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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Prüfung von Leitungen
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in Geräten der Nachrichtentechnik Die vorliegende Erfindung behandelt
ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung
und Messung von an Verdrahtungspunkte geführten Leitungen in Geräten oder Baugruppen
der Nachrichtentechnik mit Hilfe zweier getrennt ansteuerbarer und in einem Koppelpunkt
verschalteter Bauelemente unterschiedlicher Funktion, wobei jedem Verdrahtungspunkt
des Prüflings ein Koppelpunkt der Prüfanordnung zugeordnet ist. Die in Nachrichtengeräten
in immer stärkerem Masse angestrebte Miniaturisierung der einzelnen Baugruppen bedingt
ein immer stärkeres Anwachsen der Leitungsverbindungen auf ihrer kleinerem Raum.
Das
klassische Durchklingeln der einzelnen Leitungsverbindungen
ist längst überholt, da eine Übersicht über die Leitungsführungen in den meisten
Fällen sehr schwierig ist.
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Man ist zur Automatisierung der Leitungsprüfung übergegangen und hat
Automaten geschaffen, die unter denkbar kürzestem Zeitaufwand ganze Anlagen überprüfen
und zwar nicht nur auf Durchgang, sondern gleichzeitig auch den Isolationswiderstand
der Leitungen untereinander mit messen. So sind auf dem Markt die verschiedensten
Geräte erhältlich, die mit Programmsteuerung arbeiten und Verdrahtungsfehler in
kürzester Zeit anzeigen. Dabei ist im Prüfgerät grundsätzlich jedem Verdrahtungspunkt
des zu prüfenden Gerätes, kurz Prüfling genannt, eine Schaltungsanordnung zugeordnet,
die eine Anzahl von Schaltungselementen, Relais, Transistoren, Dioden und ähnliche
enthält. Diese Schaltungsanordnung soll im weiteren mit Koppelpunkt bezeichnet werden.
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Bei diesen handelsüblichen Verfahren werden zur Überprüfung von Leitungsverbindungen
mehrere solcher Koppelpunkte angewählt. Je mehr Leitungsverbindungen vorhanden sind,
desto mehr Koppelpunkte müssen angesteuert werden. Hierbei wird zwar nacheinander
geschehen, aber für den Messvorgang selbst müssen alle angewählten Koppelpunkte
im Arbeitszustand sein.
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Dies wird durch Zwischenspeicherung erreicht. So müssten beispielsweise
in der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1, in
der der Prüfling
P die Verdrahtungspunkte 1 mit 3 und mit n über die Leitungsverbindungen a und c
verbunden hat, alle drei Verdrahtungspunkte gleichzeitig erfasst werden, nachdem
die Koppelpunkte vorher der Reihe nach angesteuert und gespeichert wurden.
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Dieses Verfahren ist zwar elektrisch einfach und schnell zu bewältigen,
aber der Aufwand für dieses Verfahren, gegeben durch das Speicherverfahren und die
Vielzahl der Ansteuerleitungen einschliesslich der Steuerverstärker, ist erheblich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, das einen wesentlich
geringeren Aufwand erfordert und damit billiger in der Herstellung ist. Erfifldungsgemäss
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die von 1 bis n geordneten Verdrahtungspunkte
von der niederen zur höheren Ordnungszahl abgefragt, gemessen und dabei jeweils
die Verdrahtungspunkte niederer Ordnung abgetrennt werden und dass die ansteuerbaren
Bauelemente gleicher Funktion eines jedes Koppelpunktes zu je einer Matrix mit horizontalen
und vertikalen Steuerleitungen verschaltet sind, wobei die ansteuerbaren Bauelemente
sowohl von gleicher als auch von ungleicher Art sein können.
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Dies Schaltungsanordnung stellt eine ganz wesentliche Vereinfachung
der
Mess- und Prüfanordnung dar. So wird die Zahl der erforderlichen Ansteuerleitungen
wesentlich reduziert.
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Der Aufwand nach dem erfindungsgemässenVerfahren beträgt nur noch
4tn Steuerleitungen für n Verdrahtungspunkte.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt
ist, wird die Erfindung im einzelnen erläutert.
