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Verfahren zur Prüfung elektrischer Bau-
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gruppen, insbesondere Verdrahtungsbaugruppen, sowie Schaltungseinrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung elektrischer Baugruppen,
insbesondere Verdrahtungsbaugruppen, sowie eine Schaltungseinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Zur Prüfung von elektrischen Seriengeräten gibt es aufwendig konstruierte
Prüfcomputer, die sich jedoch nur bei entsprechend großer Stückzahl einheitlicher
Fertigung lohnen.
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Es ist weiterhin ein Prüfverfahren bekannt, bei dem Prüfspannungen
jeweils gleichzeitig auf einen Eingang des zu prüfenden Gerätes und den entsprechenden
Eingang eines Vergleichsgerätes gegeben werden und die an einem anderen Eingang
oder Ausgang des zu prüfenden Gerätes und dem entsprechenden Eingang oder Ausgang
des Vergleichsgerätes auftretenden Spannungen miteinander verglichen werden.
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Dieses bekannte Verfahren wird mit Vorrichtungen durchgeführt, bei
denen mit Hilfe eines Zufallsgenerators alle möglichen Eingangskombinationen an
dem zu prüfenden Gerät und dem Vergleichsgerät mit Spannungssignalen beaufschlagt
werden und mit Hilfe von Komparatoren, die an den Ausgängen des zu prüfenden Gerätes
und des Vergleichsgerätes auftretenden Spannungen miteinander verglichen werden.
Dieses Verfahren und diesgorrichtung eignen sich in erster Linie zum Prüfen von
digitalen Schaltkreisen und Baugruppen. Die Prüfung von Verdrahtungsbaugruppen ist
hiermit nicht ohne weiteres möglich, da infolge der Verwendung eines Zufallgenerators
zur Erzeugung der Prüfspannungskombinationen mit sehr hohen Änderungsfrequenzen
(z.B. 250 kHz) dieser Prüfspannungskombinationen gearbeitet werden muß, um innerhalb
der kurzen Prüfzeit mit hoher Wahrscheinlichkeit
alle möglichen
Eingangskombinationen zu erreichen.
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Dies führt aber bei Geräten von größeren räumlichen Abmessungen, zum
Beispiel bei Verdrahtungsbaugruppen, zu erheblichen Störbeeinflussungen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Prüfverfahren,
sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die vor allem
zur Prüfung kleiner und mittlerer Serien von Verdrahtungsbaugruppen geeignet sind.
Die Prüfung sollte in einfacher Weise ohne jeglichen Programmieraufwand möglich
sein und auftretende Differenzen sollten gemeldet und geortet werden. Auch die Überprüfung
der Abwicklung von Schaltern sollte möglich sein. Darüberhinaus sollten auch Widerstände,
Kapazitäten und Induktivitäten im bestimmten Rahmen mitprüfbar sein.
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Ausgehend von dem eingangs erwähnten bekannten Verfahren erfolgt die
Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
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Durch die systematische Ansteuerung jedes Einganges der zu prüfenden
Baugruppe und der Vergleichsbaugruppe ist es möglich, den Prüfvorgang so langsam
durchzuführen, daß Störbeeinflussungen eliminiert werden können, beispielsweise
durch die Einschaltung spezieller Filter. Andererseits bleibt der Prüfvorgang schnell
genug, um wirtschaftlich zu sein. So ist es bei einer praktischen Ausführungsform
des Verfahrens möglich, z.B. bei 120 Eingängen, einen Durchlauf in einer Zeit von
ca. 1,5 Sekunden durchzuführen.
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Die Durchführung des erfindungsgemäße Verfahrens kann gemäß der weiteren
Erfindung mit einer Schaltungseinrichtung erfolgen, deren prinzipielleg Merkmale
im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 3 angegeben sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Schaltungseinrichtung sind Gegenstand
der weiteren Unteransprüche.
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Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
für das erfindungsgemäße Verfahren und eine Schaltungseinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem Prinzipschaltbild eine Schaltungsein richtung
zur Überprüfung eines Gerätes mit n Eingängen.
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Fig. 2 zeigt im Einzelschaltbild einen Teil der Schaltungseinrichtung
nach Fig. 1.
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Mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltungseinrichtung wird ein zu
prüfendes Gerät A verglichen mit einem Vergleichsgerät B. Beide Geräte besitzen
n Eingänge, die in irgendeiner nicht besonders dargestellten Weise, gegebenenfalls
über elektrische Baueinheiten, jeweils miteinander verbunden sind. Die eigentliche
Prüfvorrichtung weist insgesamt 2n Prüf-Ein/Ausgänge auf. Jeder Eingang des Gerätes
A ist mit einem der Prüf-Ein/Ausgänge la, 2a, 3a. . na verbunden und jeder Eingang
des Gerätes B mit einem der Prüf-Esn/ Ausgänge Ib, 2b, .... .nu.
