, von
denen in
Fig. 1 nur eine sichtbar ist, angeordnet. An den Führungssäulen 10 ist eine Stützfläche
11 für eine auswechselbare Grundplatte 12 angebracht. Die Grundplatte 12 ist mit
Aussparungen 13 für die Führungssäulen 10 versehen. An den Führungssäulen 10 ist
eine Andrückplatte 14, die an Ihrer der Grundplatte zugekehrten Seite eine Polsterung
15 aufweist, höhenverschieblich gelagert, wie dllech einen Doppelpfeil angedeutet
ist Die Betätigung erfolgt durch eine im Gehäuse 1 angeordnete, nicht sichtbare
Hydraulikeinrichtung. An der Andrückplatte 14 ist eine Nase 16 angebracht zwei Betätigen
eines nicht-gezeichneten Mikroschalters, der im Gehäuse 1 ortsfest so angeordnet
ist, daß ihn die Nase 16 in der Andrückstellung der Andrückplatte 14 beaufschlagt.
Die Leiterplatte 7 ist durch die Einschiebeöffnung 6 zwischen die Grundplatte 12
und die Polsterung 15 der Andrückplatte 14 einschiebbar.
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Die Grundplatte 12 weist eine Anordnung von Bohrungen 17 auf, in die
Kontaktstifte 18 einsetzbar sind. Diese sind so lang, daß sie beidseitig aus der
Grundplatte herausragen. Ihre unteren Enden stützen sich auf den Schaumgummibelag
9 derart ab-, da13 ihre oberen Enden sich alle in einer ideellen Ebene befinden,
die zur Grvndplattenoberfläche parallel ist. Die unteren Enden der Kontakt stifte
sind mittels Schaltlitzen 19 entweder paarweise zu Uberbrückungskontakten zusammengeschlossen
oder mit Anschlußleitungen 20 verbunden, die zu einer im Gehäuse eingebauten Schalt
einrichtung 21 führen. Die Schalteinrichtung 21 ist in Fig. 1 nicht sichtbar, sie
ist in den Fig. 4 und 5 durch Ausführungsbeispiele ihrer Schaltplane dargestellt
Die
Leiterplatte 7, von der Fig. 3 eine Draufsicht zeigt, weist in bekannter Weise beidseitig
aufgebrachte Leiterbahnen 22 auf.
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Die Leiterplatte nach Fig. 3 zeigt schematisch eine einfache Anordnung
von Leiterbahnen, wobei die Leiterbahnen 22a an der Oberseite der Platte mit durchgezogenen,
die Leiterbahnen 22b der Unterseite mit unterbrochenen Linien gezeichnet sind. Leiterbahnen
22a der Oberseite stehen mit Leiterbahnen 22b der Unterseite übe: durchkontaktierte
Bohrungen 23 in Verbindung. Dies ist deutlich auch aus der schematischen Schnittdarstellung
Fig. 2 ersichtlich Di.e Leiterplatte 7 weist im Bereich einer Kante zwei Ausnehmungen
25 auf, die mit entsprechender, nicht-gezeichneten Anschlägen im Gehäuse 1 als Justiereinrichtung
für die eingeschobene Leiterplatte '7 zuwammenwirken.
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Das mit der geschilderten Vorrichtung durchführbare Verfahren beruht
darauf, mittels der zu Kontaktbrücken verbundenen Kontaktstift-Paar die einzelnen
Leiterbahnen zu Leiterzügen zusammenzuschießen, wobei jeder Leiterzug nur Leiterbahnen
enthält, die einander auf der Leiterplatte nicht unmittelbar benachbart sind. Für
jede Leiterplattenserie muß eine Grundplatte entsprechend mit Kontaktstiften bestückt
werden. Ein Beispiel zeigt das Schema Fig. 3: Die Leiterbahnen sind zu zwei Leiterzügen
A-A, B-B zusammengefaßt, wobei dle Überbrückungskontakte des Leiterzuges A durch
strichpunktierte Linien, die des Leiterzuges B durch Strichpunktpunkt-Linien angezeigt
sind. Einander auf der Ober- bzw. auf der Unterseite benachbarte Leiterbahnen sind
jeweils in verschiedenen Leiterzügen enthalten. Die Uberbrückungskontakte greifen
jeweils an den durchkontaktierten Bohrungen zwischen oberen und unteren Leiterbahnen
an.
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Wie der Kontakt zwischen den Kontakt stiften und den Leiterbahnen,
bzw. den durchkontaktierten Bohrungen aussieht, zeigt Fig.2. Zwei Leiterbahnen Al
und A2 verlaufen teilweise an der Ober-, teilweise an der Unterseite der Leiterplatte,
wobei die Übergänge jeweils an durchkontaktierten Bohrungen 23 erfolgen. Auch am
Anfang und am Ende der Leiterbahnen liegen jeweils durch kontaktierte Bohrungen
An der durchkontaktierten Bohrung am Ende der Leiterbahn L1 und an der durchkontaktierten
Bohrung am Beginn der Leiterbahn A2 liegen jeweils die Enden eines Kontaktstiftes
18 an, und die beiden Kontaktstifte sind durch eine Schaltlitze 19 verbunden. An
der durchkontaktierten Bohrung am anderen Ende der Leiterbahn A1 liegt das obere
Ende eines weiteren Kontaktstiftes 18 an, der an seinem unteren Ende mit einer Anschlußleitung
verbunden ist. Diese führt zur Schalteinrichtung 21. Ebenso ist das zweite Ende
des Leiterzuges A mit der Schalteinrichtung verbunden (nicht gezeichnet).