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Es zeigen die Fig. 1 das Prinzipschaltbild der gesamten Prüfanordnung
mit einem Prüfling1 die Fig. 2 die Relaismatrix zu der Prüfanordnung und die Fig.
3 die Transistormatrix zu der Prüfanordnung.
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In der Fig. 1 ist die Messanordnung mit ihrem Messystem M und den
einzelnen KoppelpunktenK1 bis Kn dargestellt. ein Prüfling P ist zur näheren Erläuterung
an die Messanordnung angeschlossen. Der Prüfling P hat n Verdrahtungspunkte mit
den Ordnungszahlen 1, 2, 3, (n-1) und n. Davon sind die Verdrahtungspunkte 1 mit
3 durch die Leitungsverbindung a, und 3 mit n durch die Leitungsverbindung c, verbunden.
Ferner sind die Verdrahtungspunkte 2 mit (n-1) über die Leitungsverbindung b mit
einander verbunden.
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Entsprechend hat die Messanordnung eine den Verdrahtungspunkten zugeordnete
Anzahl Koppelpunkte K und zwar in diesem
vorliegenden Beispiel
gi, K2, E3, K (n-1) und Kn. Das Messystem M enthält einen Gleichspannungsgenerator
G, ein Messinstrument DU zur Anzeige von Durchgang und Unterbrechung und ein weiteres
Instrument IS, das den Isolationswiderstand an einem hochohmigen Widerstand RM misst.
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In einem Koppelpunkt Kl sind ein Transistor Tsl, ein Relais Rsl mit
einem Arbeitskontakt rsll und einem Ruhekontakt rsl2 und zwei Entkopplungsdioden
Dii und D12 miteinander verdrahtet.
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Diese Bauelemente sind in der folgenden Weise zusammengeschaltet:
Die eine Kontaktfeder des Arbeitskontaktes rs liegt an einer Sammelschiene S, der
sogenannten Speiseleitung, an die die gleichen Kontaktfedern aller Koppelpunkte
von Kl bis Ku, angeklemmt und über die Speiseleitung S mit dem Pluspol des Generators
G des Messystems M verbunden sind. Die zweite Kontaktfeder des Arbeitskontaktes
rsii ist 1. direkt mit dem Verdrahtungspunkt 1, 2. über die Entkopplungsdiode D11
mit dem Kollektor des Transistors Tsi und 3. über die weitere Entkopplungsdiode
D12 mit der ersten Kontaktfeder des Ruhekontaktes rs12 verbunden. Die zweite Kontaktfeder
des Ruhekontakt es rsi2 ist mit der eritenKontaktfeder des Ruhekontaktes rs22, also
dem Relais Rs2 der nächst höheren Ordnung verbunden. Die Entkopplungsdioden Dii
und D12 sind in Stromflussrichtung geschaltet. Alle Ruhekontakte rsi2 bis rsn2 sind
in Serie ihrer Ordnungszahl nach entsprechend geschaltet. Der letzte Ruhekontakt
rsn2 ist mit der Abfrageleitung an den
Punkt A angeschlossen.
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Die Relais bzw. Transistoren der Koppelpunkte Kl bis Kn sind in Matrixanordnung
(vgl. Fig. 2 und Fig. 3) mit Steuerleitungen verbunden. Diese Steuerleitungen sowohl
in senkrechter als auch in waagerechter Richtung der Matrixanordnungen, wie sie
in den Figuren 2 und 3 dargestellt sind, werden aus getrennten Steuerverstärkern,
die jeder Zeile und Spalte zugeordnet sind, gesteuert und aus getrennten Stromversorgern
gespeist, deren Minuspol mit dem Minuspol des Generator G der Messanordnung verbunden
ist. Die eine Steuerleitung ist einmal an das eine Ende der Erregerwicklung beispielsweise
von Relais Rsl, die mit einer weiteren Entkopplungsdiode DR1 in Reihe geschaltet
ist, verbunden. Das andere Ende der Erregerwicklung ist direkt mit der zweiten Steuerleitung
verbunden. In einer Matrix Mxl gemäss der Fig. 2 sind die Relais Rost bis Rsn verschaltet.
