DE2815850C2

DE2815850C2 - Verfahren zur Prüfung von flächenhaften Spulen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2815850C2
Application number: DE2815850A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl.-Ing. Ilberg; Hans-Norbert Dr.-Ing. Toussaint
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2815850B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von flächenhaften Spulen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Besonders in der Nachrichtenübertragungstechnik bevorzugt man neuerdings in sogenannter Planartechnik ausgebildete Spulen, da sich diese durch relativ einfach zu beherrschende Stanz-Ätz-Technik od. dgl. einer Massenfertigung relativ leicht zugängliche Bearbeitungsvorgänge unkompliziert herstellen lassen. Außerdem werden auf diese Weise Spulen erhalten, deren elektrische Werte ohne relativ aufwendige Justier- und Abgleicharbeiten bei einer Serienfertigung gut übereinstimmen.

Dennoch können bei der Herstellung solcher Spulen Fabrikationsfehler auftreten, die eine einzelne Spule oder auch ganze Fertigungsserien für den angestrebten Verwendungszweck untauglich machen.

Solche Spulen müssen daher von ihrem Einbau in eine nachrichtentechnische Einrichtung auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden, da ein Auswechseln einer einmal eingebauten Spule einen unverhältnismäßig hohen Aufwand zur Folge hätte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, mit dem eine zeitsparende und unkomplizierte Überprüfung solcher Spulen auf ihre elektrische Funktionstüchtigkeit möglich ist.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte vorsieht:

a) eine »Sollwertspule« wird in definierter Weise in die Nähe einer nicht oder nur teilweise abgeschirmten HF-Leii.ung gebracht, ohne Herstellung eines galvanischen Kontaktes zwischen Spule und HF-Leitung,

b) ein über die HF-Leitung fließender hochfrequenter Wechselstrom wird in seiner Frequenz wenigstens so lange variiert, bis in einem bestimmten Frequenzbereich eine durch die Spule verursachte Resonanzabsorption mittels einer an die HF-Leitung angeschlossenen HF-Spannungsmeßeinrichtung festgestellt wird,

c) anstelle der »Sollwertspule« wird wenigstens eine zu überprüfende Spule in eine Position bezüglich der HF-Leitung gebracht, die der Position der »Sollwertspule« entspricht,

d) der Verfahrensschritt b) wird wiederholt.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß infolge der kapazitiven Kopplung der Spulenwindungen eine flächenhafte Spule resonanzfähig ist, so daß diese, wenn sie mit einer HF-Leitung induktiv gekoppelt wird, dieser in einem wohldefinierten Frequenzbereich Energie entzieht. Dieser Energieentzug kann mit Hilfe entsprechender Meßeinrichtungen, die an die HF-Leitung angeschlossen sind, festgestellt werden. Ein Vergleich des Frequenzortes, an dem der Energieentzug durch eine einwandfreie Spule bewirkt wird mit dem Frequenzort des Energieentzuges, der von einer zu überprüfenden Spule verursacht wird, ergibt, ob die zu überprüfende Spule in ausreichender Weise der »Sollwertspule« und damit den an eine solche Spule gestellten Anforderungen entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein solches Verfahren auch vorteilhaft derart abgewandelt werden, daß eine »Soüwertspule« und wenigstens eine

mit dieser zu vergleichende Spule' zugleich in elektrisch im wesentlichen gleichwertigen Positionen an die HF-Leitung angekoppelt werden.

Auf diese Weise ist es nämlich möglich, eine relativ große Anzahl von in Serienfertigung hergestellter gleicher Spulen, die z. B. alle zusammen auf einem folienartigen Isolierstoffträger nebeneinander angeordnet sind, zugleich zu überprüfen. Eine fehlerhafte Spule verrät sich durch eine Deformation der Summenresonanzabsorptionskurve, was z. B. mit

Mi Hilfe eines Sichtgerätes ohne weiteres festgestellt werden kann.

