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Anordnung zur Prüfung von aus mehreren Einzelleitungen bestehenden
Kabelverbindungen
In der Technik, insbesondere für Steuerungszwecke in Maschinen
und Apparaten, werden in weitgehendem Maße elektrische Verdrahtungen benötigt. Diese
sind in ihrem Aufbau häufig derart verwickelt, daß bei serienmäßiger Fertigung besondere
Prüfungen notwendig sind, um etwa auftretende Fehler bei den hergestellten Kabelverbindungen
aufzufinden.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, welche bei der Herstellung
von Verdrahtungen in elektrischen Geräten die Leitungsverlegung überwacht und das
Auffinden von Fehlern erlaubt. Sie ist insbesondere von Bedeutung für die Herstellung
von Kabelbäumen in elektrischen Rechen-, Buchungs- und ähnlichen Geräten. Hier müssen
oft mehrere Kilometer Drahtlängen verlegt werden, deren Einzelprüfung mit den üblichen
Methoden der Ausidingelung od. dgl. zeitraubend und damit kostspielig ist.
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Zur Herstellung von Kabelbäumen wird üblicherweise ein Kabelbrett
benutzt, auf dem die Form der Kabelführung durch eingeschlagene Nägel festgelegt
ist. In Fig. I ist ein derartiges Kabelbrett mit den Kabelverbindungen dargestellt,
wie es z. B. für die Verdrahtung elektrischer Rechengeräte Anwendung findet. Die
einzelnen Anschlußpunkte sind durch Numerierung gekennzeichnet, und die Drähte werden
gemäß der vorgeschriebenen Verlegungsform eingelegt, so daß die Klemme b1 mit b1,,
b2 mit b2, usw. verbunden wird. Sind alle Anschlußklemmen besetzt, so werden die
Kabelschuhe angelötet, und der abgebundene Kabelbaum ist zum Einbau in das Gerät
fertig.
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Bei der Vielzahl von Einzeldrähten kann es vorkommen, daß eine Verbindung
durch Drahtbruch, fehlerhafte Lötstelle od. dgl. unterbrochen ist. Weiterhin können
eine oder mehrere Leitungen unterein-
ander vertauscht sein, so
kann z. B. b1 mit b5, an Stelle mit b; verbunden sein. Mit den bisher bekannten
Kabelprüfmethoden ist die Auffindung dieser Fehler mühsam und zeitraubend.
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Es sind schon Einrichtungen zur Prüfung der elektrischen Ausrüstung
von Großbauteilen, z. B. von Flugzeugen, bekanntgeworden, bei denen eine Zwischenplatte
mit den entsprechenden Leitungsanschlüssen vorgesehen ist und bei denen die Kontakte
auf der Zwischenplatte umschaltbar sind.
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Diese Anordnung stellt ein Prüfgerät dar, welches wie alle bekannten
Prüfgeräte nach erfolgter Kabelverlegung einen besonderen Anschluß- und Prüfvorgang
erfordert. Damit ist diese Anordnung in ihrer Anwendung genau so zeitraubend wie
die anderen bekannten Prüfmethoden.
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Die Erfindung vermeidet den getrennten und damit zeitraubenden und
kostspieligen Prüfanschluß. - Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß auf
der Unterseite des Kabelbrettes eine der herzustellenden Verlegungsformnachgebildete
Prüfschaltung als Dauereinrichtung vorgesehen ist, deren Anschlüsse gegenüber der
Kabelschaltung um einen oder mehrere Schaltschritte versetzt sind und mit der Kabelschaltung
zusammen einen geschlossenen Leitungszug bilden.
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Zweckmäßigerweise liegt in dem Leitungszug ein Meßinstrument, an
dessen Ausschlag etwaige Leitungsunterbrechungen oder Vertauschungen ablesbar sind.
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In dieser Prüfschaltung sind ebenso viele Einzelleitungen vorhanden
wie auf der Vorderseite verlegt werden. Letztere sind jedoch gegenüber den zu erzeugenden
Kabelverbindungen auf der Vorderseite des Brettes um einen Schaltschritt versetzt.
Während also auf der Vorderseite die Verbindung zwischen b1 und bi, b2 und b2, usw.
hergestellt wird, ist auf der Rückseite, d. h. also in der Prüfschaltung, b1, mit
b2, b2, mit bs usw. verbunden.