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Die horizontale Steuerleitung HR1 bis HR (yn) ist an alle in Stromflussrichtung
gepolte Entkopplungsdiode DRi bis DR (tun) und die vertikalen Steuerleitungen VR1
und VR (n) an das andere Wicklungsende der Relais Rsi bis Rsn angeschlossen.
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Weitere Steuerleitungen sind in entsprechender Weise für die Transistoren
Tsl bis Tsn vorgesehen. Diese Transistoren sind in gleicher Weise wie die Relaiswicklungen
Rsl bis Rsn ebenfalls zu einer Matrix Mx2 gemäss der Fig. 3 zusammengefasst. Von
den Transistoren Tsi bis Tsn sind die Emitter an
die Horizontalen
und ihre Basen an die vertikalen Steuerleitungen angeschlossen.
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Die Funktion dieser Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist folgendermassen:
Diese Schaltungsanordnung enthält zwei voneinander getrennte Stromzweige, und zwar
einen hochohmigen und einen niederohmigen Stromzweig.
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1. Der hochohmige Stromzweig verläuft ausgehend von der Speiseleitung
S, über beispielsweise den Arbeitskontakt rsii, den Verdrahtungspunkt 1 des Prüflings
P, die Leitungsverbindung a in dem Prüfling P, Verdrahtungspunkt 3, die Diode D32,
den Ruhekontakt rs32, über alle Ruhekontakte höherer Ordnung (rs32 bis rsn2) zur
Abfrageleitung A, über den Vorwiderstand RV, den hochohmigen Messzweig, bestehend
aus der Parallelschaltung des Messinstrumenres IS, den hochohmigen Widerstand RM
und der Zenerdiode Dz, zur Masse, den Minuspol des Generators G.
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2. Der niederohmige Zweig verläuft ebenfalls ausgehend von der Speiseleitung
S, über beispielsweise den Arbeitskontakt rsll, die Leitungsverbindung a, die Entkopplungsdiode
D311 den angesteuerten Transistor Ts3, über Kollektor und Emitter über die Matrix
Mx2 (Fig. 3) gegen Masse, dem Minuspol des Generators G.
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Der Innenwiderstand des Generators G ist so ausgelegt, dass bei der
Ansteuerung eines Transistors, beispielsweise Tsl, der Stromfluss in dem hochohmigen
Zweig fast vqllig zusammenbricht.
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A) Messung auf Durchgang: An dem Verdrahtungspunkt 1 des Prüflings
P wird die erste Messung vorgenommen. In der Matrix Mxt der Fig. 2 wird an die Klemmen
HR1 positives und VR1 negatives Potential gelegt. Das Relais RSi zieht an und der
Arbeitskontakt rsii wird geschlossen und der Ruhekontakt rsi2 geöffnet. Es herrscht
nun positives Potential an dem Verdrahtungspunkt 1 des Prüflings P und ebenfalls
an den Verdrahtungspunkten 3 und n durch die Leitungsverbindungen a bzw. c. Nun
fliesst ein Strom von dem Pluspol des Generators G über die Speiseleitung S, den
Arbeitskontakt rsli, den Verdrahtungspunkt 1 des Prüflings P, die Leitungsverbindung
a, den Verdrahtungspunkt 3 des Prüflings P, die Diode D32, die Ruhekontakte rs32
bis rsn, an den Punkt A der Abfrageleitung, den Widerstand RV und das Messinstrument
IS zur Masse bzw. den Minuspol des Generators G.
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Gleichzeitig fliesst ein Strom in dem Parallelzweig über den Verdrahtungspunkt
n, der über die Leitungsverbindung c mit dem Verdrahtungspunkt 3 verbunden ist,
die Diode Dn2
und den Ruhekontakt rsn dem Punkt A der Abfrageleitung,
den Widerstand RV und das Messinstrument IS zu Masse bzw. den Minuspol des Generators
G.
