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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Fehlererkennung in Verkabelungen, insbesondere
von Luftfahrzeugen.
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Fehler elektrisch leitender Verbindungen
von Verkabelungen insbesondere von Luftfahrzeugen oder älhnlichen
Maschinen können
während
folgender Phasen auftreten:
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- – während der
Herstellung, z. B. durch Materialfehler, Montagefehler usw.
- – während der
Installation, z. B. durch Isolationsbeschädigung, Leiterbeschädigung usw.
- – während des
Betriebs, z. B. durch eine Verringerung der Leitfähigkeit
in den Verbindungen, usw.
- – während der
Wartung, beispielsweise durch Materialfehler, Montagefehler, Isolationsbeschädigung,
Leiterbeschädigung,
usw.
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Grundlage für das Prüfen elektrisch leitender Verbindungen
von Verkabelungen in der Luftfahrt während der Herstellung und der
Installation ist die DIN EN 2283. Gegenstand der Stromdurchgangsprüfung sind
Kurzschlüsse
zwischen jeweils zwei Adern sowie zwischen Adern und Masseverbindungen,
Unterbrechungen und Fehlbelegungen von Adern sowie die Durchgangswiderstände aller
Adern.
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Grundlage für das Prüfen elektrisch leitender Verbindungen
von Verkabelungen in der Luftfahrt während der Wartung und Instandhaltung
ist das Wartungshandbuch des jeweiligen Luftfahrzeug-Herstellers.
Dieses schreibt meist nur eine allgemeine äußere Sichtprüfung der
eingebauten elektrisch leitenden Verbindungen vor.
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US
4,224,690 offenbart eine Vorrichtung zur Fehlererkennung
in Verkabelungen, mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Mess-Signalen
in zu prüfenden
elektrisch leitende Verbindungen mittels einer ersten und zweiten
Mess-Signalleitung, einer Prüfeinrichtung
zum Prüfen
einer an einer zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindung anliegenden Gleichstromspannung
in Zweileiter-Messtechnik, einer ersten Multiplexeinrichtung zum
Multiplexen der Mess-Signalleitungen nacheinander auf eine Anzahl von
zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen und einer Steuerungseinrichtung
zur Steuerung der Prüfung
und Verarbeitung der Messergebnisse.
DE 196 04 624 C2 offenbart eine Prüfeinrichtung
für mehradrige
Kabelverbindungen.
US 5,414,343 offenbart
ein permament installiertes Verkabelungssystem mit einer integrierten
Multikabel-Testeinrichtung.
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Die vorliegende Erfindung hat sich
zum Ziel gesetzt, eine einfache und möglichst flexibel einsetzbare.
Vorrichtung zur Fehlererkennung in Verkabelungen, insbesondere während der
Wartung und Instandhaltung, bereitzustellen, die auf der Grundlage der
Beurteilung der Leitfähigkeit
in zuverlässiger
Weise zum Zeitpunkt der Messung tatsächlich vorhandene Fehler erkennt
und ein frühzeitiges
Erkennen potentieller Fehlerquellen ermöglicht.
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Die obige Aufgabe wird durch eine
Vorrichtung zur Fehlererkennung in Verkabelungen, gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fehlererkennung
in Verkabelungen kann herstellerseitig verwendet werden, um vor
der Auslieferung beispielsweise von Luftfahrzeugen die elektrischen
Verbindungen auf fertigungs- und installationsbedingte Fehler zu
prüfen.
Aus vorherigen Messungen jeweils gewonnene Werte können gespeichert
und als Vergleichsgrößen für nachfolgende
Messungen herangezogen werden.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch von Betreibern und Instandhaltern von Luftfahrzeugen während der
Wartung und Instandhaltung eingesetzt werden, um die elektrischen
Verbindungen auf betrieblich bedingte Fehler zu prüfen. Aus
vorherigen Messungen jeweils gewonnene Werte können gespeichert und als Vergleichsgrößen für nachfolgende
Messungen herangezogen werden.
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Die Multiplexeinrichtung ermöglicht ein
rasches und flexibles Messen und Prüfen auch einer großen Anzahl
von zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen in zuverlässiger Weise. Insbesondere ist
die Anzahl der Messleitungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sehr gering. Weiterhin ist ein hoher Grad an Automatisierung und
automatischer Abwicklung des Prüfens
und Messens der elektrisch leitenden Verbindungen möglich. Weitere
Vorteile sind die einfache Erweiterbarkeit, die einfache Handhabung
und die niedrigen Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Verbindung der erfindungsgemäß eingesetzten
Multiplexeinrichtung mit der Vierleiter-Messtechnik ist insbesondere
hinsichtlich des geringen konstruktiven Aufwands und der hohen erzielten
Genauigkeit besonders vorteilhaft.