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Das Prüfen einer Leiterplatte im Prüfgerät 1 geht folgendermaßen vor
sich: Die Lciterplatte 7 wird in das elektrisch angeschlossene Prüfgerät 1 eingeschoben.
Die Andrückplatte 14 senkt sich ab und drückt die Leiterplatte 7 gegen die Kontakte
18 der Grundplatte 12.
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Sobald die Andrückplatte 14 in ihrer iil;eren Endstellung angelangt
ist, betätigt die Nase 16 einen Mikroschalter, der den Prüfungsablauf freigibt.
Eine Steureinrichtung löst Schaltvorgänge aus, die in zeitlicher Reihenfolge die
Leiterzüge gegeneinander auf Leiterschluß, anschließend auf Belastbarkeit und zuletzt
auf Durchgang prüfen.
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Diese Schaltungen laufen mit einer Schalteinrichtung entsprechend
dem Schaltplan Fig. 4- in folgenderweise ab: Die Schaltanordnung ist zum Prüfen
von vier Leiterzügen A, B, C, D ausgelegt. Alle Leiterzüge liegen hintereinander
in einem Stromkreis, der jeweils zwischen zwei Leitorzügen einen Schalter SI bis
SIII und jeweils eine mit den Schaltern parallel geschaltete Kontrollampe 4I bis
4III aufweist. Ein weiterer Schalter SIV mit dazu parallel geschalteter Kontrollampe
4IV befindet sich zwischen einem Pol der Stromquelle und dem Leiterzug D.
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Schaltungen zu Leiterschlußprüfung: SI offen, übrige Schalter geschlosse:
Kontrollampe 4I leuchtet, wenn kein Leiterschluß zwischen A einerseits und B-D andererseits
SII offen, übrige Schalter geschlossen: Kontrollampe 4II leuchtet, wenn kein Leiterschluß
zwischen A,B einerseits und C,D andererseits; SIII offen, übrige Schalter geschlossen:
Kontrollampe 4III leuchtet, wenn kein Leiterschluß zwischen A,C einerseits und D
anderseits; Belastungsprüfung: alle Schalter geschlossen. Durch Wahl der Spannungshöhe
wird der Belastungsstrom geregelt. Keine Anzeige; Durchgangsprüfung: SIV offen,
übrige Schalter geschlossen: Kontrolllampe 4IV leuchtet, wenn überall Durchgang
besteht. Bei der Belastungsprüfung ausgefallene Leiterzüge werden erkannt.
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Nach dem Schaltplan Fig. 5 verläuft der Schaltablauf folgendermaßen:
alle Schalter S1 a-f sowie S2 a-f werden einzeln und nach Programm von einem Programmschaltwerk
betätigt.
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Prüfung Leiterzug a Leitungsschluß: S1 a zu S1 b - f bleiben offen
a öffnet S2 b-f bleiben zu 53 bleibt offen Im Leitungsschlußfall fließt über I.
a kein Strom.
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L a bleibt dunkel. Besteht kein Leitungsschluß, leuchtet Kontrollampe
L a. Strom wird durch L a begrenzt.
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Belastung: S1 a zu S1 b - f offen a-f zu 53 zu Alle Kontrollampen
sind durch Schalter kurzgeschlossen. Der Belastungsstrom wird durch R1 begrenzt.
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ist ist niederohmig, deshalb leuchten die Kontrollampen bei geöffneten
Schaltern trotz dieses Serienwiderstandes).
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Durchgang: S1 a schließt S1 b-f bleiben offen a a - f bleiben zu 53
bleibt offen
Es fließt Strom über Leiterzug a der durch Kontrollampe
L angezeigt wird. Bei Unterbrechung leuchtet L nicht. Strom wird durch L begrentz.
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Prüfung Leiterzug b Leitungsschluß: S1 b geschlossen S1 a und S1 c
- f offen S2 b b öffnet 2 a und S2 c - f zu S3 offen Belastung: S1 a öffnet 51 b
schließt S1 c - f offen S2 b b schließt 52 a - f zu S3 schließt Durchgang: S1 a
öffnet S1 b schließt S1 c-f bleiben S2 a - f bleiben zu offen S3 öffnet und so weiter
bis f.
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mach Ablauf des Schaltprogramms und Anheben der Andrückplatte wird
die Ieiterplatte dem Prüfgerät entnommen und die nächste eingelegt, worauf sofort
ein neuer Prüfvorgang ablaufen kann,
Im Rahmen der Erfindung sind
auch andere Ausführungsformen des Prüfgerätes möglich. So kann die Grundplatte über
der Leiterplatte zu liegen kommen, es ist auch möglich Grund- und Leiterplatte stehend
zu prüfen, wenn entsprechende Halterungen und eine geeignete Andrückvorrichtung
vorhanden sind. Die Ausbildung der Grundplatte, insbesondere die Befestigung der
Kontaktstifte, kann ebenfalls in weitem Rahmen variieren.
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Für Leiterplatten, deren Leiterbahnen Verzweigungen aufweisen, ist
beim Erstellen der Grundplatte zu überlegen, wieweit ein Erfassen dieser Abzweigungen
erforderlich erscheint. In diesem Falle müssen die Verzweigungen getrennt von den
Hauptleiterbahnen in einem eigenen Leiterzug erfaßt und nach Art des Schaltplanes
5 durchgeprüft werden. Dies erfordert nur einige zusätzliche Kontaktstifte und einen
weiteren Schaltungsablauf, der keine nennenswerte Belastung des Prüfungsablaufes
darstellt.
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-Patentansprüche-