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Schaltungsanordnung zum Messen des Erregungsehrbedarfs oder der Ansprechzeitverzögerung
von haftenden Kontakten von Relais.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen des Erregungsmehrbedarfs
oder der Ansprechzeitverzögerung von haftenden, mechanisch nicht miteinander gekoppelten
Kontakten von Relais für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen.
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Kontakte von Relais haben manchmal die Neigung haf-ten zu bleiben,
so daß beim Ein- oder Ausschalten des Relais, das diese Kontakte betätigt, das Öffnen
oder Schließen nicht zum gewünschten Zeitpunkt und nur mit erhöhter Erregung erfolgt.
Ein solches Haften, auch Kleben genannt, kann durch remanenten Magnetismus des magnetischen
Kreises oder auch durch mechanisches Kleben infolge von Verschmutzung verursacht
sein. Es ist beispielsweise bei Ruhestromrelais zu beobachten, deren Kontakte im
Normalzustand geschlossen sind und nach längerer Zeit geöffnet werden sollen.
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Das Haften mehrerer mechanisch miteinander gekopplter Kontakte, die
beispielsweise von einem Anker gleichzeitig betätigt werden, verursacht keine zeitliche
Verschiebung gegeneinander. Wenn die Kontakte aber nicht mechanisch gekoppelt sind,
wie beispielsweise bei dem schon erwähnten Ruhestromrelais, dessen Kontakte öffnen
sollen, oder in Relais mit magnetisch gekoppelten Kontakten, kann durch unterschiedliche
glebekräfte unterschiedlicher Erregung mehrbedarf entstehen oder die einzelnen Kontakte
können unterschiedlich ansprechverzögert sein. Die Klebekräfte sind normalerweise
nur bei der ersten Betätigung nach einer längeren Ruhezeit wirksam. Bei einer unmittelbar
folgenden Betätigung wirken die Kontakte meistens ganz normal. Es ist deshalb zweckmäßig,
die Klebeneigung aller Kontakte eines Relais gleichzeitig zu messen.
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Solche Messungen wurden bisher mit einem Speicheroszillographen mit
Mehrkanaleingang durchgeführt. Jeder der zu untersuchenden Kontakte und gegebenenfalls
auch noch die Wicklung der Relaisspule wurden mit einem eigenen Eingang verbunden,
so daß deren jeweilige Betätigung auf dem Bildschirm sichtbar war. Die sich dabei
ergebenden sichtbaren Unterschiede sind jedoch so gering, daß beim Messen einer
großen Zahl von Relais das Erfassen solch kleiner Differenzen ein hohes Maß an Konzentrationsfähigkeit
erforderlich ist. Erschwert wird diese arbeit noch durch den geringen Kontrast der
Speicherbildschirme.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen,
mit der sich die auftretenden Erregungs- oder Zeitdifferenzen leichte ter und schneller
erfassen lassen. Die Anzeige der gemessenen Werte soll an einem Lampenfeld oder
mit Zeigerinstrumenten erfolgen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß für jeden zu messenden
Kontakt zwei Torschaltungen vorgesehen sind, über die je ein Analogspeicher mit
einem definierten Strom bis zum Arbeitszeitpunkt des Kontaktes geladen wird, daß
der erste der beiden Analogspeicher mit dem im ersten Meßschritt angeschalteten
definierten Strom und der andere Analogspeicher mit dem im zweiten Meßschritt angeschalteten
Strom beaufschlagt wird, und daß zur Auswertung die Spannungsdifferenz der beiden
Analogspeicher gemessen wird.