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Weiterhin weist die Prüfvorrichtung n Signaleingänge lc, 2c, 3c...nc
auf, von denen jeder mit einem Ausgang eines Ringzählers 8 verbunden ist, der von
einem Generator 9 aus angesteuert wird. Schließlich besitzt die Prüfvorrichtung
n Signalausgänge ld, 2d, 3d...nd, die über ein Filter 34 zu einer Anzeigeeinrichtung
10 führen, welche mit optischen und/oder akustischen Anzeigeelementen, wie weiter
unten näher beschrieben, ausgerüstet ist. Die Anzeigeeinrichtung 10 ist weiterhin
mit einem Stopeingang 9a des Generators 9 verbunden.
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Die jeweils einander zugeordneten Prüf-Ein/Ausgänge la und lb bzw.
2a und 2b usw. sind über eine Schaltung miteinander
verbunden, die
aus zwei gegeneinander geschalteten Gleichstromgabelschaltungen besteht, wobei im
Ausgangszweig 4a und 4b der Gabelschaltungen eine mit einem der Signaleingänge c,
2c, .... .nc verbundene komplementäre Spannungsverteilerstufe 61, 62, 63...6n angeordnet
ist, während im Eingangszweig 5a und 5b der Gabelschaltungen ein Komparator 71,
72, 73...7n angecrdnet ist. Die bidirektionalen Zweige der Gabelschaltungen sind
jeweils mit den Prüf-Ein/Ausgängen 1a bis na und Ib bis nb verbunden. Die komplementären
Spannungsverteilerstufen 61 bis 6n sind nun mit den Signaleingängen lc bis nc so
verbunden, daß beim Ansteuern eines dieser Signaleingänge vom Ringzähler 8 aus das
entsprechende Paar von Prüf- Ein/Ausgängen in weiter unten beschriebener Weise symmetrisch
mit einer Prüfspannung beaufschlagt wird. Beim Weiterschalten des Ringzählers 9
wird diese Prüf spannung von dem Prüf-Ein/Ausgangspaar la, Ib weiter auf das Paar
2a, 2b usw. geschaltet. Wenn beispielsweise dem Prüf-Ein/Ausgangspaar la-lb die
Prüfspannung zugeführt wird, werden die gleichzeitig an den übrigen Prüf-Ein/ Ausgangspaaren
2a-2b, 3a-3b usw. auftretenden Spannungen den Komparatoren 72, 73 usw. in weiter
unten näher beschriebener Weise zugeführt. Sobald sich die zwei einem der Komparatoren
zugeführten Spannungswerte voneinander unterscheiden bzw. die Differenz oberhalb
einer vorgegebenen Toleranzgrenze liegt, wird über einen der Signalausgänge 2d,
3d usw. ein Signal auf die Anzeigeeinrichtung 10 gegeben und über den Stopeingang
9a des Generators 9 gleichzeitig der Vorgang des Weiterschaltens der Prüfspannung
unterbrochen.
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Die Einzelheiten des Prüfvorganges werden im folgenden anhand von
Fig. 2 näher erläutert.
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In Fig. 2 sind zwei der Vergleichs stufen der Prüfvorrichtung, nämlich
die aus der Verteilerstufe 62 und dem Komparator 72 und die aus der Verteilerstufe
63 und dem Komparator 73
bestehenden Stufen in Einzelheiten dargestellt.
Der Prüf-Ein/ Ausgang 2b sei dabei innerhalb des Vergleichsgerätes B über einen
Widerstand RB mit dem Prüf-Ein/Ausgang 3b verbunden, während der Prüf-Ein/Ausgang
2a innerhalb des zu prüfenden Gerätes A über einen Widerstand RA mit dem Prüf-Ein/Ausgang
3a verbunden ist.
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Die Spannungsverteilerstufen 62 bzw. 63 bestehen im wesentlichen aus
einem vom Signaleingang 2c bzw. 3c her ansteuerbaren Schalttransistor 30 bzw. 50,
der in einem zwischen die Spannungszuführungen 11 und 12 geschalteten Spannungsteiler
27, 28, 29 bzw. 47, 48, 49 liegt, sowie einem zweiten dem ersten Spannungsteiler
parallel geschalteten Spannungsteiler, der außer den beiden Widerständen 24, 25
bzw. 44, 45 zwei komplementär zueinander geschaltete Schalttransistoren 31, 32 bzw.
51, 52 enthält. Die Prüf-Ein/ Ausgänge 2b, 2a bzw. 3b, 3a sind jeweils mit diesem
zweiten Spannungsteiler symmetrisch zu dessen Mittelpunkt 26 bzw.
