DE2324639A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING SHORT-TERM CURRENT DROPS INITIATED WITH STEEP FLANKS - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING SHORT-TERM CURRENT DROPS INITIATED WITH STEEP FLANKSInfo
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Description
Schaltungsanordnung zum Erkennen kurzzeitiger, mit steilen Flanken eingeleiteter Stromabsenkungen Stand der Technik Der Betrieb einer von einer Zentraleinrichtung abgesetzten und mit dieser in Wechselwirkung zusammenarbeitenden Schalteinrichtung erfordert, wenn keine Einspeisung am Ort möglich ist, sowohl die Übertragung der Speiseenergie, als auch die Übermittlung von die Schalteinrichtung steuernden Signalen. Circuit arrangement for the detection of short-term, with steep edges initiated current drawdowns State of the art The operation of a central facility remote and interacting with this switching device requires both the transmission of the Feed energy, as well as the transmission of signals controlling the switching device.
Es ist bekannt, hierzu die gleiche zweiadrige Übertragungsleitung zu verwenden und die zu übermittelnde Information codiert als entweder impulsweise erfolgende Stromerhöhung oder Stromminderung vorzunehmen. Die reine Auswertung dieser Stromänderung würde, wenn mit störungsfreiem Betrieb gerechnet werden kann, keine Schwierigkeiten bereiten.It is known to use the same two-wire transmission line for this purpose and the information to be transmitted is coded as either impulsive to carry out a current increase or decrease. The pure evaluation of this If trouble-free operation can be expected, there would be no change in current To cause difficulties.
Durch induktive Beeinflußung oder Ableitungen kann å jedoch, auch wenn betrieblich nur auf der Seite der abgesetzten Schalteinrichtung eine Erdung vorgesehen ist, der auszuwertende Strom bereits im Ruhefall eine solche Änderung erfahren, daß damit der für eine Signalisierung vorgesehene Pegelwert erreicht oder gar überschritten wird. Erfolgt diese Änderung zufällig in einem der Codierung eigenen Rhythmus, dann kann durch die Störung schließlich eine zur Fehlsteuerung führende Information vorgetäuscht werden.By inductive influence or derivations, however, å can also if operationally there is an earthing only on the side of the remote switching device it is provided that the current to be evaluated already undergoes such a change in the case of rest learn that the level value intended for signaling is reached or is even exceeded. If this change happens randomly in one of the coding's own Rhythm, then the disturbance can eventually lead to a malfunction Information to be faked.
Das Eliminieren solcher durch eine Erdableitung auftretender Störschwankungen ist, sofern der Eingang der Schalteinrichtung einen erdsymmetrischen Aufbau aufweist, durch Vergleich der in beiden ankommenden Adern herrschenden Stromstärken mit relativ hohem Aufwand möglich. Nicht möglich ist jedoch damit die Ausschaltung einer Auswertungsbeeinträchtigung, die durch ungewollte, betrieblich bedingte Änderungen der Höhe des als Bezugswert dienenden Stromes entstehen.The elimination of such disturbance fluctuations caused by an earth leakage if the input of the switching device has a symmetrical structure, by comparing the current strengths in both incoming wires with relative high effort possible. However, it is not possible to eliminate an impairment of the evaluation, due to unintentional, operationally related changes in the level of the reference value serving current arise.
Hinderlich für den Einsatz einer solchen auf das Erreichen eines Absolutwertes abgestimmten Einrichtung ist auch die Notwendigkeit des Abgleiches des als Sender dienenden Geräteteiles in der Zentral einrichtung und hieran angepaßt wiederum der des Empfangsteils der abgesetzten Schalteinrichtung. Diese zumeist nur zum Zeitpunkt des Abgleiches in Übereinstimmung zu bringenden Werte stehen der Zielvorstellung ein einem Fertigungslos entstammend« Gerät schnell und ohne weitere Maßnahmen sofort funktionsfähig anschließen zu können, entgegen.A hindrance to the use of such on the achievement of an absolute value coordinated facility is also the Need for adjustment of the device part serving as a transmitter in the central facility and adapted to it again that of the receiving part of the remote switching device. Most of them The values to be brought into agreement are only available at the time of the comparison Objective of a “device coming from a production batch” quickly and without any further To be able to connect measures immediately functional, contrary.
