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Prüfverfahren und -einrichtung für elektrische Schaltelemente reit
vorgeschriebener Toleranz, insbesondere fürWiderstände Für die genaue Messung elektrischer
Schaltelemente, wie Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten u. dgl., sind eine
große Anzahl sehr genauer Meßmethoden bekännt, welche zumeist auf der Grundlage
der Wheatstoneschen Brücke, gegebenenfalls in den für Wechselstrom abgewandelten
Formen, beruhen. Die Aufgabe aller dieser Meßmethoden ist die möglichst genaue Messung
der wirklichen elektrischen Größe des betreffenden Schaltelementes.
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Im Gegensatz hierzu ist das Ziel der Messung nach dem erfindungsgemäßen
Me@verfahren die Feststellung; ob die wirkliche elektrische Größe innerhalb eines
gewissen zugelassenen Toleranzbereiches liegt. Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Meßverfahrens entwickelte Prüfeinrichtung soll zur bequemen Prüfung der betreffenden
Schaltelemente für verschiedene Wertgrößen und Toleranzbereiche benutzt werden können.
Ferner ist die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung zur Prüfung größerer Serien: für
halbautomatischen Betrieb ausgestaltet, d. h. es ist nur noch notwendig, die Schaltelemente
an die Prüfeinrichtung anzulegen, während alle übrigen für das Meßverfahren notwendigen
Schaltungen selbsttätig erfolgen.
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Das Neue der Erfindung besteht darin, daß das zu prüfende Schaltelement
nacheinander in zwei Meßbrücken eingeschaltet wird, von: denen die eine auf den,
unteren und idie andere auf den oberen Grenzwert eingestellt ist, und daß am Brückenausgang
eine Relaisvorrichtung liegt, deren Anspr echvorrichtung wesentlich unterhalb der
für die eigentliche Messung zugelassenen Toleranzen liegt, sowie eine Relaisschaltung,
welche selbsttätig die Umschaltung für die beiden Grenzwertmessungen vornimmt, die
zur Überwachung des Meßvorganges erforderlichen Anzeigevorrichtungen einschaltet
und den, Meßvorgang unterbricht, wenn der Wert des zu untersuchenden Schaltelementes
außerhalb des Toleranzbereiches liegt. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
werden im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung niedergelegten Ausführungsbeispiel
behandelt.
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Bei dem Schaltbild nach Abb. i, das eine Prüfeinrichtung wiedergibt,
die mit Gleichstrom betrieben wird und zur Messung der Ohmschen Widerstände dient,
werden zwei Brücken verwendet, von denen die eine auf den wirklichen Wert der unteren
Grenze, die andere auf den der oberen Grenze durch entsprechende Einstellung der
Vergleichswiderstände eingestellt ist. Wie aus, dem Schaltbild ersichtlich, lassen
sich die beiden Brücken zweckmäßig zu einer Gesamtanordnung vereinigen, wenn man
den in beiden Fällen gleichen Brückenzweig nur einmal aufbaut, die beiden verschiedenen,
für den, Vergleich mit dem oberen und unteren Grenzwert noch benötigten Brückenzweige
zugleich hinzufügt- und das Anzeigeinstrument, im vorliegenden Falle also die Relaisvorrichtung,
nacheinander in den oberen bzw. unteren Brückenzweig schaltet. Die Relaisvorrichtung
wird
zweckmäßig bei der Umschaltung umgepolt, so daß sie `beim Vergleich mit dem unteren
Grenzwert für größere Werte des zu untersuchenden Widerstandes, beim oberen Grenzwert
für geringere Werte deszu untersuchenden Widerstandes in gleichet'. Richtung arbeitet.
Im Falle, daß derWiderstand innerhalb der bestimmten Grenzen liegt, bedeutet dann
das zweimalige gleichgerichtete .arbeiten der Relaisvorrichtung, daß der untersuchte
Widerstand die gewünschte erforderliche Genauigkeit hinsichtlich seines Ohmwertes
hat. Durch entsprechende Einstellung der Brückenwiderstände können Widerstände beliebiger
Größe und mit beliebigem Toleranzbereich untersucht werden.
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Für die betriebsmäßige Messung großer Serien von Widerständet ist
es zweckmäßig, den zu untersuchenden Widerstand für die Prüfung in eine Aufnahmevorrichtung
derart einzulegen, daß der Meßkreis nur beim Niederdrücken des Widerstandes in der
Aufnahmevorrichtung Spannung erhält.