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46 verbunden.
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Der Komparator 72 bzw. 73 besteht im wesentlichen aus zwei Spannungsteilern
15, 16 und 17, 18 bzw. 35, 36 und 37, 38, die zwischen die Spannungszuführungsleitungen
11 und -12 parallel zueinander geschaltet sind, wobei der Mittelpunkt 19 bzw. 39
des einen Spannungsteilers einerseits mit einem Eingang eines Operationsverstärkers
21 bzw. 41 und andererseits über eine Diode 22 bzw. 42 mit dem Mittelpunkt 26 bzw.
46 des Spannungsteilers 24, 25 bzw. 44 45 verbunden ist, während der Mittelpunkt
20 bzw. 40 des anderen Spannungsteilers einerseits mit dem anderen Eingang des Operationsverstärkers
21 bzw. 41 und andererseits über eine Diode 23 bzw. 43 ebenfalls mit dem Mittelpunkt
26 bzw. 46 des Spannungsteilers 24, 25 bzw. 44, 45 verbunden ist. Die Dioden 22
und 23 bzw. 42 und 43 sind dabei in die entsprechenden Zweige in entgegengesetzther
Polarität geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 21 bzw. 41 entspricht
dem Signalausgang
2d bzw. 3cl dieser Stufe und ist über eine Leuchtdiode
33 bzw. 53 mit einer Sammelleitung 13 verbunden, die zu einer nicht dargestellten
akustischen Anzeigevorrichtung führt und außerdem in nicht dargestellter Weise mit
dem Stopeingang 9a des Generators 9 (s. Fig. 1) verbunden ist.
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Die Funktion der beschriebenen beiden Prüfstufen ist folgende: Es
wird beispielsweise von dem nicht dargestellten Ringzähler 8 aus dem Signaleingang
2c ein Spannungssignal zugeführt und damit der Transistor 30 angesteuert. Dieser
steuert die beiden komplementär arbeitenden Transistoren 31 und 32 an, woraufhin
der Prüf-Ein/Ausgang 2b an das hohe Spannungsniveau der Leitung 11 und der Prüf-Ein/Ausgang
2a an das niedrige Spannungsniveau der Leitung 12 gelegt wird. Wenn nun infolge
eines Fertigungsfehlers sich die Widerstände RA und RB um einen vorgebenen Mindestwert
unterscheiden, beispielsweise der Wert des Widerstandes RB 1 kOhm beträgt, während
der Widerstand RA nur 100 Ohm beträgt, entsteht am Mittelpunkt 46 des Spannungsteilers
44, 45 eine starke Unsymmetrie. Diese Unsymmetrie bewirkt, daß vom Operationsverstärker
41 ein Signal abgegeben wird und die Leuchtdiode 46 Differenz anzeigt. Gleichzeitig
werden über die Sammelleitung 13 weitere Schaltvorgänge, beispielsweise das Anhalten
des Ringzählers 8, über den Generator 9 veranlaßt.
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Sind die beiden Widerstände RA und RD in ihrem Wert identisch, so
wird die Symmetrie am Punkt 46 nicht gestört und keine Differenz angezeigt. Wenn
gleichzeitig an keinem der anderen Komparatoren eine Differenz angezeigt wird, kann
nunmehr vom Ringzähler 8 aus das Spannungssignal auf den Signaleingang 3c gelegt
werden und der gleiche Prüfvorgang wiederholt sich an den jeweils anderen Komparatoren.
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Damit nicht bereits sehr kleine Differenzen, die innerhalb der zulässigen
Fertigungstoleranzen liegen, zu den entsprechenden Fehiersignalen führen, sind die
einzelnen Komparatoren 71,71, 72, 73 usw. mit Einrichtungen zur Einstellung der
Ansprechempfindlichkeit ausgerüstet. Zu diesem Zweck ist jeweils in einem der beiden
Spannungsteiler 17, 18 bzw.
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37, 38 in einem Zweig der Widerstand 18 bzw. 38 als Potentiometer
ausgebildet. Dadurch ist eine Verschiebung der an den Mittelpunkten 19, 20 bzw.
39, 40 der beiden Spannungsteiler auftretenden Spannungswerte möglich, und es kann
eine bestimmte vorgebene Spannungsdifferenz eingestellt werden.
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Liegt nun die augrund von Verschiedenheiten in den Werten der beiden
Widerstände RA und RB auftretende Spannungsdifferenz innerhalb dieser eingestellten
Spannungsdifferenz so erfolgt keine Fehleranzeige. Die beiden Dioden 22, 23 bzw.
42, 43 bewirken, daß Unsymmetrien in beiden Richtungen der möglichen Niveauverschiebung
von der Prüfvorrichtung erkannt und angezeigt werden.