Schwierig wird auch das Erkennen einer gewollten Stromänderung durch die erwähnte Schaltungsanordnung, wenn aus dem zu überwachenden Strom mehrere für unterschiedliche Versorgungsspannungen notwendige Ableitungen vorzunehmen sind, denn dann läßt sich ein erdsymmetrischer Aufbau der abgesetzten Schalteinrichtung kaum noch vornehmen.Detecting a desired change in current also becomes difficult the mentioned circuit arrangement, if from the current to be monitored several for different supply voltages necessary derivations are to be made, because then a symmetrical structure of the remote switching device can be achieved hardly make any more.
Aufgabe, Lösung Nach Betrachtung der dem Bekannten anhaftenden Unzulänglichkeiten ist es erstrebenswert eine Schaltungsanordnung zu finden, die unabhängig von der Höhe des zur Ferneincpejsng benötigten Linienstromes eine abrupte Absenkung eindeutig als solche erkennt und relativ langsame Absenkungen nicht zur Anzeige bringt. Darüberhinaus soll auch für bestimmte Schaltfälle, bei denen nur bei der abgesetzten Schalteinrichtung eine 2udem unsymmetrisch angelegte Erdung benötigt wird, auch bei einem durch Störer überlagerten Wechselstrom das klare Erkennen einer durch eine Absenkungsfolge übermittelten Schaltinformation ermöglicht werden.Task, solution After considering the inadequacies inherent in the known it is desirable to find a circuit arrangement that is independent of the The amount of line current required for remote input clearly shows an abrupt drop recognizes as such and does not display relatively slow reductions. Furthermore should also be used for certain switching cases in which only the remote switching device an asymmetrical grounding is also required, even in the case of an interferer superimposed alternating current the clear recognition of a transmitted by a lowering sequence Switching information are made possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 aufgeführte Schaltungsanordnung angegeben.In order to solve this problem, that is set out in claim 1 Circuit arrangement specified.
Wie aus der Merkmalzusammenstellung für den Hauptanspruch und die Unteransprüche hervorgeht, spielt für das Erkennen einer mit steiler Einleitungsflanke vorgenommenen Linienstromabsenkung der zuvor gerade vorhandene Wert - sofern die Durchführung der FerneJnsFiersung- sichergestilt ist -keine wesentliche Rolle.As from the list of features for the main claim and the Dependent claims emerge, plays for the recognition of one with a steep leading edge line current reduction made the previously existing value - if the Carrying out the remote control in a secure manner is not an essential role.
Erreichen läßt sich diese Selektion durch Zuhilfenahme eines Differenziernetzwerkes, über dessen Abfragewiderstand ein eingeprägt er Ruhestrom geleitet wird. Die Höhe dieses Ruhestromes richtet sich nach dem aus den Betriebsverhältnissen gerade ergebenden Wert. Solange die zeitlichen Änderungen ein durch die Dimensionierung vorgegebenes Maß nicht erreichen, läuft der Ruhestrom mit dem Linienstrom in einer durch die Bauelemente gegebenen Funktionsabhänigkeit mit. Bei diesem Verhalten wechselt folglich ständig sein Betrag, nicht jedoch seine Richtung. Wird aber ein vorgegebenes Änderungszeitmaß überschritten, dann kommt es zu einer leicht auswertbaren Umkehr dieses Ruhestromes.This selection can be achieved by using a differentiation network, An impressed quiescent current is passed through the interrogation resistor. The height this quiescent current is based on that resulting from the operating conditions Value. As long as the changes over time are a given by the dimensioning Do not reach the measure, the quiescent current runs with the line current in one through the Components given function dependency with. This behavior consequently changes always its amount, but not its direction. But it becomes a given change time exceeded, there is an easily evaluable reversal of this quiescent current.
Einzelheiten über das Erreichen dieser Stromumkehr, ihre Auswertung und den sonstigen Funktionzusammenhang lassen sich dem nachfolgend gegebenen Ausführungsbeispiel entnehmen.Details about the achievement of this current reversal, its evaluation and the other functional interrelationships can be found in the exemplary embodiment given below remove.