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Im folgenden wird der Transistor Ts des nächsten Koppelpunktes K seiner
Ordnung nach angesteuert, der zu dem Verdrahtungspunkt gehört, mit dem der erste
Verdrahtungspunkt 1 verbunden ist. Dies trifft zu für den Verdrahtungspunkt 3 verbunden
mit dem Verdrahtungspunkt 1 über die Verbindungsleitung a. Ist diese Leitungsverbindung
a in Ordnung, so fliesst ein Strom durch die Diode D31, den Transistor Ts3 über
die Matrix Mx2 der Fig. 3 mit den Punkten HTl und VT3 zur Masse gleich dem Minuspol
des Generators G. Ist die Verbindung vom Verdrahtungspunkt 1 zum Verdrahtungspunkt
3 des Prüfling P in Ordnung, so wird das Instrument DU keinen Ausschlag mehr zeigen,
da die Spannung am Generator G zusammengebrochen ist. Weist die Leitungsverbindung
a einen Widerstand auf, so wird das Instrument DU eine diesem Widerstand proportionale
Spannung anzeigen, einschliesslich der Schwellspannung der Diode D32.
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Mit dieser Messung an dem Verdrahtungspunkt 1 ist die Prüfung hier
abgeschlossen, Das Relais RSl wird abfallen lassen.
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Nun wird das Relais RS2 angesteuert. der Kontakt rs2l wird geschlossen
und rs22 geöffnet. An dem Verdrahtungspunkt 2
steht ein positives
Potential. Dieser Verdrahtungspunkt 2 ist mit dem Verdrahtungspunkt (n-1) verbunden.
Zur Prüfung der Leitungsverbindung b wird der Transistor Ts (n-l) angesteuert. Ist
die Leitungsverbindung b in Ordnung, so zeigt das Instrument DU lediglich die Flusspannung
der Diode D (n-1)2 an. Ist in der Verbindungsleitung b ein Widerstand, so zeigt
das Instrument DU eine diesem Widerstand proportionale Spannung an, einschliesslich
der Schwellspannung der Diode-D(n-1)2.
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Die nächste Messung erfolgt am Verdrahtungspunkt 3. Hierzu wird das
Relais RS3 angesteuert, zieht an. der Kontakt rs31 wird geschlossen und rs32 wird
geöffnet. Es erfolgt die Prüfung der Verbindungsleitung c, die zum Verdrahtungspunkt
n führt. Hierzu wird der Transistor Tsn angesteuert. Geht das Instrument DU auf
Null zurück, ist die Verbindungsleitung c in Ordnung, wenn nicht, so hat sie einen
hohen Widerstand oder gar keinen Durchgang.
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Es werden somit alle Relais Rsi bis Rsn der Reihe nach, d.h.
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ihrer Ordnung nach, angesteuert und jeweils die von dem zugehörigen
Verdrahtungapunkt aus in Richtung der Verdrahtungspunkte höherer Ordnung hin gemessen,
die die nächste Leitungsverbindung haben sollen. Damit wird jede Leitungsverbindung
gesondert gemessen. Hierzu wird der zu dem Endpunkt der Leitungsverbindung gehörige
Transistor angesteuert und die Leitungsverbindung
überprüft.
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B) Messung der Isolation: Die Messung der Isolation geschieht von
einem Verdrahtungspunkt nach allen Verdrahtungspunkten höherer Ordnung hin. also
beispielsweise wird der Verdrahtungspunkt (n-1) mit dem Relais Rs(n-1) angesteuert.
Der Arbeitskontakt rs(n-1)1 wird geschlossen und der Ruhekontakt rs(n-1)2 wird geöffnet.
Es herrscht ein positives Potential von dem Speiseleitungspunkt S her an den Verdrahtungspunkt
(n-1). Über die Verbindungsleitung b herrscht das gleiche Potential an dem Verdrahtungspunkt
2 und auch über die Diols D22 an dem Ruhekontakt rs22 und allen Ruhekontakten nie
derer Ordnung als der Ruhekontakt rs(n-t)2, da dieser geöffnet ist. Es kann kein
Strom mehr gegen Masse fliessen, Kann aber ein Strom zu einer anderen Verbindungsleitung
oder einem Verdrahtungspunkt höherer Ordnung fliessen, beispielsweise von der Verbindungsleitung
b nach der Verbindungsleitung a, so kann dieser Strom nur über den Verdrahtungspunkt
n nach Masse abfliessen ond zwar über die Diode Dn2, den Ruhekontakt rsn, Abfrageleitungspunkt
A, Vorwiderstand RV und Messwiderstand RM zur Masse. Der Spannungsabfall an dem
Messwiderstand RM wird dann durch das Instrument IS angezeigt.
