DE3506982A1

DE3506982A1 - Measurement arrangement for determining the outer foil of electrical capacitors

Info

Publication number: DE3506982A1
Application number: DE19853506982
Authority: DE
Inventors: Otto 7920 Heidenheim Benz; Roland 7922 Herbrechtingen Kurz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1986-08-28
Also published as: DE3506982C2

Abstract

In the case of a measurement arrangement for unambiguous determination of the outer foil of electrical capacitors, a capacitance measurement bridge is simulated. Located in the individual bridge arms are, on the one hand, the capacitances of the anode/inner foil-measurement electrode CAE and the cathode/outer foil measurement electrode CKE, and on the other hand the secondary winding S of a transformer Ü whose primary winding (P) has an AC voltage applied to it from a generator G. <IMAGE>

Description

Meßanordnung zur Bestimmung des Außenbelags elektrischerMeasuring arrangement for determining the external coating of electrical

Kondensatoren Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung des Außenbelags elektrischer Kondensatoren, bei welcher der Prüfling mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird und eine außen an den Prüfling angenäherte Meßelektrode kapazitiv eine Spannung in eine Auswerteschaltung einkoppelt.Capacitors The invention relates to a measuring arrangement for determination of the external coating of electrical capacitors, in which the test object is connected to an alternating voltage is applied and a capacitive measuring electrode, which is approximated to the outside of the test object a voltage is coupled into an evaluation circuit.

Derartige Meßanordnungen sind aus DIN 41380, Teil 4 Punkt 5 bekannt. Bei dieser zerstörungsfreien Bestimmung des Außenbelages elektrischer Kondensatoren ist die Höhe der Ausgangsspannung der Meßelektrode der Höhe der Koppelkapazität proportional und damit abhängig vom äußeren und inneren Aufbau der Prüflinge.Such measuring arrangements are known from DIN 41380, part 4 point 5. With this non-destructive determination of the external coating of electrical capacitors the level of the output voltage of the measuring electrode is the level of the coupling capacitance proportional and thus dependent on the external and internal structure of the test items.

Die genaue Kenntnis der Lage des Außenbelages ist bei Wickelkondensatoren mit Kunststoffdielektrika deshalb von Bedeutung, weil beispielsweise der Außenbelag zur Abschirmung mit einem metallischen Gehäuse verbunden werden kann. Weiterhin ist es bei Tantal-Elektrolytkondensatoren mit gesintertem Anodenkörper erforderlich zu wissen, welcher Anschlußdraht mit der Kathode verbunden ist, um Fehlpolungen zu vermeiden. Bei derartigen Elektrolytkondensatoren mit Mangandioxidbeschichtung als Kathode befindet sich nämlich die Kathodenzuleitung auf der Oberfläche des Sinterkörpers und stellt somit den Außenbelag dar.Precise knowledge of the position of the external covering is essential for wound capacitors with plastic dielectrics is important because, for example, the outer covering can be connected to a metallic housing for shielding. Farther it is necessary for tantalum electrolytic capacitors with a sintered anode body to know which connecting wire is connected to the cathode to avoid polarity reversal to avoid. In such electrolytic capacitors with a manganese dioxide coating as the cathode, the cathode lead is located on the surface of the sintered body and thus represents the exterior surface.

Bei axial bedrahteten Kondensatorbauformen ist die nach "DIN 415805t vorgenommene Auswertung so zuverlässig, daß sie zum Sortieren bzw. Weiterverarbeiten der Prüflinge benutzt werden kann.In the case of axially wired capacitor designs, this is in accordance with "DIN 415805t carried out evaluation so reliable that they can be sorted or further processed the test items can be used.

