DE4217105A1 - Verfahren zur Beurteilung des Geräusches von Relais, insbesondere von Kfz-Blinkrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beur­ teilung des Geräusches von Relais, insbesondere von Kfz-Blinkrelais, mittels einer Vibrations- und/oder Schallanalyse bei Betätigung der Relais.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Funktionsprüfungen und die Qualitätskontrolle von Schaltgeräten mittels einer Schwin­ gungsanalyse beim Schalten durchzuführen. Aus der JP-A- 01-80876 ist ein Verfahren speziell zur Bestimmung der Kontaktkraft bekannt, bei dem die beim Kontakt- und Anker­ schließen erzeugten Vibrationssignale ausgewertet werden. Weiterhin ist aus der SU-A-1 272 374 eine Anordnung zur Qualitätskontrolle bei gekapselten Reed-Kontakten bekannt, bei dem die Spule für die elektromagnetisch betätigten Kontakte erregt und die beim Betätigen des Relais erzeug­ ten Schwingungen im offenen und geschlossenen Zustand des Relais erfaßt und ausgewertet werden. Damit soll sich be­ reits eine Verbesserung der Qualitätskontrolle im Ver­ gleich zum herkömmlichen Verfahren ergeben.

Abgesehen von einer Geräuschprüfung im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit von Schaltgeräten kann auch der Klang des Schaltgeräusches selbst unterschiedlich sein und zumindest subjektiv als Qualitätskriterium herangezogen werden. Speziell bei Kfz-Komponenten spielen solche Ge­ räusche eine immer größere Rolle, weil der Endabnehmer des Fahrzeugs - bewußt oder unbewußt - vom Geräusch auch auf die Qualität der diesbezüglichen Komponente schließt. Ins­ besondere die Kfz-Zulieferer können ihre Produkte nur dann verkaufen, wenn deren Betriebsgeräusche gemäß den subjek­ tiven Vorstellungen des Kfz-Herstellers "angenehm" klin­ gen. Letzteres gilt speziell für Kfz-Blinkrelais. Diese sollen einen "trockenen" bzw. "satten" Klang als sogenann­ ten Wohlklang erzeugen und dürfen beim Schalten nicht nachklingen.

Speziell letzteres Problem einer sogenannten Wohlklang- Beurteilung wurde bisher rein subjektiv durch Abhören ge­ löst. Standardisierte akustische Meßverfahren, die von einer Mittelwertbildung ausgehen und beispielsweise eine Frequenzanalyse ausführen, sind dafür nicht geeignet.

In der Praxis werden durch das Fehlen eines geeigneten objektiven Meßverfahrens die Abnahmeverhandlungen bei der Lieferung von insbesondere Blink-Relais erschwert. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßverfahren zur Geräusch­ erfassung bei Relais vorzuschlagen, das Aussagen über den Klang des Relais ermöglicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur objektivierten Feststellung eines sogenannten Wohlklangs der Relais die zeitlichen Anteile des Schalls, die von dem Aufschlag der Kontakte und/oder des Ankers erzeugt werden, von dem Schall, der nach dem eigentlichen Schaltgeräusch auftritt und dessen Ursache ein Nachklingen von Bauteilen ist, getrennt werden. Vorzugsweise wird dafür mittels eines Sensors der bei Betätigung des Relais abgegebene Schall erfaßt, digitalisiert und in einem Rechner hin­ sichtlich unterschiedlicher Zeitabschnitte ausgewertet.