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Einen Sonderfall stellt ein Kontakt fehler an dem Steckkontakt beispelsweise
des Verdrahtungspunktes 3 dar. Angenommen die
Steckverbindung am
Verdrahtungspunkt 3 sei unterbrochen, während die beiden Teilverbindungen der Verbindungsleitung
a und c noch miteinander verbunden sind. Bei der Ansteuerung des Transistors Ts3,
wie es für die Prüfung der Verdrahtungsleitung a gefordert ist, würde das Instrument
DU ohne den Vorwiderstand RV den Ausschlag zeigen, der von dem Schwellwert der Diode
Dn2 herrührt, Der Messtrom kann in diesem Fall nicht über den niederohmigen Zweig,
der Verdrahtungspunkt 3, die Diode D31, den Kollektor-Emitterzweig des Transistors
Ts3, die Matrix MxZ zur Masse abfliessen, sondern muss seinen Weg über den hochohmigen
Zweig der Leitungsverbindung c, den Verdrahtungspunkt n, die Diode Dn2, den Ruhekontakt
rsn2, die Abfrageleitung (Punkt A), den Vorwiderstand RV und die Messchaltung, bestehend
aus dem hochohmigen Messwiderstand RM, dem Messinstrument IS und der parallelgeschalteten
Zenerdiode Dz zur Masse gleich Minuspol des Generators G. Durch diesen Stromfluss
wird die Zenerdiode Dz niederohmig und der am Vorwiderstand RV jetzt entstehende
Spannungsabfall wird vom Instrument DU aufgezeigt und als Fehler bewertet, In dem
Kollektorkreis des Transistors Tsl ist eine Diode D1i geschaltet. Diese Diode Dii
und alle weiteren Dioden bis Dni haben die Aufgabe, einen Stromfluss, herrührend
von einer positiven Ansteuerung der Basis dieses Transistors Tsi und aller
weiteren
Transistoren bis Tsn über die Einspeisung von der Matrix Mx2 und dem Punkt Hut1,
zu vermeiden. Es könnte sonst eine positive Spannung über den Kollektor des Transistors
Tsi in das Messystem gelangen.
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Die Dioden D12, D22 bis Dn2 haben die Aufgabe, eine positive Spannung
über die Ruhekontakte rsi2, rs22 und alle weiteren zu vermeiden, herrührend von
einer Messung, wenn positives Potential von der Speiseleitung S über die gleichen
Dioden höherer Ordnung in die hintereinander geschalteten Ruhekontakte gelangt.
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In Serie zu den Erregerwicklungen der Relais in der Matrix Mxl der
Fig. 2 sind die Dioden Drl bis DRn geschaltet. Diese Dioden haben die Aufgabe, zu
verhindern, dass das positive Potential, das an einer waagerechten Einspeisungsschiene
liegt, über andere Relais an Schaltpunkte gelangt, wodurch unerwünschte Relais zum
Anziehen gebracht werden. beispielsweise das Relais Rsl soll anziehen. Die Schiene
HRi bekommt positives und die Schiene VR1 negatives Potential. Uber die Erregerwicklung
des Relais RS2 wird dieses positive Potential weiter geleitet über die Erregerwicklung
des Relais Rs Nun+2) und würde somit an die Schiene HR2 gelangen. Es würden hier
somit ebenfalls die Relais Rs (n+1) und Rs (tun+2) anziehen, da die senkrechte Schiene
VR1 negatives Potential führt. Diese Dioden verhindern also, dass die Relaiswicklungen
in der falschen
Stromrichtung durchflossen werden.
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Die Dioden D11 bis Dnl, D12 bis Dn2 und DR1 bis DRn haben lediglich
die Aufgabe, dass in ihren Leitungen, in die sie eingeschaltet sind, die Stromrichtung
nicht umgekehrt wird.
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Es sind reine Entkopplungsdioden.
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