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Vorteilhafterweise sind die erste
Messsignalleitung und die erste Messspannungsleitung mit der ersten
Multiplexeinrichtung und die zweite Messsignalleitung und die zweite
Messspannungsleitung mit einer zweiten Multiplexeinrichtung verbunden,
wobei die erste und die zweite Multiplexeinrichtung durch die Steuerungseinrichtung
dergestalt angesteuert sind, dass die Kontakte einer zu prüfenden elektrisch leitenden
Verbindung jeweils synchron von der ersten und der zweite Messsignalleitung
und der ersten und zweiten Messspannungsleitung kontaktiert werden.
Durch den Einsatz von zwei (oder auch mehr) Multiplexeinrichtungen
kann die Flexibilität
beim Prüfen
und Messen elektrisch leitender Verbindungen stark erhöht werden,
insbesondere wenn die zwei Kontaktstellen einer zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindung weit auseinander liegen. Die beiden Multiplexeinrichtungen
können
dabei separate Einheiten und mittels Kabeln mit der Zentraleinheit
verbunden sein. Alternativ kann auch eine der Multiplexeinrichtungen
in der Zentraleinheit enthalten sein und die andere Multiplexeinrichtung
kann mittels Kabeln als separate Einheit vorgesehen sein. Hierdurch ergeben
sich sehr flexible Einsatzmöglichkeiten.
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Vorteilhafterweise umfassen die erste
und die zweite Multiplexeinrichtung jeweils eine erste Messsignal-Schalteinrichtung
zum Multiplexen der ersten bzw. zweiten Messsignalleitung auf die
Kontakte einer Anzahl zu prüfender
elektrisch leitender Verbindungen und eine erste Messspannungs-Schalteinrichtung
zum Multiplexen der ersten bzw. zweiten Messspannungsleitung auf
die Kontakte zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen. Durch diesen Aufbau wird in einfacher
Weise ein rasches aufeinanderfolgendes Prüfen elektrisch leitender Verbindungen
mittels Vierleiter-Technik
ermöglicht.
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Die Steuerungseinrichtung kann das
Messen und Prüfen
der elektrischen Verbindungen dergestalt steuern, dass zuerst alle
angeschlossenen elektrischen Verbindungen mittels einer Stromdurchgangsprüfung zur
Erkennung offensichtlicher Fehler geprüft werden.
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Erst nach einer erfolgreichen Stromdurchgangsprüfung kann
die genaue Widerstandsmessung der Verbindungen zur Erkennung potentieller Fehlerquellen
erfolgen.
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Nach einer erfolgreichen Stromdurchgangsprüfung und
zwischen zwei Widerstandsmessungen kann eine Prüfung der Belastbarkeit der
elektrischen Verbindungen zur Erkennung weiterer potentieller Fehlerquellen
erfolgen.
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Gegenstand der genauen Widerstandsmessung
sind folgende potentielle Fehlerquellen
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- a) Bruchstellen aufgrund hohen Widerstandswertes
bei
- – Verengung
des Leiterquerschnitts durch mechanische Beanspruchung
- – Verengung
des Leiterquerschnitts durch Korrosion
- – Produktionsfehlern
- – Reparaturfehlern
- b) Kontaktfehler aufgrund hohen Widerstandswertes bei
- – chemischer
Veränderung
der Kontakte wie Korrosion
- – Verschmutzung,
Verölung
- c) Kurzschlüsse
aufgrund niederen Widerstandswertes bei
- – chemischer
Einwirkung wie z.B. Öle
auf die Isolation
- – kondensierende
Flüssigkeiten
vor allem mit Verbindung von Salzen bei Beschädigung der Isolation
- d) Verifikation der Sollwerte nach Reparaturarbeiten
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Gegenstand der Belastungsprüfung sind:
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- – Verifikation
der nominalen Belastbarkeit von Leitern
- – Verifikation
der nominalen Belastbarkeit von Steckverbindern
- – Verifikation
der nominalen Belastbarkeit von Bauteilen der Verkabelung
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Dieses mehrstufige Vorgehen ermöglicht in einfacher,
aber rascher und zuverlässiger
Weise die Prüfung
elektrischer Verbindungen.
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Die vorliegende Verbindung wird in
der folgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen in Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen
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- 1 ein schematisches
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfungen und Messen
elektrischer Verbindungen und
- 2 ein schematisches
Blockschaltbild der Zentraleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
Fehlererkennung in Verkabelungen, d. h. in Verkabelungen enthaltenen
elektrisch leitenden Verbindungen 5 (5a, 5b, 5c, 5d,
..., 5m) dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst
eine Zentraleinheit 2 sowie eine erste Multiplexeinrichtung 3 und
einer zweite Multiplexeinrichtung 4. Ein Ausführungsbeispiel
der Zentraleinheit 2 ist in 2 schematisch
dargestellt.