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Dadurch, daß für jeden zu messenden Kontakt zwei Analogspeicher vorgesehen
sind, die in zwei getrennten Meßschritten geladen werden, entstehen zwei Speichenferte,
deren Differenz mit einfachen Mitteln gemessen werden kann. Der erste Analogspeicher
enthält dabei einen groBeren Wert, wenn der Kontakt nach einer längeren Ruhezeit
beispielsweise noch etwa haften geblieben ist. Die gemessene Ladungsdifferenz der
beiden Analogspeicher läßt sich wiederum speichern, so daß dieses Meßergebnis dem
Messenden oder einer Aufzeicbnungsvorrichtung hinreichend lange zur Verfügung steht.
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Zum Messen des Erregungsmehrbedarfs wird ein sägezahnförmig ansteigender
Strom verwendet, der gleichzeitig an den jeweiligen Analogspeicher und an die Wicklung
des zu messenden Relais gegeben wird. Das hat den Vorteil, daß ein einziger Meßstromerzeuger
zur Speisung zweier Verbraucher dient.
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Zum Messen der Ansprechzeitverzögerung ist es erforderlich, das zu
untersuchende Relais sofort mit dem vollen Meßstrom zu beaufschlagen. Um das gleichzeitige
Einsetzen des Erregungsstroms für das Relais zu erreichen, wird beim Einsetzen des
sägezahnförmig ansteigenden Stroms der zum Analogspeicher fließt, ein sich rechteckförmig
ändernder Strom an die Wicklung des zu messenden Relais gelegt. Damit ist die jederzeit
reproduzierbare Gleichzeitigkeit beider Vorgänge sichergestellt.
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Da die Meßeinrichtung einen Umschalter besitzt, mit dem zwischen einer
Messung des Erregungsmehrbedarfs und der Messung der Ansprechzeitverzögerung umgeschaltet
werden kann, ist das Gerät für beide Arten von Messungen wahlweise verwendbar.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht die Möglichkeit vor, auch Relais
mit zwei Wicklungen zu prüfen, deren eine Wicklung untrennbar mit einem der zu messenden
Kontakte verbunden ist. Damit sich die Erregung des Relais im Schaltaugenblick der
Kontakte nicht ändert, ist ein vorzugsweise elektronischer Schalter vorgesehen,
der diese Wicklung überbrückt, so daß kein Strom mehr durch sie fließen kann.
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Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Fig.1 zeigt einen Speicher mit der dazugehörigen Torschaltung, Big.2
eine Steuerschaltung, die dem zu messenden Relais entweder eine zeitlinear einsteigende
Erregung oder einen Rechteckimpuls zuführt. In Fig93 sind zwei monostabile Multivibratoren
dargestellt, mit deren Hilfe die beiden Meßschritte gestartet werden, und in Big.4
ist eine vorteilhafte Anschaltung eines Relais mit
zwei Wicklungen
gezeigt, von der eine Wicklung fest mit einem Kontakt verbunden ist.
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Als Erfindungsbeispiel ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, die
magnetisch gekoppelte Arbeitskontakte eines Relais zu untersuchen erlaubt, bei dem
Klima- oder Lagerzeitbedingte Instabilität zu befürchten ist.
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Fig.1 zeigt nur die Bauelemente zum Prüfen zweier Kontakte.
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Sollen mehr Kontakte untersucht werden, so müssen noch weitere Bauelemente,
die genauso zusammenzuschalten sind, wie die gezeichneten, zusätzlich vorgesehen
werden.
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An die Punkte 5 und 6 ist je ein Arbeitskontakt des Prüflings angeschlossen.
Den als Kondensator ausgebildeten Analogspeichern C1 bis C4 ist je ein Tor 21 bis
F4 vorgeschaltet, das jeweils aus einem Feldeffekttransistor besteht. Die Steuerleitung
19 gibt im ersten Meßschritt und die Steuerleitung 20 im zweiten Meßschritt den
Zugang zum jeweiligen Tor frei, so daß über den Eingang 22 die jeweiligen Analogspeicher
mit einem Meßstrom geladen werden können.