Im Rahmen einer digitalen Auswertung mittels eines Rech­ ners kann insbesondere das digitalisierte Schallsignal im Rechner gespeichert werden. Dabei werden vorzugsweise aus den gespeicherten Werten ein erster Zeitabschnitt, in dem das Aufschlaggeräusch liegt, und ein zweiter Zeitab­ schnitt, in dem das Aufschlaggeräusch bereits abgeklungen ist, definiert und werden beide Zeitabschnitte separat ausgewertet. Nunmehr können für jeden der beiden Zeitab­ schnitte spezifische Merkmale, beispielsweise bandbegrenz­ te Pegel, berechnet und hinsichtlich vorgegebener Krite­ rien klassifiziert werden. Insbesondere für letzteres ist es auch möglich, selbstlernende Klassifikatoren, bei­ spielsweise neuronale Netze, einzusetzen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ beispielen, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen in Diagrammdarstellung jeweils beim Schalten von guten und schlechten Blinkrelais

Fig. 1 das Schallsignal als Funktion der Zeit

Fig. 2 ein sogenanntes Sonagramm für die in Fig. 1 geschal­ teten Blinkrelais und

Fig. 3 die aus Fig. 2 abgeleiteten Schallpegel.

Das Prinzip der vorgeschlagenen Methode besteht darin, bei einem Relais diejenigen zeitlichen Anteile des Schaltge­ räusches, die vom Aufschlagen des Kontaktes einerseits und des Ankers andererseits erzeugt werden, von denjenigen An­ teile zu trennen, deren Ursachen das Nachklingen anderer Bauteile des Relais sind. Letzteres Nachklingen kann bei­ spielsweise durch eine Rückholfeder verursacht sein.

Fig. 1 zeigt beispielhaft das Ein- und Ausschaltgeräusch von je einem "guten" und einem "schlechten" Relais. Dabei ist der Einschaltvorgang jeweils mit E und der Ausschalt­ vorgang mit A bezeichnet. Die Schallsignale sind jeweils im einzelnen mit 11 bis 14 bezeichnet. Obwohl die Schall­ signale in Abhängigkeit von der Zeit eine durchaus unter­ schiedliche Struktur haben können, ist es nicht möglich, allein daraus eine Aussage über die Art des Klanges des Relais, insbesondere bei einem Blinkrelais, zu machen.

In Fig. 2 beinhaltet die sogenannte Sonagramm-Darstellung für die einzelnen Relais-Betätigungen gemäß Fig. 1 jeweils FFT-Spektren (fast fourier transformation) bei unter­ schiedlichen Zeiten. Die beiden ersten Sonagramm-Darstel­ lungen 21 und 22 entsprechen den Schallsignalen 11 und 12 von Fig. 1 und die beiden Sonagramm-Darstellungen 23 und 24 den Schallsignalen 13 und 14 von Fig. 1.

Speziell bei der Sonagramm-Darstellung wird im allgemeinen die Intensität des bei den unterschiedlichen Fourier-Fre­ quenzen auftretenden Schalls durch unterschiedliche Farben wiedergegeben, die auch als Amplituden senkrecht zur Pa­ pierebene vorstellbar sind. Letzteres ist aber bei vorlie­ gender Auswertung nicht von Bedeutung. Wichtig ist viel­ mehr, daß bei wohlklingenden Relais Schallintensität in einem eng begrenzten Intervall I als erstem Zeitabschnitt auftritt. Dagegen treten bei schlecht klingenden Relais auch Schallintensitäten in einem Intervall II nach dem ersten Zeitabschnitt auf. In diesem als zweiten Zeitab­ schnitt definierten Intervall treten Schallintensitäten häufig bei diskreten Frequenzen des Spektrums auf und repräsentieren speziell den Nachhall beim Ausklingge­ räusch.

Abstrakt betrachtet äußern sich die Schaltvorgänge in der gewählten quasi-dreidimensionalen Darstellung des Sonagramms gemäß Fig. 2 als vertikale, die Nachhalltöne dagegen als horizontale Balken. Letztere sind dadurch in einfacher Weise diskriminierbar.

Zur technischen Ausführung kann eine Auswertung der Dar­ stellung gemäß Fig. 2 in einem Rechner dadurch realisiert werden, daß nach Erfassung der Schallsignale mit einem geeigneten Sensor, wie einem Mikrophon oder Beschleuni­ gungsaufnehmer, eine Digitalisierung durch einen A/D-Wand­ ler und eine temporäre Speicherung der digitalen Daten erfolgt. Bei den gespeicherten Daten kann nunmehr der erste Zeitabschnitt, in dem das Aufschlaggeräusch liegt, und der zweite Zeitabschnitt, in dem das Aufschlaggeräusch bereits abgeklungen ist, definiert werden. Für jeden der beiden Zeitabschnitte werden Merkmale wie beispielsweise bandbegrenzte Pegel berechnet. Durch Klassifikation der Merkmale anhand von Erfahrungswerten kann dann die Aus­ wertung und die Aussage über einen objektivierten Wohl­ klang des Relais erfolgen.