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Die Zentraleinheit 2 umfasst
eine Steuerungseinrichtung 6, beispielsweise einen Mikrorechner,
der auf einem Mikrokontroller basiert, die zu prüfende elektrisch leitende Verbindungen 5 einer
Verkabelung auswählt,
die Prüfung-
und Messvorgänge steuert
und die Messergebnisse verarbeitet und abspeichert. Zur Speicherung
der Messergebnisse und von Sollwerten, die für das Prüfen und Messen der elektrisch
leitenden Verbindungen notwendig sind, ist ein Speicher vorhanden.
Der Speicher ist in 2 nicht
dargestellt und kann beispielsweise Teil der Steuerungseinrichtung 6 sein.
Weiterhin umfasst die Zentraleinheit 2 eine Messeinrichtung 7 zum
Messen der an den zu prüfenden
elektrischen Verbindungen 5 abfallenden Gleichstromspannungen
in Vierleiter-Messtechnik. Die Zentraleinheit 2 weist einen
internen Bus 11 auf, der die Elemente der Zentraleinheit 2 miteinander
verbindet. Über
den Bus 11 übergibt
die Messeinrichtung 7 Messsignale an die Steuerungseinrichtung 6 zur
weiteren Verarbeitung.
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Die Zentraleinheit 2 weist
weiterhin eine Messsignal-Einrichtung 8 zum Bereitstellen
von Messsignalen in den zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen 5 auf. Die Messsignale
sind beispielsweise ein konstanter Gleichstrom. Die Messsignal-Einrichtung 8 ist
ebenfalls über
den Bus 11 mit den weiteren Elementen der Zentraleinheit 2 verbunden.
Die Messsignale werden von der Messsignal-Einrichtung 8 über eine
erste Messsignalleitung 18a und einer zweiten Messsignalleitung 18b der
ersten Multiplexeinrichtung 3 und der zweiten Multiplexeinrichtung 4 zugeführt. Dabei
ist zwischen der Messsignal-Einrichtung 8 und der Verzweigung
in den Messsignalleitungen 18a und 18b zu den
beiden Multiplexeinrichtung 3 bzw. 4 eine Schalteinrichtung 9 angeordnet,
die die beiden Messsignalleitungen 18a und 18b mit
einem externen Anschluss 22 verbinden kann, sodass externe
Messsignale den Multiplexeinrichtungen 3 und 4 zugeführt werden
können.
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Die Messeinrichtung 7 ist
durch eine erste Messspannungsleitung 19a und eine zweite
Messspannungsleitung 19b mit den beiden Multiplexeinrichtungen 3 und 4 verbunden.
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Die erste Multiplexeinrichtung 3 weist
eine erste Steuereinrichtung 23 mit einem Bus-Treiber und die zweite
Multiplexeinrichtung 4 weist eine zweite Steuereinrichtung 24 mit
einem Bus-Treiber auf. Die erste und die zweite Steuereinrichtung 23 bzw. 24 werden
von einer Bus-Steuerung 10 in der Zentraleinheit 2 über eine
erste Steuerleitung 20a und eine zweite Steuerleitung 20b angesteuert.
Die Bus-Steuerung 10 der Zentraleinheit 2 ist
mit dem internen Bus 11 und somit mit den weiteren Elementen der
Zentraleinheit 2 verbunden. Der interne Bus 11 ist weiterhin
mit einem Anschluss 16 für den Anschluss externer Geräte versehen.
Weiterhin ist der Bus 11 mit einer Eingabe-Ausgabe-Einheit 15 verbunden, die
ebenfalls einen Anschluss 17, der beispielsweise als Kommunikationsschnittstelle
zur Kommunikation mit externen Geräten, wie beispielsweise einem Computer,
ausgestattet ist. Die Kommunikationsschnittstelle kann dabei auch
als Netzwerkverbindung ausgelegt sein.
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Die Zentraleinheit 2 umfasst
weiterhin eine Akkumulator-Einheit 12 zur Spannungs- bzw. Stromversorgung
der Elemente der Zentraleinheit 2. Die Akkumulator-Einheit 12 ist
mit einer Ladeeinheit 13 verbunden, die von einem Netzteil 14 gespeist
wird.
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Neben der Messeinheit 7,
die zur Messung von zu Prüfungenden
elektrischen Verbindungen 5 in Vierleiter-Technik ausgelegt
ist, kann die Zentraleinheit 2 eine weitere optionale Messeinheit
zum Durchführen
von Isolationsmessungen mittels Hochspannung aufweisen. Diese optionale
Messeinheit kann entweder über
die beiden Messsignalleitungen 18a und 18b mit
den Multiplexern 3 und 4 verbunden sein, oder
durch separate Leitungen.