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DieAnschlußpunkte b undb' sind z. B. in Form von durchgehenden Klemmen
gemäß Fig. 2 ausgebildet.
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Die Klemme b weist auf der Vorderseite eine Hülse k auf, die durch
eine Federf gegen den Flansch g gepreßt wird und einen kontaktsicheren Anschluß
für die Kabelleitungen gewährleistet. Auf der Unterseite des Brettes ist die betreffende
Leitung der Prüfschaltung in an sich bekannter Weise, z. B. mittels Schraubverbindung
an die Klemme angeschlossen. Es sei bemerkt, daß bei etwa notwendigen Änderungen
in der Kabelverlegung die Anschlüsse der Prüfschaltung in entsprechender Weise abgeändert
werden können.
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Weiterhin sei bemerkt, daß an Stelle der Versetzung um nur einen Schaltschritt
auch eine andere Versetzung von zwei oder mehreren Schaltschritten gewählt werden
kann, so daß z. B. bl' mit b8 usw. verbunden ist.
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Durch die oben beschriebene Anordnung entsteht, von Klemme bl beginnend,
über alle Leitungen der Vorder- und Rückseite des Kabelbrettes hinweg, ein geschlossener
Leitungszug, in dem alle Leitungen hintereinandergeschaltet sind. Legt man zwischen
b1 und der letzten Klemme (z. B. b28 der Fig. I) jetzt eine elektrische Spannung,
so kann man durch eine einmalige Prüfung feststellen, ob die Leitungen in Ordnung
sind oder eine Unterbrechung aufweisen.
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Falls- eine Unterbrechung festgestellt wird, so interessiert weiterhin,
in welcher Leitung die Unterbrechung vorhanden ist. Dies kann z. B. mit Hilfe eines
Umschalters erfolgen, der zunächst alle Leitungen einseitig kurzschließt und nacheinander
die einzelnen Adern einschaltet. In Fig. 6 ist der Fall einer zehnfachen Leitung
mit einem zehnpoligen Schalter dargestellt. Die Leitungen b1, ... b10, sind an die
festen Kontakte 1 ... ro des Schalters angel schlossen. Der bewegliche- Schaltarm
ist an die Leitung b10' gelegt. Bei Bewegung des Schaltarmes in Pfeilrichtung wird
nacheinander Leitung b1,, b2, usw. bis blo' mit letzterer kurzgeschlossen. Stellt
man z. B. fest, daß in Schaltstellung 3 die Leitungen Durchgang haben, in Stellung
4 nicht mehr, so weiß man, daß der Fehler in der Leitung b4, liegt und kann das
schadhafte Kabel ersetzen.
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In der Praxis wird man so vorgehen, daß man zunächst den Schalter
in Stellung 10 bringt. Falls Durchgang angezeigt wird, ist diese Prüfung beendet.
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Findet kein Durchgang statt, so schaltet man den Schalter stufenweise
herunter, bis der Durchgangsprüfer (Meßinstrument, Lampe, Klingel od. dgl.) anspricht,
dann ist die vorhergehende Leitung das defekte Kabel.
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Dieses Schalten kann von Hand oder mit Hilfe eines Wählschalters
erfolgen, welcher selbsttätig über alle Kontakte abläuft und im Falle einer Leitungsvertauschung,
z. B. mit Hilfe einer an sich bekannten Relaisanordnung, zum Stillstand kommt und
die Anzeigevorrichtung zum Ansprechen bringt.
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Um auch Vertauschungen von Leitungen anzuzeigen, kann in jeder Leitung
der Prüfschaltung (auf der Rückseite des Kabelbrettes) die Spule eines Meßtransformators
vorgesehen sein. An Hand der Fig. 3 bis 5 sei die Anordnung näher erläutert. Dabei
sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur fünf Einzelleitungen gezeichnet. Mit
a ist in Fig. 3 das im Querschnitt dargestellte Kabelbrett bezeichnet, während die
Anschlußklemmen in Ubereinstimmung mit Fig. 1 die Bezugszeichen b1 ... b5 bzw. b,'...b,'
haben. Der Kern des Transformators ist mit d bezeichnet, er hat die Meßspulen cl
... c5, die in den fünf Leitungen der Prüfschaltung vorgesehen sind.