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Befinden sich in den beiden Geräten A und B anstelle der Ohm'schen
Widerstände RA und RB induktive oder kapazitive Bauelemente in den entsprechenden
Stromkreisen, so wird der gleichartige zeitliche Spannungsverlauf zur Erkennung
von Differenzen herangezogen. In diesem Falle führen die Laufzeitunterschiede bei
Überschreitung vorgegebener Differenzen zu einem kurzen Anhalten des Durchlaufs,
wobei gleichzeitig eine akustische Meldung gegeben werden kann.
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Da die Differenz in diesem Falle nur vorübergehender Natur ist, kommt
es zu einem Durchlauf mit kleinen Unterbrechungen, aber ohne ein völliges Abstoppen
der Weiterschaltung des Ringzählers 8. Auf diese Weise können die auf Unterschieden
in der Induktivität oder Kapazität der Bauelemente gemeldeten Differenzen deutlich
von anderen Fehlern unterschieden werden. Durch spezielle Filter 34 (Fig. 1), die
beispielsweise in die Sammelleitung 13 eingeschaltet sein können, kann dafür gesorgt
werden, daß kleine Laufzeitunterschiede
und vor allem durch Netzstörung
bedingte Unterschiede eliminiert werden. Auf diese Weise können auch weit verzweigte
Geräte mit unterschiedlichen Leitungsführungen überprüft werden.
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Bei der Überprüfung von Steuerschaltern müssen Prüfling und Muster
in alle Schaltstellungen,die möglich sind gebracht werden. Nur wenn sich Prüfling
und Muster in der gleichen Schaltstellung befinden, wird bei einwandfreiem Prüfling
keine Differenz gemeldet.
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Wenn eine offene Verdrahtung überprüft werden soll, wie sie bei Kabelbäumen
oder bei Verdrahtungsbaugruppen für Elektroniksteckkarten vorkommt, müssen zusätzliche
Hilfsmittel angewandt werden. Alle offenen Anschlüsse müssen dann durch Drahtbrücken
oder über Widerstände abgeschlossen werden. Selbstverständlich müssen dabei das
zu prüfende Gerät und das Vergleichsgerät gleich behandelt werden.
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Wenn in den zu prüfenden Geräten Dioden angeordnet sind, muß das Vergleichsgerät
insofern speziell präpariert werden als dessen Dioden mit umgekehrter Polarität
eingesetzt werden müssen.
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Die Handhabung der Prüfvorrichtung kann sehr einfach gestaltet werden.
Es kann vorgesehen sein, daß in einer bestimmten Schalterstellung "Test" ein Probelauf
in Gang gesetzt wird, bei dem durch kurzes Aufleuchten der Leuchtdioden 33, 53 usw.
alle Prüf-Ein/Ausgänge la bis na bzw.
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Ib bis nb auf die Fähigkeit, eine Differenz zu melden, überprüft werden.
Dann werden das zu prüfende Gerät und das Vergleichsgerät angeschlossen und der
Prüfvorgang gestartet. Überschreitet während des Durchlaufes eine der gemessenen
Differenzen irgendwann eine vorgegebene Größe, so wird der Fortschaltvorgang unterbrochen
und die dem betreffenden Eingang des zu prüfenden Gerätes zugeordnete
Leuchtdiode
leuchtet auf, gleichzeitig wird ein akustisches Signal abgegeben. Nun kann beispielsweise
durch Betätigung einer Taste "Quittierung" eine Fortschaltung erfolgen, bis beim
nächsten differenzbehafteten Eingang wieder ein Signal erfolgt. Der Prüfende hat
auf diese Weise die Möglichkeit, sämtliche fehlerbehafteten Anschlüsse zu registrieren.
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Es kann auch die Möglichkeit geschaffen werden, daß in einer Schalterstellung
"Suchlauf" die Unterbrechung des Fortschaltvorganges verhindert und alle differenzbehafteten
Eingänge durch Aufblinken der entsprechenden Leuchtdioden nacheinander angezeigt
werden.
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Weiterhin kann die Einrichtung in der Weise betrieben werden, daß
nach jedem Durchlauf ein kurzes akustisches Signal abgegeben und selbsttätig ein
neuer Durchlauf gestartet wird.
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Das zweimalige Ertönen des akustischen Signals zeigt also mindestens
einen vollen störungsfreien Durchlauf an, worauf ein neues Gerät der Überprüfung
zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann in sehr einfacher Art eine "Schwarz-Weiß-Prüfung"
auch von unausgebildeten Hilfskräften vorgenommen werden. Fachkenntnisse sind erst
bei der konkreten Fehlersuche erforderlich, bei der das Gerät Hilfestellungen geben
kann.