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Die Messsignal-Einrichtung 8 ist
eine einstellbare bzw. regelbare Spannungs- oder Stromquelle, um
die jeweils notwendigen Messsignale an die zu prüfenden elektrisch leitenden
Verbindungen 5 zuzuführen.
Die Stromrichtung ist umkehrbar.
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Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
die autarke und unabhängige
Einsetzbarkeit von Spannungs- oder Stromquellen. Durch den Akkumulator 12 kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 flexibel
und unabhängig
vom Stromnetz an beliebigen Orten eingesetzt werden. Dabei kann
die in der Zentraleinheit 2 integrierte Steuerungseinrichtung 6 bereits
alle notwendigen Funktionen zur Verarbeitung und Aufbereitung sowie Darstellung
(Bildschirm oder dergleichen) der Messergebnisse aufweisen. Alternativ
kann die Steuerungseinrichtung 6 lediglich die für eine autarke
Messung erforderlichen Grundfunktionen aufweisen, wobei eine weitergehende
Verarbeitung durch separat an den Bus 11 anschließbare Geräte, wie
z. B. Computer, erfolgt.
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Wie bereits oben erwähnt, umfassen
die Multiplexeinrichtung 3 und 4 jeweils eine
Steuereinrichtung 23 bzw. 24 zur Steuerung der
Multiplex-Vorgänge
und insbesondere zum Schalten der Messsignalleitungen 18a und 18b sowie
der Messspannungsleitungen 19a und 19b auf die
zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen 5. Die beiden Multiplexeinrichtungen 3 und 4 sind
weiterhin über
eine Spannungsversorgungsleitung 21 mit dem Akkumulator 12 der
Zentraleinheit 2 verbunden.
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Weiterhin weist die erste Multiplexeinrichtung 3 eine
erste Messspannungs-Schalteinrichtung 25 mit
einem bidirektionalen Treiber auf, die mit der ersten Messspannungsleitung 19a verbunden
ist. Die Messspannungs-Schalteinrichtung 25 schaltet die Messsignalleitung 19a nacheinander
auf eine Anzahl von Ausgangsleitungen 33, die jeweils mit
einer zu Prüfungenden
elektrischen Verbindung verbunden werden können. Die Ausgangsleitungen 33 können dabei
beispielsweise durch abnehmbare Kabel oder dergleichen gebildet
sein.
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Die erste Multiplexeinrichtung 3 umfasst
weiterhin eine erste Messsignal-Schalteinrichtung 26, die
mit der ersten Messsignalleitung 18a verbunden ist und
eine Anzahl von Ausgangsleitungen 34 aufweist. Die erste
Messspannungs-Schalteinrichtung 26 umfasst einen bidirektionalen
Treiber und schaltet die erste Messsignalleitung 18a nacheinander
auf eine Anzahl von zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen 5, die jeweils mit einer
Ausgangsleitung 34 verbunden sind. Wie in 1 zu erkennen ist, sind jeweils eine
Ausgangsleitung 33 der ersten Messspannungs-Einrichtung 25 und
eine Ausgangsleitung 34 der Messsignal-Schalteinrichtung 26 zusammengeführt, um
eine Kontaktstelle einer zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindung 5 gemeinsam zu kontaktieren.
Hierdurch wird eine Messung in Vierleiter-Technik ermöglicht.
Die Ausgangsleitungen 33 und die Ausgangsleitungen 34 können beispielsweise
in einem gemeinsamen, von der ersten Multiplexeinrichtung 3 trennbaren
Kabel geführt
sein. Die Messpunkte des Prüfgegenstands,
z. B. eines Luftfahrzeugs, d. h. die Kontaktpunkte der zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindungen 5, werden an entsprechenden Kontaktstellen,
meistens fest eingebauten Buchsen, mittels entsprechenden Kontaktierungsvorrichtung,
z. B. Steckern oder Klemmen, die an den Ausgangsleitungen 33 und 34 lose
oder fest angebracht sind, kontaktiert. Die Ausgangsleitungen 33 und 34 können getrennt
oder gemeinsam in einem Kabel geführt sein. Dabei kann jeweils
eine Ausgangsleitung 33 und eine Ausgangsleitung 34 in
einem Kabel geführt
sein oder jeweils mehrere Ausgangsleitungen können in einem Kabel enthalten sein,
um Material, Gewicht und Kosten zu minimieren und die Handhabung
zu vereinfachen.
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Die Multiplexeinrichtung 3 kann,
wie in 1 dargestellt,
eine weitere Messspannungs-Schalteinrichtung 27 aufweisen,
die mit der zweiten Messspannungsleitung 19b verbunden
ist. Weiterhin weist die dritte Multiplexeinrichtung 3 eine
zweite Messsignal-Schalteinrichtung 28 auf, die mit der
zweiten Messsignalleitung 18b verbunden ist. Die zweite Messspannungs-Schalteinrichtung 27 ist
identisch aufgebaut und funktioniert genauso wie die erste Messspannungs-Schalteinrichtung 25.