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Zweckmäßig wird zunächst der kleinere, sodann der größere Grenzwert
untersucht. Die Untersuchung des kleinen Grenzwertes an erster Stelle soll verhindern,
daß bei Kurzschluß des Schaltelementes die in der Brücke liegende Torrichtung bei
der Untersuchung des oberen Grenzwertes beschädigt wird. Die Einschaltung der Relaisvorrichtung
in den entsprechenden Meßkreis wird durch Betätigung und nachfolgenden Ausfall je
eines besonderen Relais A, B (Abb. 2) für jede der beiden Messungen vorgenommen
und durch je ein Signalzeichen angezeigt, das zweckmäßig dem entsprechenden Meßbereich
der Anordnung räumlich -zugeordnet ist.
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Durch die Relaisvorrichtung wird ein drittes Relais I( betätigt, welches
den weiteren Ablauf des Prüfvorganges nach jeder der beiden Messungen nur dann freigibt,
wenn das Schaltelement bei der betreffenden Messung als richtig im Sinne der vorstehenden
Ausführungen befunden ist.
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Die zwangsläufige Folge der Messungen wird durch zwei weitere Relais
H, Z gewährleistet, von denen das Relais H als erstes Relais der ganzen Einrichtung
anspricht, das zur ersten Messung erforderliche Relais ,A an Spannung legt und nach
Beendigung der ersten Messung die erneute Einschaltung des RelaisA während des ganzen
weiteren Prüfvorganges verhindert. Das Relais Z sichert den weiteren Ablauf des
Prüfvorganges nach Betätigung und Ausfall des Relais A.
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Erfindungsgemäß besteht die Relaisvorrichtung im wesentlichen aus
einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre, deren, Gitterspannung nahe all der Zündungsgrenze
liegt, so dalt durch den Anzeigestrom Zündung oder Erlöschen der Entladungsröhre
eintritt. Das bereits erwähnte Sperrelais I( wird dann ,in den Anodenkreis der Entladungsröhre
gelegt. Die vorher beschriebene Unterbrechung ':des Fortganges der Prüfung wird
dadurch ',#enntlich, daß die beim Einschalten der Meß--'änordnung in Tätigkeit tretenden
Signalzeichen nicht wieder verschwinden. Ein in die Leitung des Sperrelais eingefügter
Ruhekontakt mit mechanischer, z. B. Druckknopf-' betätigung gestattet in diesem
Falle dessen Abschaltung, um den Prüfvorgang trotzdem weiterführen zu können. Da
die bei den Messungen sich ergebenden Anzeigeströme häufig sehr klein sind, werden
sie zweckmäßigerweise dem Gitter der Relaisröhre verstärkt zugeführt. Hierfür ist
ein direkt gekoppelter Verstärker an sich bekannter Art vorzüglich geeignet.
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Die Arbeitsweise der Meßvorrichtung ist folgende.
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Durch Niederdrücken des zu untersuchenden Widerstandes auf die in
Abb. i mit Meßklammern bezeichneten Kontakte wird einerseits die Spannung an die
Meßanordnung gelegt, andererseits der Stromkreis, in dem das Relais H liegt, geschlossen.
Die Relaisvorrichtung wird durch die Kontakte ao, bo zunächst beispielsweise in
den oberen Kreis gelegt. Gleichzeitig mit den Kontakten ao, bo wird der Kontakt
a, (Abb. i) betätigt, so daß die dem oberen Kreis zugeordnete Signallampe aufleuchtet.
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Liegt der zu untersuchende Widerstand innerhalb des Toleranzbereiches,
so tritt eine Verminderung der Gitterspannung der über den Röhrenverstärker an den
Meßzweig angeschlossenen Relaisröhre ein, so daß diese erlischt. Im Anodenkreis
der Röhre tritt infolgedessen eine Stromunterbrechung ein, und das Sperrelais I<
fällt ab.
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In der Abb.2, die das Schaltbild für die Relais H, A, Z und B wiedergibt,
sind die Kontakte mit kleinen Buchstaben bezeichnet. Ruhekontakte sind dadurch kenntlich
gemacht, daß die Spitzen der Dreiecke an die zugehörige Leitung anstoßen, während
bei den Arbeitskontakten die Dreieckspitzen im Abstand von der -zugehörigen Leitung
dargestellt sind. Eine Ausnahme machen lediglich die in der Betriebsbereitschaft
bereits geschlossenen Arbeitskontakte k1 und k2, bei welchen die Spitzen der Dreiecke
ebenfalls an die Spitzen der zugehörigen Leitungen anstoßen.
