DE3635518A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der laenge eines kabels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Länge eines Kabels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Kabel größerer Längen werden im allgemeinen auf Rollen gelagert. Muß die Länge eines solchen auf eine Rolle aufgewickelten Kabels gemessen werden, z.B. zum Zwecke einer Lieferung oder der Inventur, so ist es üblich, das Kabel von der Rolle abzuwickeln und seine Länge mit einem Maßstab zu messen. Dieses Verfahren ist äusserst zeitrau­ bend und mühsam.

Zur Fehlerortung an Kabeln, insbesondere zur Feststellung eines Erdschlusses oder Aderschlusses eines Kabels ist es bekannt, den längenabhängigen Widerstand des Kabels auszunutzen, indem ein Strom konstanter Stärke durch das Kabel geleitet und der Spannungsabfall über dem Kabel gemessen. Bei diesem Verfahren der Fehlerortung kann je­ doch nur die relative Lage eines Fehlers innerhalb ei­ nes Kabels bekannter Länge festgestellt werden. Eine absolute Längenmessung ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakte Längenmessung eines Kabels auf einfache Weise mit elek­ trischen Mitteln zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 6.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine absolute Längenmessung eines Kabels durch Messung des längenabhängigen elektrischen Widerstandes des Kabels in der Praxis daran scheitert, daß der elektrische Widerstand des Kabelmaterials aufgrund des Temperatur­ koeffizienten stark temperaturabhängig ist. Trotz dieser starken Temperaturabhängigkeit des Widerstands ist er­ findungsgemäß eine exakte Längenmessung des Kabels dadurch möglich, daß der Temperatureinfluß bei der elektrischen Längenmessung eliminiert wird.

Die Eliminierung des Temperatureinflusses kann dadurch erfolgen, daß der Widerstand des zu messenden Kabels mit dem Widerstand eines Eichkabels exakt definierter Länge ins Verhältnis gesetzt wird, wobei dafür gesorgt wird, daß das Eichkabel dieselbe Temperatur annimmt wie das zu messende Kabel.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird als Eichkabel ein kurzer Abschnitt des zu messenden Kabels verwendet. Dadurch ist zwangsläufig sichergestellt, daß das Eichkabel dieselbe Termperatur wie das zu messende Kabel hat. Es wird zunächst ein kurzer Abschnitt des freien Kabelendes in seiner Länge gemessen, worauf ein Strom konstanter Stärke durch diesen Kabelabschnitt ge­ leitet und der Spannungsabfall über diesem Kabelabschnitt gemessen wird. Anschließend wird der Strom konstanter Stär­ ke durch die gesamte Länge des zu messenden Kabels ge­ leitet und ebenfalls der Spannungsabfall über dem ge­ samten zu messenden Kabel bestimmt. Die Länge des zu messenden Kabels ergibt sich in einfacher Weise rech­ nerisch durch Multiplikation der Länge des als Eichkabel verwendeten Abschnitts mit dem Verhältnis aus der über dem gesamten Kabel abfallenden Spannung zu der über dem als Eichkabel dienenden Abschnitt abfallenden Spannung.

Dieses Verfahren hat die Vorteile, daß die Längemessung unabhängig ist von dem Kabelquerschnitt und von Toleranzen des Kabelquerschnitts, daß die Messung unabhängig ist von dem Material bzw. der Metallegierung des Kabels und unab­ hängig von der Aderzahl.