Die zweite Messsignal-Schalteinrichtung 28 ist genauso
aufgebaut und funktioniert identisch wie die erste Messsignal-Schalteinrichtung 26.
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Die zweite Multiplexeinrichtung 4 umfasst eine
erste Messspannungs-Schalteinrichtung 29, die einen bidirektionalen
Treiber umfasst und mit der zweiten Messspannungsleitung 19b verbunden
ist. Die erste Messspannungs-Schalteinrichtung 29 multiplext
die zweite Messspannungsleitung 19b auf eine Anzahl von
Ausgagsleitungen 39. Die zweite Multiplexeinrichtung 4 umfasst
weiterhin eine erste Messsignal-Schalteinrichtung 30, die
einen bidirektionalen Treiber aufweist und mit der zweiten Messsignalleitung 18b verbunden
ist. Die erste Messsignal-Schalteinrichtung 30 multiplext
die zweite Messsignalleitung 18b auf eine Anzahl von Ausgangsleitungen 36.
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Jede der Ausgangsleitungen 35 ist
mit einer der Ausgangsleitung 36 paarweise zusammengeführt, sodass
in Zusammenarbeit mit der ersten Messspannungs-Schalteinrichtung 25 und der
zweiten Messsignal-Schalteinrichtung 26 der ersten Multiplexeinrichtung 3 eine
Vierleiter-Messung der zu Prüfungenden
elektrischen Verbindungen 5 möglich ist. Für den Aufbau
und die Funktion der Ausgangsleitungen 35 und 36 gelten
die obigen Ausführungen für die Ausgangsleitungen 33 und 34.
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Die zweite Multiplexeinrichtung 4 umfasst weiterhin
eine zweite Messspannungs-Schalteinrichtung 31,
die mit der ersten Messspannungsleitung 19a verbunden ist.
Weiterhin umfasst die zweite Multiplexeinrichtung 4 eine
zweite Messsignal-Schalteinrichtung 32,
die mit der ersten Messsignalleitung 18a verbunden ist.
Die zweiten Messspannungs-Schalteinrichtungen 27 und 31 und
die zweiten Messsignal-Schalteinrichtungen 28 und 32 arbeiten
auf die gleiche Art und Weise zusammen und haben den gleichen Aufbau
wie die ersten Messspannungs-Schalteinrichtungen 25 bzw. 29 und
die zweiten Messsignal-Schalteinrichtungen bzw. 30. Hierdurch
ist ein paralleles Prüfungen
und Messen mehrerer elektrisch leitender Verbindungen 5 ermöglicht. Über die
Steuerungseinrichtung 6, die Steuereinrichtung 10 und
die Steuereinrichtungen 23 und 24 werden die Messspannungs-Schalteinrichtungen 25, 29, 27, 31 und
die Messsignal-Schalteinrichtungen 26, 30, 28, 32 dergestalt
angesteuert, dass die jeweils zugeordnete Anzahl zu prüfender elektrisch
leitender Verbindungen nacheinander geprüft und gemessen werden. Die
Multiplexeinrichtungen 3 und 4 können dabei
so angesteuert werden, dass jede der Messsignalleitungen 18a, 18b und
jede der Messspannungsleitungen 19a, 19b elektrisch
mit jeder der zu prüfenden
elektrischen Kontaktstellen 5 verbunden wird. Über die
Messsignalleitungen 18a, 18b wird im Fall einer
Vierleiter-Messung eine jeweils definierte Stromstärke an der
jeweils zu prüfenden
elektrischen Verbindung angelegt. Über die Messsignalleitungen 18a, 18b kann
weiterhin im Fall eines an die Zentraleinheit 2 angeschlossenen
externen Zusatzmoduls das Messsignal des Zusatzmoduls, wie z. B.
eine Wechselspannung, eine Hochspannung eine entsprechende Dimensionierung
oder dergleichen angelegt werden. Bei einer Vierleiter-Messung wird über die
Messspannungsleitungen 19a, 19b die an der jeweils
zu prüfenden
elektrischen Verbindung 5 abfallende Spannung der Messeinrichtung 7 der
Zentraleinheit 2 zugeführt.
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Die erste und die zweite Multiplexeinrichtung 3 und 4 können optional
auch als Steckkarten direkt in der Zentraleinheit 2 angeordnet
sein. Alternativ kann eine der Multiplexeinrichtung 3 bzw. 4 in
der Zentraleinheit 2 angeordnet sein, und die andere kann
separat mittels Kabelsträngen
beliebiger Länge anschließbar sein.