Schließlich ist bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die HF-Leitung einen als Streifenleitung ausge-

(,5 bildeten Abschnitt aufweist, daß mit einem die Streifenleitung tragenden ebenen plattenförmigen Substrat Mittel zur Festlegung mehrerer Spulen nebeneinander an der Streifenleitung verbunden sind und daß mit

dem die Streifenleitung tragenden Substrat weitere Mittel zum wahlweisen Heranbringen von Körpern mit hohem e_r oder hohem μ, an jede einzelne der an die Streifenleitung angekoppelten Spulen verbunden sind.

Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft defekte Spulen relativ rasch aus einer Mehrzahl von zugleich an die HF-Leitung angekoppelten Spulen, die zu überprüfen sind, herausfinden. Wird nämlich ein Körper mit hohem ε_Γ oder hohem μ_Λ an eine der an die Streifenleitung angekoppelten zu prüfenden Spulen herangebracht, so wird dadurch der Frequenzort, an dem von dieser Spule der Streifenleitung Energie entzogen wird, frequenzmäßig so verschoben, daß er sich nicht mehr innerhalb der sich überlagernden Absorptionskurven der übrigen Spulen befindet. Ergibt eine solche Verschiebung, daß die Deformation der Summenkurve der restlichen Spulen beseitigt ist, ^co zeigt dies an, daß die durch den Körper mit hohem e_r oder hohem μ, bewirkte Verstimmung bei derjenigen Spule vorgenommen worden ist, die einen Defekt aufweist. Dadurch ist diese Spule identifiziert und kann z. B. mit einer Farb-Markierung gekennzeichnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von sechs Figuren noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1,2 und 4 jeweils in grobschematischer Darstellung, unter Weglassung aller nicht unbedingt zum Verständnis des Erfindungsgegenstandes erforderlichen Einzelheiten, einen Schnitt durch die Streifenieitung mit einer an die Streifenleitung induktiv angekoppelten Spule (Fig. l),die Skizze einer Anordnung zur Überprüfung einer flächenhaften Spule (Fig. 2) und in Schrägsicht gesehen mit geöffnetem Deckel eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 4) sowie die

Fig. 3, 5 und 6 Diagramme von Absorptionskurven, wie sie bei der Prüfung flächenhafter Spulen erhalten werden.

Im einzelnen ist den Figuren zu entnehmen, daß die zu prüfenden Spulen in einer Ebene verlaufende metallische Windungen 1 aufweisen, die auf einer Kunststoffolie 2 angeordnet sind. Zum Beispiel können die Windungen 1 in bekannter Weise aus einem metallischen Oberflächenbelag der Folie 2 ausgeätzt sein. Dabei können auf der Folie 2 auch mehrere gleichartige Spulen nebeneinander zugleich hergestellt werden.

Zur Überprüfung ihrer elektrischen Funktionstüchtigkeit werden die fertigen Spulen dann wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt mit einer Streifenleitung 3 induktiv gekoppelt. Bei der Streifenleitung handelt es sich um eine bekannte hochfrequenztechnische Einrichtung, nämlich um eine Hochfrequenzleitung, bei der über einer leitenden Ebene 5 in einem bestimmten Abstand ein streifenförmiger Leiter 3 parallel zur Ebene 5 verläuft. Eine solche Streifenleitung kann vorteilhaft mit Hilfe eines plattenförmigen dielektrischen Substrates (τ. Β. Keramiksubstrat) aufgebaut werden, wobei ei ■ j·.; großen Oberflächen des Substrates mit einer metallischen Schicht, die die Ebene 5 bildet, zu versehen ist, während auf der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des Substrates 6 der streifenförmige Leiter 3 auf dem Substrat 6 verläuft.

Die Streifenleitung 3 ist, wie Fig. 2 zeigt, in eine weitere Hochfrequenzleitung 7, ζ. Β. eine Koaxialleitung, eingefügt, wobei darauf zu achten ist, daß der