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Der jedem Speicherkondensator C1 bis C4 nachgeordnete Verstärker ICI
bis IC4 besitzt je einen Ausgang 10 bis 13. Jeweils zwei Ausgänge, z.B. 10 und 11,
sind einem Kontakt zugeordnet. Zwischen jeweils ein Paar dieser Ausgänge, z.B. 10
und 11, wird ein Spannungsmesser angeschlossen. Anstelle einer analogen Anzeige
kann man auch über elektronische Grenswertmelder eine digitale Anzeige betreiben,
wie beispielsweise ein Lampenfeld oder ähnliches.
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Man kann aber auch eine schreibende Meßeinrichtung anschließen, die
die gemessenen Werte gleich aufzeichnet, und damit die Auswertung der Meßergebnisse
vereinfacht. Außerdem ist es auch möglich, je ein Meßgerät an die Ausgänge 10 und
12 einerseits und + O Volt andererseits anzuschließen0 Diese Meßgeräte melden dann
die Kontakte, die nicht ansprechen unddeshalb auch keine Differenz zeigen.
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Die Dioden D9 und D10 dienen zum Schutz der Torschaltungen 21 bis
F4 gegen Überspannungen.
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Schalter S mit den Kontakten S1,S2 und S3 in Fig.2 dient zur Auswahl
der Messungsart. In der Stellung F wird der Erregungsmehrbedarf und in der gezeichneten
Stellung Z die Ansprechzeitverzögerunggemessen.
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An die Punkte 29 und 30 wird die Wicklung des zu messenden Relais
angeschlossen. Zu diesem Zweck wird an den Punkt +B eine Spannung angelegt, bei
der das Relais sicher anzieht aber nicht überlastet wird.
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In Fig.3 sind zwei Tasten,S1 und S22 dargestellt, mit denen der Prüfvorgang
gestartet wird. Mit betätigen der GastejSX1wird die mono stabile Kippstufe Ml für
den ersten Prüfschritt angeworfen, mit der TasteST2 die zweite monostabile Kippstufe
M2. Da beide Kippstufengleich aufgebaut sind, ist nur eine von beiden ausführlichgezeichnet.
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Im einzelnen laufen beim Messen folgende Vorgänge ab. Sobald die
Taste ST1 gedrückt wird, gelangt ein Spannungsstoß vom negativen Potential über
den Kondensator C9 zur Kippstufe M1.
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Im Ruhezustand ist der Transistor T7 durchlässig geschaltet, weil
über den Spannungsteiler R20, R24, R25, R29 und die Diode D16 positives Potential
an seiner Basis anliegt. Da auch die Transistoren T8 und T9 durchgeschaltet sind,
liegt am Relais A beiderseits positive Spannung an und es kann nicht ansprechen.
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Durch den Spannungsstoß über den Kondensator C9 gelangt negative Spannung
an die Basis des Transistors 27. Er sperrt und mit ihm auch die Transistoren T8
und v9, so daß nunmehr das Relais A über den Widerstand R31 und über die Steuerleitung
19 negatives Potential bekommt und ansprechen kann.
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Über die Widerstände R27,R24 und R20 wird der Kondensator C8 umgeladen
und während dieser Zeit der Transistor 27 gesperrt gehalten. Sobald kein ladestrommehr
fließt, wird der Transistor 27 und damit auch die Transistoren T8 und T9 leitend
und das Relais A fällt ab. Damit ist der erste Meßschritt beendet.
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Wenn zu Beginn des ersten Meßschritts das Relais A anspricht, wird
sein Kontakt a in Fig.2 geöffnet. In der Annahme, daß sich der Schalter S in der
gezeichneten Stellung, d.h. also in der Lage Z zur Messung der Ansprechzeitverzögerung
befindet, ist der Kondensator C5 überbrückt und der Kondensator C6 freigegeben.
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Er liegt also einerseits über die Widerstände R8,R7 und R6 an negativem
Potential und über den Widerstand R11 an + O V. Während der Kondensator C6 geladen
wird, steigt an seinen Platten die Spannung langsam, sägezahnförmig an. Diese Spannung
wird über Punkt 22 an die Tore F1 bis F4, Pig.l, angelegt.