Weiterhin können
zusätzliche
Multiplexeinrichtungen vorgesehen sein, die ebenfalls über die
Messsignalleitungen 18a, 18b, die Messspannungsleitungen 19a, 19b und
die Steuerleitungen 20a, 20b mit der Zentraleinheit 2 verbunden
sind. Generell sind die Multiplexeinrichtungen 3, 4 kaskadierbar,
d.h. jede Multiplexeinrichtung 3, 4 ist mittels einer
Selektionsnummer über
die ansonsten transparente Steuerleitung 20a, 20b einzeln
adressierbar und steuerbar.
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Die Steuerungseinrichtung 6 steuert
das Prüfen
und Messen der elektrisch leitenden Verbindungen 5 dergestalt,
dass zuerst eine Stromdurchgangsprüfung zur Erkennung offensichtlicher
Fehler durchgeführt
wird, woraufhin eine genaue Widerstandsmessung zur Erkennung potentieller
Fehlerquellen erfolgt. Die Prüfung
des Stromdurchganges durch jede der zu prüfenden elektrisch leitenden
Verbindungen, die mit den Multiplexeinrichtungen 3, 4 (und
ggf. weiteren Multiplexeinrichtungen) verbunden sind, erfolgt gemäß dergestalt,
dass Kurzschlüsse
zwischen jeweils zwei Adern, Kurzschlüsse zwischen Adern und Masseverbindungen,
Unterbrechungen von Adern und Fehlbelegungen von Adern geprüft werden.
Bei der Unterbrechungsmessung wird geprüft, ob über die Messsignalleitungen 18a und
die Multiplexeinrichtungen 3, 4 sowie die zu prüfende elektrisch
leitende Verbindung 5 eine ohmsche Verbindung besteht. Bei der Kurzschluss-
und der Belegungsmessung handelt es sich ebenfalls um Durchgangsmessungen,
wobei jedoch nicht korrespondierende elektrisch leitende Verbindungen 5 geprüft werden.
Die Stromdurchgangsprüfung
erfolgt dabei mit einer von der Messsignaleinrichtung 8 bereitgestellte
Gleichspannung, wobei die Stromrichtung geändert werden kann. Die Messeinrichtung 7 selektiert
die an der jeweils gemessenen elektrischen Verbindung 5 abfallende
Spannung und leitet ein entsprechendes Messergebnis an die Steuerungseinrichtung 6 weiter.
Diese berechnet einen Durchgangswiderstand und vergleicht ihm mit
einem einstellbaren oder vorgegebenen Sollwert. Beispielsweise werden
Durchgangswiderstände
von weniger als 1 kOHM als ohmsche Verbindung, und solche von mehr
als 1 kOHM als Unterbrechung interpretiert. Die Stromdurchgangsprüfung kann
entweder manuell oder automatisch erfolgen. Bei der automatischen Stromdurchgangsprüfung wird
jede elektrische Verbindung 5 nacheinander automatisch
geprüft
und beim Auftreten eines Fehlers wird der Prüfungsablauf unterbrochen, bis
der Fehler beseitigt ist. Beim manuellen Prüfungverfahren wird jeweils
eine zu prüfende
elektrisch leitende Verbindung 5 geprüft und danach unterbrochen,
bis die Prüfung
einer weiteren zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindung 5 manuell ausgelöst wird.
Tritt ein Fehler auf, so wird das dem Benutzer signalisiert. Erst
wenn der Fehler beseitigt ist, kann eine weitere Prüfung einer
zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindung 5 durchgeführt werden.
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Nur wenn alle zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindungen 5 bei der Stromdurchgangsprüfung erfolgreich
geprüft
wurden oder im Rahmen der Stromdurchgangsprüfung Fehler erkannt und erfolgreich
operiert wurden, wird die darauffolgende Widerstandsmessung, eine
genaue Messung der Widerstände
der zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen 5, zur Erkennung potentieller
Fehlerquellen durchgeführt. Über die
genaue Widerstandsmessung werden verschiedene Zustandsparameter
der zu prüfenden
elektrischen Verbindungen 5 erfasst. Die Messung wird mit
Gleichspannung durchgeführt,
die von der Messsignal-Einrichtung 8 bereitgestellt wird. Die
Stromrichtung kann geändert
werden. Die Stromstärke
kann während
der Messung geändert
werden, wobei als Maximalwert die Nennstromstärke des Prüflings, d.h. der zu prüfenden elektrischen
Verbindung 5 gilt. Die Widerstandsmessung wird dabei mittels
Zweileiter-Technik und/oder Vierleiter-Technik durchgeführt. Der
genaue Widerstand einer zu prüfenden
elektrischen Verbindung wird dabei ermittelt, indem diese für eine einstellbare
Zeitdauer, beispielsweise 1,5 Sekunden, mit einem einstellbarem
Strom, beispielsweise 2A, belastet und der Spannungsfall entlang
der zu prüfenden
Verbindung 5 kurz vor dem Ende des Messzeitraums gemessen
wird. Bei einer Messung in Vierleiter-Technik werden die Beiträge der Zuleitungskabel
und -elemente eliminiert. Verschiedene Sollwerte, d.h. individuelle
Widerstandswerte, werden schaltungstechnisch oder softwaretechnisch
eingestellt und in der Steuerungseinrichtung 6 mit den
aus den Messergebnissen von der Messeinrichtung 7 ermittelten
Widerstandswerten verglichen. Als Sollwerte können dabei beispielsweise die
Widerstandswerte identischer Verbindungen, Basisangaben des Herstellers,
periodisch erfasste Angaben des Betreibers oder periodisch erfasste
Angaben des Instandhalters verwendet werden. Die erzielten Messergebnisse
sind: Widerstandswert im Toleranzbereich, Widerstandswert im erhöhten Bereich oder
Widerstandswert im zu niedrigen Bereich.