Bei stirnkontaktierten Wickelkondensatoren bzw. bei umpreßten Tantal-Elektrolykondensatoren (einschließlich Chip-Bauformen) ist die bekannte Bestimmung der Lage des Außenbelages jedoch nicht mehr eindeutig. Zumindest müssen die Ansprechschwellen für jede Bauform und jeden Kapazitätswert separat eingestellt werden, wodurch sich unvermeidlich Fehlerquellen bei der Prüfung ergeben können. Dadurch besteht die Gefahr, daß z.B. bei Tantal-Elektrolytkondensatoren der Anoden- mit dem Kathodenanschluß verwechselt werden kann, so daß bei Inbetriebnahme der Kondensator verglüht und dadurch ein Brand entstehen kann.With end-contact wound capacitors or with over-molded tantalum electrolytic capacitors (including chip designs) is the well-known determination of the position of the outer surface but no longer unambiguous. At least the response thresholds must be for each design and each capacitance value can be set separately, thereby inevitably Sources of error during the test can arise. As a result, there is a risk that e.g. on tantalum electrolytic capacitors the anode and cathode connections are mixed up can be so that when starting up the capacitor burns up and thereby a Fire can occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßanordnung zur Bestimmung des Außenbelages elektrischer Kondensatoren anzugeben, die für alle Kondensatorbauformen geeignet ist, ohne daß unterschiedliche Ansprechschwellen eingestellt werden müssen.The object of the invention is to provide a measuring arrangement for determining the Specify the external coating of electrical capacitors for all capacitor designs is suitable without having to set different response thresholds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßanordnung eine Kapazitätsmeßbrücke nachbildet, wobei in den einzelnen Brückenzweigen die Kapazitäten Anode/Meßelektrode bzw. Kathode-Meßelektrode liegen und die Phasenlage der Brückenausgangsspannung von der Auswerteschaltung ausgewertet wird.This object is achieved according to the invention in that the measuring arrangement simulates a capacitance measuring bridge, with the capacities in the individual bridge branches Anode / measuring electrode or cathode measuring electrode and the phase position of the bridge output voltage is evaluated by the evaluation circuit.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß eine eindeutige Aussage über die Lage des Außenbelages möglich wird, da nicht mehr die absolute Höhe der Koppelkapazität sondern die Differenz der Koppelkapazitäten zwischen Kathode-Meßelektrode und Anode-Meßelektrode bzw. Außenbelag-Meßelektrode und Innenbelag-Meßelektrode ausgenützt wird. Die Phasenlage der Brückenausgangsspannung ermöglicht demnach eine eindeutige Aussage über die Lage des Prüflings.This has the advantage that a clear statement about the position of the external surface becomes possible, since the absolute level of the coupling capacity is no longer possible but the difference in the coupling capacitances between the cathode measuring electrode and the anode measuring electrode or outer layer measuring electrode and inner layer measuring electrode is used. The phase position the bridge output voltage therefore enables a clear statement about the Position of the test item.

Bevorzugt wird zur Bestimmung der Phasenlage die von der Meßelektrode abgenommene Spannung einem Multiplizierer zugeführt, an dessen zweitem Eingang die eingekoppelte Wechselspannung anliegt.The measurement electrode is preferred for determining the phase position Taken voltage is fed to a multiplier, at the second input of which the coupled AC voltage is present.

Zur Auswertung kann dem Multiplizierer ein Komparator nachgeschaltet sein. Ferner kann die Meßanordnung eine Umschaltvorrichtung zum Umpolen der Brückeneingangsspannung besitzen.A comparator can be connected downstream of the multiplier for evaluation be. Furthermore, the measuring arrangement can have a switching device for reversing the polarity of the bridge input voltage own.

Die Vorteile der Meßanordnung gemäß der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.The advantages of the measuring arrangement according to the invention are based on the following embodiments explained in more detail.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Meßanordnung und Fig. 2 die Ersatzschaltung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows a basic circuit diagram the measuring arrangement and FIG. 2 the equivalent circuit of the circuit arrangement according to FIG. 1.

In der Fig. 1 ist eine Prizipschaltung dargestellt, bei der ein Wechselspannungsgenerator G die Primärwicklung P eines Ubertragers U beaufschlagt. Die an der Sekundärwicklung S anliegende Wechselspannung wird den Anschlüssen Al, A2 eines Prüflings Pr zugeführt. In die an den Prüfling Pr angenäherte Meßelektrode E wird kapazitiv eine Spannung eingekoppelt, die über den Verstärker V dem Eingang x eines Multiplizierers M zugeleitet wird.In Fig. 1 a principle circuit is shown in which an alternating voltage generator G is the primary winding P of a transmitter U is applied. The on the secondary winding S applied AC voltage to the connections Al, A2 one Test specimen Pr supplied. In the measuring electrode E, which is approximated to the test object Pr a voltage coupled capacitively, which via the amplifier V to the input x of a Multiplier M is fed.

Der zweite Eingang y des Multiplizierers M ist mit der Sekundärwicklung S des Übertragers Ü verbunden, so daß am Eingang y die in den Prüfling Pr eingekoppelte Wechselspannung anliegt. Der Ausgang des Multiplizierers M ist mit einer Auswerteschaltung AS verbunden die ihrerseits zur Nachbildung der Kapazitätsmeßbrücke mit einem Mittelabgriff der Sekundärwicklung S verschaltet ist.The second input y of the multiplier M is connected to the secondary winding S of the transformer Ü connected, so that the input y coupled into the test object Pr AC voltage is present. The output of the multiplier M is connected to an evaluation circuit AS connected in turn to simulate the capacitance measuring bridge with a center tap the secondary winding S is connected.