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Außerdem ist auf dem Transformator d noch eine Spule CM vorgesehen,
die an ein Meßinstrument M angeschlossen ist.
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In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß keine Leitungsvertauschung
vorliegt Hierbei sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, alle Meßspulen c1...
c5 gleichsinnig hintereinandergeschaltet. Legt man zwischen b1 und b5, eine Wechselspannung,
so ist der Ausschlag des Instrumentes M an der Spule CM ein Maximum. Sind jedoch,
wie in Fig. 4 dargestellt, z. B. die Leitungen I und 5 vertauscht, so sind die Meßspulen
c1, C2, C3, c4 kurzgeschlossen, was durch dicke Linien angedeutet ist. Der Transformator
wird in diesem Falle nur über die Wicklung c5 erregt, und außerdem ist diese Erregung
durch die kurzgeschlossenen Spulen c1 ... c4 beeinflußt. Es ist also am Meßinstrument
M ein anderer Ausschlag ablesbar.
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In Fig. 5 ist Leitung 2 mit 3 vertauscht. Wie die dicke Linienführung
andeutet, ist jetzt nur die
Spule c2 kurzgeschlossen, während die
Spulen ct, C3, c4 und c5 im richtigen Sinn in den Leitungszug geschaltet sind. Auch
jetzt wird das Instrument M einen anderen ganz bestimmten Ausschlag anzeigen.
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Das gleiche gilt bei allen anderen Vertauschungen.
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In jedem Fall wird der Ausschlag in charakteristischer Weise von der
Leitungsvertauschung abhängen, so daß bei entsprechender Eichung des Instrumentes
M der Fehler unmittelbar abgelesen werden kann.
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Eine andere vorteilhafte Art der Prüfung besteht darin, das Instrument
L zur Messung der Vertauschung heranzuziehen. Dieses Instrument zeigt bei vertauschungsfreier
Verlegung ein Stromminimum an, wie folgende Tabelle zeigt, die an einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit neun Leitungen aufgenommen wurde:
| Anzeige |
| Zustand am |
| Instrument |
| I. Leitung in Ordnung, keine Vertauschung o,oIA |
| 2. - 1 mit 2 vertauscht .......... 0,04 |
| 3. - 1 - 3 - ........ 0,055 |
| 4. - 1 - 4 - .......... 0,09 |
| 5. - 1 - 5 - 0,I4 |
| 6. - 1 - 6 - .......... 0,22 |
| 7. - 1 - 7 - .......... 0,35 |
| 8. - 1 - 8 - .......... o,58 |
| 9. - 1 - 9 - .......... I,3 |
Bei anderen Vertauschungen treten andere Ausschläge am Instrument L auf. Letzteres
weist infolge der großen Stromunterschiede zweckmäßigerweise mehrere Meßbereiche
auf, so daß eine bequeme und genaue Ablesung möglich ist.
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In Fig. 6 ist eine Anordnung mit zehn Meßspulen cI ... Cx auf dem
Transformatorkernd dargestellt, wie sie sich in der Praxis bewährt hat. In der Prüfschaltung
ist in die Verbindungsleitungen zwischen b1' und b2, b2, und b3 usf. eine zwanzigpolige
Steckerleiste geschaltet, an die die einzelnen Meßspulen CI ... Cx des Transformators
über einen entsprechenden Stecker angeschlossen werden. Diese Stecker sind bereits
in Fig. 1 durch die BezugszeichenS angedeutet. Man kann die einzelnen, in Zehnergruppen
zusammengefaßten Kabelbäume entweder nacheinander an den Transformator schalten
und einzeln prüfen oder an mehrere Meßtransformatoren gleichzeitig anschließen und
gemeinsam prüfen. Freie Anschlüsse (wie im Falle der Leitungen 21 ... 28, bei denen
zwei Verbindungen 29 und 30 nicht existieren), werden durch Kurzschlußverbindungen
im Stecker überbrückt.
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Die Messung wird zweckmäßigerweise zunächst mit Wechselstrom vorgenommen,
um das Transformatorprinzip zur Geltung zu bnngen. Zum Aufsuchen von fehlerhaften
Unterbrechungen, wie z. B.