Zur Klassifikation der Merkmale ist ein selbstlernender Klassifikator unter Verwendung von beispielsweise neuro­ nalen Netzen einsetzbar. Der Klassifikator kann sich in einer Trainingsphase, in der neben den erfaßten Merkmalen auch eine subjektive Klassifikation des Prüfers eingegeben wird, selbst einstellen. In der anschließenden Prüfphase wird somit die Beurteilung des Prüfers reproduzierbar nachvollzogen.

Alternativ zur Verwendung eines selbstlernenden Klassifi­ kators kann auch ein Merkmalssatz anhand einer Formel auf einer Notenskala abgebildet werden und Grundlage für die Beurteilung der Relais bilden.

In der Fig. 3 ist gemäß einer vereinfachten Auswertemethode der Schallpegel in den einzelnen Zeitabschnitten darge­ stellt. Dabei ergibt sich in eindeutiger Weise jeweils im ersten Zeitabschnitt ein größenordnungsmäßig in etwa gleicher Schallpegel 31 bis 34. Im zweiten Zeitabschnitt gehen bei guten Relais die Schallpegel 31 und 32 mit ihrem Wert gegen Null und klingen bei schlechten Relais die Schallpegel 33 und 34 langsamer ab. Die Werte der Abkling­ flanken können mittels geeigneter Schwellwerterfassungs­ mittel gemessen werden. Wenn beispielsweise eine Schwelle 35 vorgegeben wird, kann daraus eine Aussage über ein gutes bzw. schlechtes Relais abgeleitet werden.

In allen Fällen läßt die Realisierung eines objektiven Prüfsystems eine bessere Aussage über den Klang von Relais, insbesondere den sogenannten Wohlklang, zu. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird die Bemusterung von neuen Varianten der Relais vereinfacht und es wird somit die Qualitätsprüfung der Relais ergänzt. Das Verfahren wird insbesondere zur Beurteilung von Kraftfahrzeug- Blinkrelais eingesetzt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Beurteilung des Geräusches von Relais, insbesondere von Kfz-Blinkrelais, mittels einer Vibra­ tions- und/oder Schallanalyse bei der Betätigung der Relais, dadurch gekennzeichnet, daß zur objektivierten Feststellung eines sogenannten Wohlklanges der Relais die zeitlichen Anteile des Schalls, die von dem Aufschlagen der/oder Kontakte und des Ankers erzeugt werden, von dem Schall, der nach dem eigentlichen Schaltgeräusch auftritt und dessen Ursache ein Nachklingen von Bauteilen ist, getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mittels eines Sensors der bei Betätigung des Relais abgegebene Schall erfaßt, digi­ talisiert und in einem Rechner hinsichtlich unterschiedli­ cher Zeitabschnitte ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mittels eines berührungs­ los angebrachten Sensors der Luftschall erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mittels eines das Relais berührenden Sensors der Körperschall erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das digitalisierte Schall­ signal im Rechner gespeichert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Erfassung und Digita­ lisierung des Schallsignales aus den gespeicherten Werten ein erster Zeitabschnitt, in dem das Aufschlaggeräusch liegt, und ein zweiter Zeitabschnitt, in dem das Auf­ schlaggeräusch bereits abgeklungen ist, definiert werden und daß beide Zeitabschnitte separat ausgewertet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für jeden der beiden Zeitabschnitte spezifische Merkmale, beispielsweise bandbegrenzte Pegel, berechnet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die berechneten Merkmale hinsichtlich vorgegebener Kriterien klassifiziert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein selbstlernender Klas­ sifikator, beispielsweise ein neuronales Netz, verwendet wird.