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Wenn nun durch Niederdrücken des Widerstandes in die Aufnahmevorrichtung
das Relais H Strom erhält, so fließt auch über den Ruhekontakt lt (Abb. 2)
Strom durch das Relais A. Allerdings öffnet das Relais H kurz darauf den Ruhekontakt
lt, wodurch erneutes
Einschalten des Relais A durch den
Meßklemmenkontakt während des gesamten Ablaufs der Prüfung verhindert wird. Das
Ansprechen des Relais A hat aber zur Folge, daß der Haltekontakt a2 geschlossen
wird. Es ist notwendig, @daß der Kontakt a2 anspricht, bevor der Ruhekontakt h geöffnet
-ist, weil sonst das Relais A keine Spannung behalten würde. Als weitere Folge der
Betätigung des Relais A werden die Arbeitskontakte ao undal geschlossen, die Messung
beginnt, und die zugeordnete Signallampe leuchtet. Gleichzeitig erhält durch den
Arbeitskontakt a3 das Relais Z Spannung, betätigt den Arbeitskontakt z1 und erhält
Spannung über den Arbeitskontakt z1 und den Ruhekontakt b2. Ferner ist durch die
Öffnung des ebenfalls durch das Relais A betätigten Ruhekontaktes a4 dafür gesorgt,
daß das Relais B vorläufig spannungslos bleibt.
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Die Messung für den unteren Grenzwert geht nunmehr vor sich und führt
beim, richtigen Wert des zu untersuchenden Widerstandes in .der bereits besprochenen
Weise zum Abfallen des Relais I( durch Erlöschen der Gasentladungsröhre, wodurch
das Relais, A infolge Öffnen des Arbeitskontaktes k, die Spannung verliert, so daß
nur noch die Relais H und Z an Spannung liegen. Die Kontakte ,ao, ai öffnen sich,
das Relais IC erhält wieder Spannung, und. die zugehörige Signallampe erlischt.
Ferner wird die Spannung für das Relais B durch Schließen des Ruhekontaktes a4 freigegeben.
Mit dem Ansprechen des Relais B, das sich über den Arbeitskontakt b3 selbst hält,
wird durch öffnung des Ruhekontaktes b2 das Relais Z spannungslos, so daß nunmehr
die Relais H und B
Spannung besitzen. Durch Einfügung des Ruhekontaktes
k2 in den Stromweg für das Relais B wird verhindert, daß das Relais B
anspricht,
bevor das Relais 1< wieder arbeitsbereit ist. In gleicher Weise wie zuvor geht
nun auch die zweite Messung vor sich, so daß beim richtigen Wert des Widerstandes
das Relaisi I( wiederum abfällt und zum Schluß nur das Relais H erregt bleibt, da
auch die Arbeitskontakte z2 und b3 inzwischen geöffnet sind. Infolge der Öffnung
des Ruhekontaktes 1a bleibt das Relais A spannungsfrei, und keins 'der übrigen Relais
kommt erneut zum Ansprechen. Der Meßvorgang ist beendet, der Widerstand wird aus
der Aufnahmevorrichtung entfernt, das Relais H verliert seine Spannung und gibt
den Ruhekontakt k frei, so daß beim erneuten Anlegen eines Widerstandes das Relais.
A wieder Spannung erhält und der Vorgang von neuem beginnen kann. Bei Fehlwerten
des Widerstandes bleiben die Signallampen hell, ohne zu erlöschen; durch Betätigung
des bereits erwähnten Druckknopfes kann in diesem Fall. der Anodenstromkreis, der
Relaisröhre unterbrochen und der Fortgang der Prüfung erzwungen werden.
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In Abb.3 der Zeichnung ist der Ablauf . der einzelnen Schaltvorgänge
schaubildlich in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
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Sofern man verschieden verzögerte Relais benutzt, kann man selbstverständlich
unter sonst gleichen Gesichtspunkten die Ausbildung der Relaisschaltung anders gestalten.
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In gleicher Weise wie das Meßverfahren ist auch das selbsttätige Arbeiten
der Einrichtung und die Verwendung der Ga_sentladungsröhre weder auf die Messung
von Widerständen noch auf die Benutzung von Brücken oder die Verwendung von Gleichstrom
beschränkt, vielmehr können auch Induktivitäten und Kapazitäten, beispielsweise
mittels der dazu entwickelten bekannten Wechstrombrückenmeßmethoden nach den Grundsätzen
der Erfindung zur selbsttätigen Prüfung ausgestaltet werden.