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Die andere Platte des Kondensators ist mit einem Eingang des Verstärkers
1C5 verbunden, dessen Offset-Regler so eingestellt wurde, daß bei geschalossenem
Kontakt a der Ausgang leicht negativ ist. Dieses negati-ze Potential dringt über
die Diode D12 zum Transistor T3 durch und häi't diesen sowie den Transistor T4 leitend
für die Dauer des Ruhezustandes. Dadurch sind die Transistoren 25 und T6 gesperrt.
Sobald nun der Kontakt a öffnet, werden augenblicklich din Transistoren T3 und T4
gesperrt und die Transistoren T5 und T6) 1eitad schaltet. Auf diese Weise wird für
das zu messende Relais, dass an die Punkte 29 und 30 angeschaltet ist, der Ansprechstromkreis
zwischen B und + O V geschlossen.
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Das Relais spricht an und ist bestrebt, seine Kontakte, die an die
Punkte 5 und r3 in Fig.1 geschlossen sind, zu schließen.
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In Fig.4 ist ein zu prüfendes Relais X dargestellt. Mit seiner Ansprechwicklung
Xl ist es i$ den Punkten 29 und 30 der Prüfeinrichtung verbunden. Die Wicklung II
dieses Relais enthält noch eine Besonderheits die später noch erläutert wird. Ein
Relais
ohne diese Besonderheit enthält mehrere Kontakte, die, wie
der hier gezeigte Kontakt x2, einerseits an positives Potential und andererseits
an den Punkt 6 der Prüfeinrichtung angeschaltet ist.
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Es sei hier nur die Prüfung des Kontaktes x2 beschrieben, die anderen
Kontakte werden in gleicher Weise untersucht.
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Solange der Kontakt x2 geöffnet ist, gelangt über die Steuerleitung
19 positives Potential über die Diode D5 am Gate des-Tores 23. Dieses Tor ist folglich
gesperrt, auch wenn über die Leitung 22 ein Potential anliegen sollte.
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Zu Beginn der Messung verwandelt sich, wie schon beschrieben, an der
Steuerleitung 19 das positive Potential in ein negatives.
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Dadurch wird die Diode D5 gesperrt. Die sägezahnförmig ansteigende
Spannung an Punkt 22 beginnt durch das Tor 23 hindurchzutreten und den Kondensator
C3 aufzuladen. Das geschieht so lange, bis der Kontakt x2 schließt und über ihn
und die Diode D6 positives Potential an das Tor 23 gelangt. In diesem Augenblick
wird es wieder gesperrt, wobei die inzwischen im Kondensator d3 enthaltene Ladung
ein Maß für die Zeitdauer zwischen dem Anlegen des Erregerstromes an die Wicklung
des zu messenden Relais und dem Schließen des Kontaktes x2 darstellt.
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Sollte der auf diese Weise untersuchte Kontakt wegen der Haftwirkung
zu spät angesprochen haben, so ist nunmehr diese Wirkung aufgehoben und bei einem
erneuten Erregen des zu messenden Relais X schließt der Kontakt in einer kürzeren
Zeit. Zu diesem Zweck wird jetzt die Taste ST2in Pig.3 gedrückt. Die Kippstufe M2
arbeitet genauso wie M1. Das Relais A spricht wiederum an, so daß in der Schaltungsanordnung
gemäß Zig.2 in gleicher Weise eine sägezahnförmig ansteigende Spannung zu einem
Speicher in Bit.1 und eine rechteckförmig ansteigende Spannung zum Relais in Fig.4
gelangt. Diesmal arbeitet jedoch die Steuerleitung 20 über die Dioden D7 und D8,
so daß über das Tor F4der Eondensator C4 geladen wird0
Wie schon
beschrieben, ist nach Beendigung der Ladung des Kondensators C8 bzw. des entsprechenden
Kondensators in der Kippstufe M2 (Fig.3) jeder der Meßschritte beendet, Relais A
fällt ab und die Spannungen an den Punkten 19, 20 und 22 gehen auf den Ausgangswert
vor der Messung zurück.