Ausführungsbeispiel Das Beispiel gibt lediglich denjenigen Teil der Schalteinrichtung wieder, der zur Ableitung der Speiseenergie und den Empfang der eine Information enthaltenen Stromabsenkungen dient. Hierzu ist mit Figur 1 eine Prinzipanordnung und mit Figur 2 eine die wesentlichsten Einzelheiten wiedergebende Schaltungsmöglichkeit angedeutet. In beiden Bildern ist nur derjenige Stromkreisabschnitt der Verbindungsleitung (Linie) zwischen Zentral einrichtung und abgesetzter S-halteinrichtung dargestellt, an den Letztere angeschlossen ist.Exemplary embodiment The example only gives that part of the Switching device again, which is used to derive the feed energy and receive the information contained in the current dips is used. For this purpose, FIG. 1 is a Principle arrangement and with Figure 2 a reproducing the most essential details Circuit possibility indicated. In both pictures there is only that circuit section the connecting line (line) between the central facility and the remote S-holding facility shown, to which the latter is connected.
Die Anschlußstellen sindmithnnd a bezeichnet. Der von b nach a fließende Linienstrom IO teilt sich zunächst in einen über den Gleichrichter G2 geleiteten Speisezweig und in einen über den Gleichrichter G1 fiihrenden Indikationszweig auf.The connection points are denoted by a. The one flowing from b to a Line current IO is initially divided into one conducted via rectifier G2 Feed branch and in an indication branch leading via the rectifier G1.
Da der weiterhin den Widerstand R1 und die Zenerdiode Z1 enthaltende Indikationszweig gleichzeitig zur Stabilisierung der Speisespannung UB dient, erfährt der diesen Zweig durchlaufende Strom il durch den im Ruhefall als konstant anzusehenden Speisestrombedarf entsprechend dem Verhalten der Zenerdiode bereits eine größere Änderung als der zugeführte Strom IO.Since the continues to contain the resistor R1 and the Zener diode Z1 Indication branch serves at the same time to stabilize the supply voltage UB, learns the one traversing this branch Current il through the at rest as Constant supply current requirement according to the behavior of the Zener diode already a greater change than the supplied current IO.
Um die Stabilisierungseigenschaft nicht allzusehr zu beeinträchtigen, wird der Wert des Widerstandes R1 in der Größenordnung des differentiellen Widerstandes der Zenerdiode Z1 gehalten. Am Widerstand R1 ist demzufolge bei Änderungen des Linienstromes IO und auch des benötigten Speisestromes ein Spannungshub abgreifbar, der überproportional zu der verursachenden Änderung ist. Eine verursachende Änderung kann auch durch eine Störbeeinflussung erfolgen, die wie in Figur 1 angedeutet, von einer Störspannungsquelle UX über einen als Koppelstelle K dienenden Leitungsabschnitt einwirkt oder auch durch eine Fehlererde FE, über die ein Teil des Stromes abgeleitet wird.In order not to impair the stabilizing properties too much, the value of the resistor R1 is of the order of the differential resistance the Zener diode Z1 held. Accordingly, when the line current changes, resistor R1 is present IO and also the required supply current, a voltage swing can be tapped that is disproportionately high is the causal change. A causal change can also be due to interference occurs, as indicated in FIG. 1, from an interference voltage source UX acts or also acts via a line section serving as a coupling point K through a fault earth FE, through which part of the current is diverted.
Aufgabe des dargestellten Teiles der Schalteinrichtung ist es nun, die mit steilen Flanken beginnenden Stromänderungen zu erkennen und einer auswertenden Einheit als Spannungsbetrag UY zuzuleiten.The task of the part of the switching device shown is now to recognize the current changes beginning with steep edges and to evaluate them Unit to be fed in as a voltage amount UY.
In Figur 1 ist weiterhin angedeutet, daß der Linienstrom 10 zur Ableitung noch anderer Speisespannungen, z.B. der Spannung UW für die Schalteinheit W mittels der eingefügten Zenerdioden Z2 und Z3 sowie der daran parallel angeschalteten Kondensatoren C2 und C3 herangezogen wird. Hier kann im Hinblick auf die zuvor erwähnte Fehlererde FE auch asymmetrisch zu dem mit der Speisespannung UB versorgten, zum Erkennen der Stromänderungen vorhandenen Teil, eine dieses Erkennen erschwerende, ständig anliegende Betriebs erde E benötigt werden.In Figure 1 it is also indicated that the line current 10 for derivation still other supply voltages, e.g. the voltage UW for the switching unit W by means of the inserted Zener diodes Z2 and Z3 and the capacitors connected in parallel to them C2 and C3 are used. This can be done with regard to the previously mentioned fault ground FE also asymmetrical to the one supplied with the supply voltage UB, to detect the Current changes present part, one that makes this recognition difficult, is constantly present Operating earth E are required.