Eine genaue Längenmessung des als Eichkabel verwendeten Kabelabschnittes ist jedoch notwendig, da der Fehler in der Längenmessung dieses Kabelabschnittes multiplikativ die Genauigkeit der Messung der gesamten Kabellänge be­ einflußt. Um eine exakte Messung des als Eichkabel dienen­ den Kabelabschnittes zu gewährleisten, wird vorzugsweise eine Meßvorrichtung verwendet. Diese Meßvorrichtung weist eine Prismaführung auf, in welche das freie Kabelende eingelegt wird, so daß es zentriert und gerade gerichtet wird. Ein Gegenstück des Prismas wird auf das eingelegte Kabelende aufgelegt und z.B. mittels eines Hebels und Ratschenverschlusses geschlossen, so daß das Kabelende in der Prismaführung exakt gestreckt ausgerichtet ist. In genau festgelegtem Abstand werden als messerscharfe Radkontakte ausgebildete Meßkontakte mit definiertem Drehmoment in das Kabel eingeschraubt, um den Spannungs­ abfall über die zwischen den Meßkontakten liegende Ka­ bellänge zu messen. Ausserhalb der beiden Meßkontakte werden Stromzuführungskontakte in das Kabel eingeschraubt, über welche der Strom konstanter Stärke dem Kabelabschnitt zugeführt wird. Ein weiterer Meßkontakt und ein weiterer Stromzuführungskontakt werden an das entgegengesetzte Ende des Kabels, z.B. das innen aus der Kabelrolle her­ ausgeführte Kabelende angeschlossen. Diese Kontakte können einfache Klemmen sein, da ihre exakte Position nicht wesentlich in die Genauigkeit der Längenmessung eingeht. Die gesamte Kabellänge wird rechnerisch er­ mittelt, in dem die definierte Länge des als Eichkabel dienenden Kabelabschnittes mit dem durch das Verhältnis des Spannungsabfalls über das gesamte Kabel und des Spannungsabfalls über den Eichkabel-Abschnitt gebildeten Faktor multipliziert wird.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Messung der Kabellänge dadurch vereinfacht, daß eine Einrichtung zur exakten Festlegung der Länge eines Endabschnittes, der als Eichkabel dient, vermieden wird. Hierzu wird als Eichkabel ein separates Kabel einer genau definier­ ten Länge verwendet. Dieses Eichkabel wird zumindest für einige Zeit vor der Messung in unmittelbarer räum­ licher Nähe des zu messenden Kabels angeordnet, so daß es dieselbe Temperatur wie das zu messende Kabel annimmt. Müssen z.B. die in einer Lagerhalle oder einem Lagerraum gelagerten Kabel gemessen werden, so wird das Eichkabel ebenfalls in diesem Lagerraum aufbewahrt, so daß es dieselbe Temperatur wie die zu messenden Kabel aufweist. Vor Beginn der Messung wird der Strom konstanter Stärke durch das Eichkabel geschickt und der Spannungsabfall über dem Eichkabel wird bestimmt. Anschließend wird der Strom konstanter Stärke durch das zu messende Kabel geleitet und der Spannungsabfall über diesem zu messen­ den Kabel wird gemessen, so daß sich die Länge des zu messenden Kabels aus dem Verhältnis des Spannungsabfalls über dem zu messenden Kabel zu dem Spannungsabfall über dem Eichkabel genau bekannter Länge ergibt.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Länge des Eichkabels sehr genau festgelegt ist und daß die exakte Festlegung einer bestimmten Kabellänge als Referenzlänge zu Beginn des Meßvorgangs nicht notwendig ist. Um jedoch die Länge von Kabeln unterschiedlichen Querschnittes mes­ sen zu können, müssen Eichkabel mit den jeweils zu mes­ senden Querschnitten zur Verfügung stehen. Da dies unter Umständen unzweckmäßig ist, kann auch das Querschnitts­ verhältnis von zu messendem Kabel und Eichkabel als Korrekturfaktor des ermittelten Spannungsverhältnisses verwendet werden.

Ebenso ist es bei dem Verfahren gemäß der zweiten Aus­ führungsform notwendig, daß das zu messende Kabel und das Eichkabel aus dem gleichen Leitermaterial oder zu­ mindest aus Material derselben Leitfähigkeit be­ stehen. Dies wird in der Regel der Fall sein. Andern­ falls müssen auch hier Eichkabel aus den Leitermaterialien mit den unterschiedlichen elektrischen Leitwerten zur Verfügung stehen oder das Leitwertverhältnis des zu messenden Kabels und des Eichkabels muß als Korrektur­ faktor bei der Berechnung der Länge aus dem Verhält­ nis der abfallenden Spannungen berücksichtigt werden.

In einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich die in der Anwendung einfachste Art der Längenmessung. Die Temperatur des zu messenden Kabels wird mittels eines Temperaturfühlers bestimmt, der zweckmäßigerweise mit dem Kabel selbst in Berührung gebracht wird. Hierzu kann der Temperaturfühler in einer der Kontaktklemmen angeordnet sein, mit welchen der Strom konstanter Stärke durch das Kabel geleitet wird oder der Spannungsabfall gemessen wird. In dieser Ausführungsform des Verfahrens ist es nur notwendig, den Strom konstanter Stärke durch die gesamte Länge des zu messenden Kabels zu leiten und den Spannungsab­ fall über der gesamten Kabellänge zu messen. Die Tem­ peraturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes des Kabelmaterials wird entsprechend der durch den Tempe­ raturfühler ermittelten Kabeltemperatur rechnerisch oder schaltungstechnisch kompensiert. Auch bei diesem Ver­ fahren müssen unterschiedliche Kabelquerschnitte und gegebenenfalls bei unterschiedlichen Kabelmaterialien der Leitwert als Korrekturfaktor berücksichtigt werden.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung sind vorteil­ hafterweise separate Kontakte für die Zuführung des Stromes konstanter Stärke und für die Messung des Span­ nungsabfalls vorgesehen. Dadurch wird sichergestellt, daß exakt der Spannungsabfall über der Kabellänge ge­ messen wird und der Spannungsabfall über die Strom­ zuführungsleitungen zu dem Kabel ohne Einfluß ist. Der Spannungsabfall über die Spannungsmeßeinrichtung, mit welcher der Spannungsabfall gemessen wird und welche parallel zu der zu messenden Kabellänge geschaltet ist, beeinträchtigt die Meßgenauigkeit nicht, da diese Span­ nungsmeßeinrichtung sehr hochohmig ausgebildet ist, so daß über diese Spannungsmeßeinrichtung nur ein sehr geringer Strom von z.B. etwa 10 µA fließt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise ein Meßinstrument verwendet, das in einem gemeinsamen Gehäuse die Konstantstromquelle und die Spannungsmeßeinrichtung enthält. Das Gerät ist vor­ zugsweise batteriebetrieben, wobei die Batterie auch als Stromquelle dient. Dadurch ist ein netzunabhängiger Einsatz des Meßinstruments möglich.