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Die Kondensatoren C3 und C4 haben die gemessenen Werte in Form von
elektrischen Ladungen gespeichert. Über die jedem Kondensator zugeordneten Verstärker
IC3 und IC4 mit dem Verstärkungsfaktor 1:1 wird, beispielsweise mit einem normalen
Drehspulenmeßgerät, die Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt 12 und dem Punkt 13
gemessen.
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Bei entsprechender Eichung des Meßgerätes kann die Ansprechzeitverzögerung
direkt abgelesen werden.
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Zum Messen des Erregungsmehrbedarfes werden die Schalter S in Fig.2
in die Stellung F gebracht. Mit den asten S21und Sy2 werden die Kippstufen M1 und
M2 in der schon beschriebenen Art gestartet.
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Diesmal wird jedoch nicht der Kondensator C6 in Fig.2 geladen, sondern
der Kondensator 05. Damit ergibt sich am Ausgang 22 zwar auch eine sägezahuförmig
ansteigende Spannung, die Steigung ist jedoch eine andere entsprechend den anderen
Bedingungen dieser Messung.
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Am Ausgang des Verstärkers IC5 steigt das Potential im gleichen Maße
an, wie an den Platten des Kondensators C5. Dieser Potentialanstieg setzt sich über
die Diode D14, die Transistoren 21 und T2 und den Schalter S2 in seiner Stellung
F zu der Wicklung des zu messenden Relais X fort. An diese Wicklung wird jetzt also
nicht, wie beim Messen der Ansprechzeitverzögerung, schlagartig die volle Erregungsspannung
angelegt, sondern eine sägezahnförmig ansteigende Spannung. Beim Laden der Kondensatoren
C3 und C4 wird jetzt also gemessen, bei welcher Erregung des Relais X der Kontakt
x2 jeweils im ersten und im zweiten Meßschritt schließt.
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Hat zu messendes Relais X mehrere Kontakte, die voneinander unabhängig
ansprechen können, wie das beispielsweise bei magnetisch
gekoppelten
Kontakten der Fall ist, können auch unterschiedliche Werte für den Erregungsmehrbedarf
und für die Ansprechverzögerung gemessen werden. Diese unterschiedlichen Werte weisen
darauf hin, welche der Kontakte stärker haften, und dementsprechend, falls diese
Haftung einen bestimmten Wert überschreitet, aussortiert oder besonders behandelt
werden müssen.
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Hat nun das zu messende Relais zwei Wicklungen, dessen eine Wicklung
- gemäß Fig.4 X I - beide Anschlußpunkte 29 und 30 unabhängig von anderen Teilen
dieses Relais herausgeführt hat, die andere Wicklung X II aber unmittelbar mit einem
der zu messenden Kontakte x1 verbunden ist, so daß diese Wicklung ud der Kontakt
nur gleichzeitig und voneinander abhängig betrieben werden können, so ändert sich
der gesamte Erregungsbedarf des Relais im Schaltaugenblick von Kontakt xl. Damit
diese Erregungsänderung die beschriebenen Messungen nicht beeinflußt, ist ein Transistor
210 mit einer zwischen Basis und Emitter eingefügten Diode D20 vorgesehen. Sobald
nun Kontakt xl schließt, gelangt positives Potential an die Basis des Transistors
910, so daß er leitend wird und eine Umgehung für den Strom zwischen positivem Potential
und dem Punkt 5 schafft. Auf diese Weise können Erregungsmehrbedarf und Ansprechzeitverzögerung
auch bei solchen Relais gemessen werden.
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6 Patentansprüche 4 Figuren