Wellenwiderstand der Hochfrequenzleitung 7 und der der Streifenleitung 3 übereinstimmen. Im Zuge der HF-Leitung 7 bildet die Streifenleitung 3 einen nur teilweise abgeschirmten (nämlich durch die Ebene 5) HF-Leitungsabschnitt. Die Hochfrequenzleitung 7 ist an ihren beiden Enden 8 wellenwiderstandsrichtig abgeschlossen, daher kann über sie ein hochfrequenter Wechselstrom reflexionsfrei übertragen werden. Als Wechselstromquelle ist ein kontinuierlich durchstimmbarer Hochfrequenzgenerator 9 vorgesehen, der über den gesamten, von diesem überstrichenen Frequenzbereich eine konstante Ausgangsspannung abgibt. Der Frequenzbereich des Hochfrequenzgenerators 9 ist so gewählt, daß der Frequenzort, an dem die Spule 4 der Streifenleitung 3 Energie entzieht, zumindest dann innerhalb dieses Bereiches liegt, wenn es sich um eine einwandfreie Spule handelt. Der von der Spule 4 in einem bestimmten Frequenzbereich verursachte Energieentzug wird mit Hilfe eines HF-Spannungsmessers 10 festgestellt, der an das ausgangsseitige Ende 8a der Hochfrequenzleitung 7 angeschlossen ist. Beim Durchstimmen der Frequenz des Hochfrequenzgenerators 9 zeigt nämlich der HF-Spannungsmesser 10 in dem Frequenzbereich, in dem eine an die Streifenleitung 3 angekoppelte Spule 4 dieser Energie entzieht, eine wesentlich niedrigere Spannung an, als im übrigen Frequenzbereich. Ein solcher Spannungsverlauf ist ι. B. Fig. 3 zu entnehmen, wobei in Abszissenrichtung die Frequenz des vom Generator 9 in die Hochfrequenzleitung 7 eingespeisten Wechselstromes aufgetragen ist und in Ordinatenrichtung die vom HF-Spannungsmesser 10 am ausgangsseitigen Ende 8 a der Hochfrequenzleitung 7 gemessene Spannung. Bei einer bestimmten Frequenz

J5 f_t ergibt sich eine Minimalspannung, die anzeigt, daß bei dieser Frequenz die an die Streifenleitung 3 induktiv angekoppelte Spule 4 ihre Resonanzfrequenz hat und dahd der Streifenleitung 3 maximal Energie entzieht.

ίο Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Streifenleitung 3 mit ihrem Substrat 6 in einem HF-dichten Kästchen 11 angeordnet ist. Die Länge der Streifenleitung 3 ist so bemessen, daß mehrere Spulen zugleich nebeneinander an elektrisch gleichwertigen Orten mit der Streifenleitung 3 induktiv gekoppelt werden können. Diese Kopplung erfolgt einfach durch Einlegen der Spulen 4 in das Kästchen 11, wobei die Spulen 4 mit der unbeschichteten Seite 12 ihrer Trägerfolie auf die Streifenleitung 3 gelegt werden. Nicht dargestellte Justierstifte bzw. entsprechend bemessene Formschlußkonturen erleichtern hierbei das richtige Positionieren der Spulen 4 bezüglich der Streifenleitung 3. Am Deckel 13 des Kästchens 11 ist ein elastischer Körper 14 befestigt, der beim Schließen des Deckels 13 die Spulen 4 gegen die Streifenleitung 3 drückt und dadurch unverrückbar in ihren Positionen bezüglich der Streifenleitung 3 festhält.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 können drei Spulen 4 in das Kästchen eingelegt werden.

Selbstverständlich kann die durch das Kästchen 11 lediglich schematisch repräsentierte Vorrichtung aber auch so ausgelegt sein, daß wesentlich mehr als nur drei bpulen zugleich mit der Streifenleitung 3 gekoppelt werden können.

Wird beim Durchwobbeln der Frequenz des Hochfrequenzgenerators 9, der an eine der in Fig. 4 dargestellten Hochfrequenzleitungen 7 angeschlossen zu denken ist, - die Hochfrequendeitungen 7 sind durch