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Drahtbruch, ist es gleichgültig, ob Wechsel- oder Gleichstrom verwendet
wird. Bei fehlerfreier Leitungsverlegung zeigt also der Leitungsprüfer L an, daß
die Leitungen Durchgang haben, gleichzeitig zeigt das Instrument M den Maximalausschlag
an. Dagegen ist es günstig, zum Aufsuchen von fehlerhaften Lötstellen Gleichstrom
zu verwenden, da man hiermit die an ihnen auftretenden Unterschiede im Spannungsabfall
genauer messen kann als mit Wechselstrom. Es ist daher vorteilhaft, die Prüfung
der Kabelbäume sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom durchzuführen.
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Will man die Prüfung aus besonderen Gründen nur mit Gleichstrom vornehmen,
so kann man an Stelle des Transformators eine Relaisschaltung gemäß Fig. 7 vorsehen.
Hier ist z. B. die Prüfung eines fünfadrigen Kabels dargestellt. In der Prüfschaltung
ist in jeder Leitung die Erregerspule eines Relais R1 ... R5 vorgesehen. Die Arbeitskontakte
R1 a R5 . R5a sind hintereinandergeschaltet und liegen im Stromkreis der z. B. grünen
Anzeigelampe F. Die Ruhestromkontakte Rlb ... R4b der Relais R1 ... R4 liegen im
Stromkreis der Lampen A ... D, die z. B. weiß sind. Der Ruhestromkontakt R5b des
Relais R5 ist als Umschaltkontakt ausgebildet. An die Arbeitsseite sind die Ruhekontakte
Rib ... R,b parallel geschaltet, an der Ruheseite liegt die z. B. rote KontrollampeE.
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Mit G ist ein Kontrollinstrument bezeichnet.
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Legt man mit Hilfe des Schalters T die Relaiskontakte an Spannung
und ist keine Leitung unterbrochen und auch keine Vertauschung erfolgt, so werden
alle Relais erregt; die Arbeitskontakte R1a ... R55 schließen sich, und die grüne
Lampe F leuchtet auf. Gleichzeitig öffnen sich alle Ruhekontakte, so daß keine weitere
Lampe brennen kann.
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Ist dagegen eine Unterbrechung vorhanden, so schließen sich die Arbeitskontakte
nicht und Lampe F erhält keinen Strom. Die Ruhekontakte bleiben alle geschlossen,
es wird aber nur die rote Lampe E mit Strom versorgt, da die Lampen A ... D an der
offenen Seite des Umschaltkontaktes R5b liegen.
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Das Aufleuchten der Lampe E zeigt also Unterbrechung an, deren Ort
z. B. nach dem oben beschriebenen Verfahren aufgesucht werden kann.
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Ist keine Unterbrechung vorhanden, liegt jedoch eine Leitungsvertauschung
vor, so sind ein oder mehrere Relais kurzgeschlossen, die Lampe F erhält keinen
Strom. Der Ruhekontakt R5b schaltet in jedem Falle um, da das Relais R5 direkt an
die Stromquelle geschaltet ist. Die Lampe E leuchtet also ebenfalls nicht auf. Die
Lampen A ... D leuchten einzeln oder in Gruppen auf, je nachdem, welche Vertauschungen
vorliegen. Im einzelnen ergibt sich folgendes: Vertauschung Aufleuchtende von Leitung
Lampen I mit 2 A 2-3 B 3-4 C 4-5 D 1 - 3 A+B 2 - 4 B+C 3 - 5 C+D 1 - 4 A+B+C 2 -
5 B + C + D 1 - 5 A+B+CH-D Man benötigt also bei fünf Leitungen außer der roten
und grünen Kontrollampe noch vier weiße Lampen, bei zehn Leitungen neun weiße Lampen,
allgemein
bei n Leitungen (fl-I) weiße Lampen zur Anzeige der Vertauschung. Die Zahl der inter-(n-i)
essierenden Kombinationen beträgt n 2 I), Mehrfache gleichzeitige Vertauschungen
werden nacheinander aufgefunden und eleminiert.
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Es hat sich gezeigt, daß als Spannungsquelle eine Niederspannungsquelle
(unter 42 Volt) ausreicht, so daß sich nach den VDE-Vorschriften besondere Sicherheitsmaßnahmen
erübrigen.