Vorzugsweise wird der gemessene Spannungsabfall über einen Analog-Digital-Wandler in einen digitalen Wert umgewandelt, der gegebenenfalls nach entsprechender rechnerischer Verarbeitung angezeigt wird. Die digitale Anzeige des Meßinstruments kann unmittelbar in Längen­ einheiten geeicht sein.

Bei dem Meßverfahren gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kann ein Schalter vorgesehen sein, der auf die handelsüblichen Kabelquerschnitte umschalt­ bar ist. Mit diesem Schalter werden die dem jeweiligen Querschnitt des zu messenden Kabels entsprechenden Korrekturfaktoren entweder rechnerisch in die digitale Meßwertverarbeitung oder als Verstärkungsfaktor des analogen Meßwertes eingegeben.

Bei dem Meßverfahren des zweiten Ausführungsbeispiels ist vorzugsweise eine Eicheinrichtung, insbesondere ein Eichpotentiometer vorgesehen. Ist das Meßinstrument an das separate Eichkabel angeschlossen, so kann mit Hilfe dieses in den Konstantstromkreis eingeschalteten Eichpotentiometers der angezeigte Längenwert genau auf die bekannte Länge des Eichkabels eingestellt werden, wodurch die genau Temperaturkompensation erreicht ist. Wird das Gerät anschließend an das zu messende Kabel an­ geschlossen, so zeigt es unmittelbar die Kabellänge an.

Claims (11)

1. Verfahren zur Messung der Länge eines Kabels, wobei durch das Kabel ein Strom konstanter Stärke geleitet und der Spannungsabfall über der Länge des Kabels gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrek­ tur der Temperaturabhängigkeit des Kabelwiderstands der Strom durch ein Eichkabel definierter Länge ge­ leitet wird, das dieselbe Temperatur wie das zu mes­ sende Kabel aufweist, und daß die Länge des zu messen­ den Kabels durch Multiplikation der Länge des Eich­ kabels mit dem Verhältnis aus den über dem zu messen­ den Kabel und über dem Eichkabel abfallenden Spannungen erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eichkabel ein Abschnitt des zu messenden Ka­ bels verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eichkabel ein separates Kabel verwendet wird, das in räumlicher Nähe zu dem zu messenden Kabel ange­ ordnet wird.

4. Verfahren zur Messung der Länge eines Kabels, wobei durch das Kabel ein Strom konstanter Stärke geleitet und der Spannungsabfall über der Länge des Kabels gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrek­ tur der Temperaturabhängigkeit des Kabelwiderstands die Kabeltemperatur mittels eines an dem Kabel anlie­ genden Temperaturfühlers ermittelt und die über dem zu messenden Kabel abfallende Spannung entsprechend der ermittelten Temperatur kompensiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler in einer der an dem Kabel angreifenden Kontaktklemmen angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Querschnitte von zu messendem Kabel und Eichkabel durch Multipli­ kation mit dem Querschnittverhältnis berücksichtigt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Materialien von zu messendem Kabel und Eichkabel durch Multiplika­ tion mit dem Leitfähigkeitsverhältnis berücksichtigt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Stromes konstanter Stärke und zur Messung des Spannungsabfalls gesonderte an dem Kabel angreifende Kontakte verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall über ei­ nen Analog-Digital-Wandler in einen digitalen Wert umge­ wandelt und die Kabellänge digital angezeigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Eichkabel angezeigte Länge mittels einer Eicheinrichtung auf die definierte Länge des Eich­ kabels einstellbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung ein in den Konstantstrom­ kreis eingeschaltetes Eichpotentiometer ist.