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Durch den Vergleich mit gespeicherten
historischen Widerstandswerten sind Prognosen über die Funktionsfähigkeit
der geprüften
elektrischen Verbindungen möglich.
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Die genaue Widerstandsmessung kann ebenfalls
entweder manuell oder automatisch erfolgen. Bei der manuellen Widerstandsmessung
wird nach dem Messen jeder zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindung 5 auf die manuelle Auslösung des nächsten Messschrittes
durch den Benutzer gewartet. Bei der automatischen Widerstandsmessung werden
die an die Multiplexeinrichtungen 3 und 4 angeschlossenen
zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen 5 automatisch nacheinander
geprüft.
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Nach der Stromdurchgangsprüfung und
zwischen zwei Widerstandsmessungen kann optional ein zusätzlicher
Prüfschritt
durchgeführt
werden, nämlich
die Prüfung
der Belastbarkeit der Verkabelung und der Bauelemente der zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindungen 5 zur Erkennung weiterer potentieller
Fehlerquellen. Hierbei wird die Belastbarkeit der zu prüfenden elektrisch
leitenden Verbindungen mit einer Stromstärke geprüft, die auf den bei der Stromdurchgangsprüfung ermittelten
Daten basiert. Dabei können
die Parameter Stromstärke, Stromrichtung,
Belastungsdauer und Wiederholungsintervall entsprechend variiert
werden. Die Prüfung
wird mit einer Gleichspannung durchgeführt, wobei die maximale Stromstärke die
Nennstromstärke
nicht überschreiten
darf.
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Es ist an dieser Stelle anzumerken,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
sowie die verschiedenen Mess- und Prüfmodi für jede in größeren Geräten bzw.
Einheiten verlegte Verkabelung im gleichen Umfang und in gleicher
Weise angewendet werden kann.
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Weiterhin ist es unerheblich, ob
die zu prüfenden
elektrischen Leitungen bzw. Verbindungen Signal-, Koaxial-, und/oder
Versorgungsleitungen sind.
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Bei den erfindungsgemäßen Prüfung- und Messschritten
sind Leitungsschirme, Leistungen und Masseverbindungen wie Leitungen
bzw. elektrische leitende Verbindungen zu behandeln. Weiterhin sind in
die Prüfung
der elektrisch leitenden Verbindungen elektrische Bauelemente wie
Steckverbinder, Verteiler, Schalter und Schutzschalter so weit wie
möglich einbezogen.
Die Verkabelung der zu prüfenden
elektrisch leitenden Verbindungen kann sowohl als „1:1 Verkabelung" als auch als „1:n Verkabelung" ausgelegt sein.
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Wie bereits oben erwähnt, werden
bei der Stromdurchgangsmessung und der genauen Widerstandsmessung
durch die Steuerungseinrichtung 6 Sollwerte herangezogen,
mit denen die ermittelten Widerstandsdaten verglichen werden. Derartige
Sollwerte können
nicht nur als Vergleich mit ermittelten Messdaten herangezogen werden,
sondern auch als Steuerparameter oder Eingangsgrößen für die Einstellung der Messsignale
in der Messsignal-Einrichtung 8 benutzt werden. In dieser
allgemeinen Funktion werden die Sollwerte daher im folgenden als Stromflussdaten
bezeichnet. Stromflussdaten sind diejenigen Daten, die für die Messung/Prüfung durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 als
Steuerparameter Eingangsgrößen und/oder
Vergleichswerte verwendet werden. Die Stromflussdaten können auf verschiedene
Weise bereitgestellt werden, nämlich durch
manuelle Eingabe, durch einen Schaltungsäquivalenzplan, durch eine externe
Definitionsdatenbank, durch Hersteller spezifischer Daten, durch
Referenzmessungen oder durch empirisch ermittelte Daten. Die Stromflussdaten
entstammen dabei komplett einem Quellentyp oder einer Kombination
mehrerer Quellentypen. Die Stromflussdaten enthalten eine abstrahierte
Sicht auf die Schaltpläne
der zu Prüfungenden
elektrischen Verbindungen 5 und die entsprechenden Bauelemente.