Die Auswerteschaltung AS kann beispielsweise aus einem Komparator bestehen, in dem verglichen wird, ob die Ausgangsspannungen des Multiplizierers innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs liegen.The evaluation circuit AS can, for example, consist of a comparator in which it is compared whether the output voltages of the multiplier lie within a predetermined limit range.

Weiterhin besitzt die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 einen Umschalter US. Hierdurch wird es ermöglicht, in einer einzigen Kontaktierung durch Umpolen der Brückeneingangsspannung eine Überprüfung des Meßergebnisses zu erhalten. Dies ist deshalb möglich, weil die Messung selbst sehr schnell erfolgt. Sollte nun beim Umpolen der Brückeneingangsspannung am Ausgang des Multiplizierers, der die Phasenlage der Brückenausgangsspannung (phasenrichtige Gleichrichtung) bewertet, kein Nulldurchgang auftreten, wird der Prüfling Pr als nicht erkannt aussortiert. Wenn die Auswerteschaltung AS zusätzlich überwacht, ob ein vorgegebenes Minimum der Brückenausgangsspannung überschritten ist, wird die Aussagesicherheit weiter erhöht.Furthermore, the circuit arrangement according to FIG. 1 has a changeover switch US. This makes it possible in a single contact by reversing the polarity the bridge input voltage to get a check of the measurement result. this is possible because the measurement itself takes place very quickly. Should now be at Reversing the polarity of the bridge input voltage at the output of the multiplier, which controls the phase position of the bridge output voltage (in-phase rectification), no zero crossing occur, the test item Pr is sorted out as not recognized. If the evaluation circuit AS also monitors whether a specified minimum of the Bridge output voltage is exceeded, the reliability of the information is further increased.

Als Komparator kann beispielsweise ein Fensterdiskriminator eingesetzt werden1 der die Höhe der Eingangsspannung bezogen auf zwei Grenzen analysiert, die als Spannungen von außen eingegeben werden. Es wird somit ein Fenster gebildet, innerhalb dessen die Schaltung mit "gut" reagiert.A window discriminator, for example, can be used as a comparator are1 analyzed the level of the input voltage based on two limits, the can be entered as external voltages. A window is thus formed within which the circuit responds with "good".

In der Fig. 2 ist eine Ersatzschaltung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Dort ist zu erkennen, daß die Brückenschaltung einerseits durch die Sekundärwicklung S des Übertragers Ü gebildet wird, wobei in den Brückenzweigen die Kapazitäten Anode-Meßelektrode CAE bzw. Kathode-Meßelektrode CKE liegen. CAE kann auch die Kapazität Innenbelag-Meßelektrode und CKE die Kapazität Außenbelag-Meßelektrode im Fall eines Wickelkondensators mit Kunststoffdielektrikum sein. Die Brückenausgangsspannung wird zwischen den Kapazitäten CAE und KG einerseits und andererseits einem Mittelabgriff der Sekundärwicklung S bestimmt.An equivalent circuit of the circuit arrangement according to FIG. 2 is shown in FIG Fig. 1 shown. There it can be seen that the bridge circuit on the one hand by the secondary winding S of the transformer Ü is formed, being in the bridge branches the capacities of the anode measuring electrode CAE and cathode measuring electrode CKE are. CAE can also be the capacity of the inner coating measuring electrode and CKE the capacity of the outer coating measuring electrode in the case of a wound capacitor with a plastic dielectric. The bridge output voltage Funds will be drawn between the capacities CAE and KG on the one hand and on the other hand the secondary winding S is determined.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellte Schaltungsanordnung gestattet demnach eine eindeutige Aussage über die Lage des Außenbelags.The circuit arrangement shown in the exemplary embodiments therefore allows a clear statement about the location of the external surface.

4 Patentansprüche 2 Figuren4 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Measuring arrangement for determining the external coating electrical Capacitors in which the test object is subjected to an alternating voltage and a measuring electrode approached externally to the test object capacitively a voltage coupled into an evaluation circuit, d a u r c h g e k e n n n z e i c h n e t, that the measuring arrangement simulates a capacitance measuring bridge, with in the individual Bridge branches are the capacities of anode / internal coating measuring electrode CAE or cathode / external coating measuring electrode CKE and the phase position of the bridge output voltage from the evaluation circuit is evaluated.

2. Measuring arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the voltage taken from the measuring electrode is sent to a multiplier the coupled AC voltage is supplied to the second input of which is applied.

3. Measuring arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e ic It should be noted that the multiplier is followed by a comparator.

4. Measuring arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g It is not noted that they have a switching device for reversing the polarity of the bridge input voltage owns.