die Seitenwände des Kästchens 11 hindurch mit der Streifenleitung 3 verbunden - am ausgangsseitigen Ende der Hochfrequenzleitung 7 ein Spannungsverlauf entsprechend Fig. 3 festgestellt, so sind die zu überprüfenden Spulen einwandfrei. Ergibt sich jedoch ein Spannungswrlauf z. B. nach Fig. 5, so muß sich innerhalb des im Kästchen 11 befindlichen Spulenkollektivs zumindest eine schadhafte Spule befinden. Bringt man durch den Kästchendeckel 13 hindurch z. B. mit Hilfe von Bohrungen 15, die in dem elastischen Körper 14 vorgesehen sind — jede der Bohrungen IS ist einer der Spulen 4 zugeordnet - nacheinander einen z. B. stiftförmigen Körper mit hohem e_r in die Nähe einer der Spulen 4, so wird durch diese Maßnahme bei dieser Spule die Resonanzfrequenz so stark verändert, daß die von dieser Spule verursachte Energieabsorption nun einen gut erkennbaren, außerhalb der Summenkurve der übrigen Spulen liegenden Einbruch 16 im Verlauf der Frequenz-Spannungskurve verursacht. Wird dadurch die zuvor beobachtete Deformation 17 (Fig. 5) der Summenkurve sämtlicher Spulen beseitigt, so ist die fehlerhafte Spule ermittelt und kann z. B. mit Hilfe einer Farbmarkierung identifizierbar gemacht werden. Selbstverständlich können zur rationellen Spulenprüfung sowohl der HF-Gene

rator 9 als auch der HF-Spannungsmesser 10 durch automatisch arbeitende Vorrichtungen ersetzt werden, z. B. durch einen Oszillographen mit eingebautem HF-Wobbel-Generator oder ähnlichem.

Zusammenfassung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von flächenhaften Spulen auf ihre Funktionstüchtigkeit und sieht vor, daß eine oder auch mehrere dieser Spulen induktiv mit einer Streifenleitung gekoppelt werden. Infolge der kapazitiven Kopplung der Spulenwindungen einer jeden dieser Spulen, besitzen diese Spulen eine ausgeprägte Resonanzfrequenz, die bei mehreren einwandfreien Spulen infolge von deren

ι J gcuiiicuiaCllci lucuuiai aii~ii 1111 gieiiaii^ii FitLjuuuzAji ι befindet. Der Frequenzort einer von einer Spule bewirkten Resonanzabsorption eines über die Streifenleitung fließenden HF-Wechselstromes zeigt daher an, ob die Spule einwandfrei ist oder nicht. Beim gleichzeitigen Prüfen mehrerer Spulen kann durch einen wahlweise an jede Spule heranführbaren Körper mit hohem e_r diejenige Spule identifiziert werden, nämlich durch starke Verschiebung des Frequenzortes der von dieser Spule verursachten Resonanzabsorption, die in der Summenkurve eine Deformation bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

b) Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung von flächenhaften Spulen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) eine »Sollwertspule« wird in definierter Weise in die Nähe einer nicht oder nur teilweise abgeschirmten HF-Leitung gebracht, ohne Herstellung eines galvanischen Kontaktes zwischen Spule und HF-Leitung,
ein über die HF-Leitung fließender hochfrequenter Wechselstrom wird in seiner Frequenz wenigstens so lange variiert, bis in einem bestimmten Frequenzbereich eine durch die Spule verursachte Resonanzabsorption raitteis einer an die HF-Leitung angeschlossenen HF-Spannungsmeßeinrichtung festgestellt wird,

d) der Verfahrensschritt b) wird wiederholt.

2. Abwandlung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine »Sollwertspule« und wenigstens eine mit dieser zu vergleichende zu überprüfende Spule (4) zugleich in elektrisch im wesentlichen gleichwertigen Positionen an die HF-Leitung angekoppelt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Leitung (7) einen als Streifenleitung (3) ausgebildeten Abschnitt aufweist, daß mit einem die Streifenleitung (3) tragenden ebenen plattenförmigen Substrat (6) Mittel (13, 14) zur Festlegung mehrerer Spulen (4) nebeneinander an der Streifenleitung (3) verbunden sind und daß mit dem die Streifenleitung (3) tragenden Substrat (6) weitere Mittel (15) zum wahlweisen Heranbringen von Körpern mit hohem £_r oder hohem μ_Γ an jede einzelne der an die Streifenleitung (3) angekoppelten Spulen (4) verbunden sind.