Der Bereich der Abstraktionsebene variiert dabei von schaltungstechnisch
und parameterbezogen identisch bis hin zur Reduzierung auf die zu
verwendeten Verbindungspunkte für
die zu Prüfungenden
elektrischen Verbindungen 5 ohne Angabe von Beziehungen
zwischen den Verbindungspunkten. Zu berücksichtigen sind dabei die
Verfügbarkeit
der Daten, die Ausbaustufe des Messsystems, d.h. Spezifika des jeweiligen Messgeräts sowie
die Zielsetzung des Messvorgangs. Folgende Abstraktionsebenen können priorisiert
werden: Reduzierung auf die Verbindungspunkte zur Erstellung eines
Schaltungsäquivalenzplans bzw.
Stromflussdaten durch das Messgerät, und Angabe von Messpunkten,
maximaler Stromstärke, Stromrichtung,
unidirektional/bidirektional, dauernde Belastung, Sollwert.
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Aus den ermittelten Stromflussdaten
können Schaltungsäquivalenzpläne erstellt
bzw. Schaltungsäquivalenzpläne können zur
Erzeugung von Stromtussdaten herangezogen werden. Die Stromflussdaten
und/oder die Schaltungsäquivalenzpläne können dabei
in der Steuerungseinrichtung 6 oder auch an einem externen,
mit der Zentraleinheit 2 verbundenem Gerät gespeichert
sein und zur jeweiligen Messung verwendet werden.
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Ein Schaltungsäquivalenzplan ist als Ersatzschaltbild
zu verstehen, das ausgehend vom Hersteller spezifischen Schaltplan
als eine für
diese Messaufgaben äquivalentes
Schaltbild in reduzierter Form zu betrachten ist. Als Beispiel ist
es im Gegensatz zum Schaltplan eines Herstellers in einem Schaltungsäquivalenzplan
unerheblich, ob in einer Verbindung zwischen Messpunkten die Steuerspule
eines Relais liegt, da, obwohl der Gesamt-Widerstand gemessen wird,
keine spezifischen Eigenschaften der Spule oder des Relais gemessen
werden. Das Relais wird deshalb ersatzweise gleich einer Leitungsverbindung
dargestellt. Ebenso würde
der Glühfaden
einer Beleuchtung oder beispielsweise einer Sicherung in einem Schaltungsäquivalenzplan
keine Beachtung finden, wenn gleich eine Verbindungs-Prüfung die Prüfung der
Glühlampe
bzw. der Sicherung impliziert. Daher ist ein Schaltungsäquivalenzplan
als vereinfachtes Abbild zu verstehen, das im wesentlichen die Elementemesspunkte,
Verbindungsknoten, Verbindungen, Dioden, sowie je nach Anwendungsfall
bzw. Spezifikationstyp des Messgerätes 1 weitere Ersatzbauelemente
wie Widerstände,
Kondensatoren, Spulen enthält.
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Gerade dann, wenn Informationen für die entsprechende
Anwendung nicht aussagekräftig oder
nicht zeitnah zur Verfügung
stehen bzw. bei Modifikationen oder nach Reparaturen, kann der Schaltungsäquivalenzplan,
wenn er nur aus den Messungen bzw. davon aus einem Stromflussplan
gewonnen wird, ein wertvolles Hilfsmittel darstellen, den Ist-Zustand
einer Verkabelung festzustellen und dem Techniker einen Überblick
zu beschaffen.
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Ebenso können die Abstraktionen auf
den konkreten Anwendungsfall im Gegensatz zu den Originalunterlagen
auf eine vereinfachte und auf ein Gesamtschaltbild zusammengefasste
visuelle Darstellung ermöglichen
und damit den gesamten Verarbeitungsprozess beschleunigen. Einzelne
Schaltungsäquivalenzpläne können bezüglich einzelner
Abschnitte oder Sektionen kombiniert oder sowohl zu Übersichtspläne verdichtet
als auch in unterschiedlicher Detailtiefe abgerufen werden. Aufgrund
statistischer Messdaten einer konkreten Messanordnung über ein oder
mehrere zu Prüfungende
Geräte,
z. B. Flugzeuge, und über
einen längeren
Zeitraum unter Einbeziehung empirisch ermittelter Daten lassen sich
Hochrechnungen sowie Simulationen bzw. dazu äquivalente Messvorgaben erstellen,
die von der Steuerungseinrichtung 6 bei nachfolgenden Messungen verwendet
werden.