Aus dem Prinzipbild ist zu ersehen, daß der am Widerstand R1 dem Strom i1 proportionale Spannungsabfall über einen Verstärker V einem Differenziernetzwerk N zugeleitet und dort im stationären Zustand wiederum proportional in einen die Widerstände R3 und R2 durchfließenden Strom umgesetzt wird.From the schematic diagram it can be seen that the resistor R1 is the current i1 proportional voltage drop across an amplifier V a differentiating network N supplied and there in the steady state again proportionally in a die Resistances R3 and R2 flowing through the stream is implemented.
Der parallel zum Widerstand R3 liegende Kondensator CD ist demnach - immer noch der stationäre Zustand vorausgesetzt -auf einen Spannungswert aufgeladen, der in einem festen Verhältnis zu der am Verstärkerausgang V erhaltenen Spannung und damit auch zu dem am Eingang überwachten Strom il steht.The capacitor CD lying parallel to the resistor R3 is accordingly - still the steady state assuming - charged to a voltage value, in a fixed ratio to the voltage obtained at the amplifier output V. and therefore also related to the current il monitored at the entrance.
Stromänderungen wird m it einer durch die Zeitkonstante des Differenziernetzwerkes bestimmten zeitlichen Verschiebung gefolgt.Changes in current are determined by the time constant of the differentiating network followed certain time shift.
Hieraus ergibt sich, daß der den Widerstand R2 durchfließende Strom i2 jeder Änderung des überwachten Stromes il durch überproportional es an- oder absteigen anzeigt. Bei einer abrupten Stromabsenkung von il kann dabei, wenn der Betrag der Absenkung groß genug ist, der Strom i2 über den Nullwert hinaus zur Umkehr gebracht werden.It follows from this that the current flowing through the resistor R2 i2 every change in the monitored current il by disproportionately increasing it or to descend. In the event of an abrupt drop in the current of il, this can occur if the The amount of lowering is large enough for the current i2 to reverse beyond the zero value to be brought.
Dieser Effekt wird zur Aussiebung eines mit steilen Flanken auf die Linienleitung gegebenen Schaltsignales genutzt. Das Erkennen einer solchen Strodbsenkung geschieht durch die dem Differenziernetzwerk N nachgeschaltete Funktionseinheit Al.This effect is used to filter out one with steep edges on the Line line given switching signal used. Recognizing such a drop in current takes place through the functional unit connected downstream of the differentiation network N. Al.
An ihrem Ausgang ist eine dem umgekehrten Strom i2 proportionale Spannung UY erhältlich. Auch diese Funktionsgröße unterliegt noch einer Kontrolle. Nur wenn die durch die Schalteinheit S gegebene Schwelle überschritten wird, kommt es zu einer auf den Empfangsteil A2 geleiteten Binärumsetzung.At its output is a voltage proportional to the inverse current i2 UY available. This functional variable is also still subject to control. Only if the threshold given by the switching unit S is exceeded, it comes to a binary conversion routed to the receiving part A2.
Während einer Signalübertragung eingestreute Störungen wirken sich, wenn die dadurch hervorgerufetnSegeländerungen des Linienstromes IO ein genügendes Mitlaufen der Kondensatorladung CD zulassen, nicht aus.Interferences interspersed during signal transmission have the effect if the resulting changes in the sail of the line current IO are sufficient Allow the capacitor charge CD to run along, not off.
Für die Dimensionierung des Differenziernetzwerkes N und auch des Schwellenwertgliedes S ist eine durch induktive Kopplung K mögliche Einwirkung von technischem Wechselstrom UX und auch das Vorhandensein einer als zulässig geltenden Fehlererde FE zugrunde gelegt.For the dimensioning of the differentiation network N and also of the Threshold value element S is a possible effect of K by inductive coupling technical alternating current UX and also the presence of one that is considered permissible Fault earth FE is based.
Aufbauend auf die beschriebene Prinzipanordnung zeigt Figur 2 den die Stromumkehr i2 aussiebenden Teil einer Anwendungsschaltung, in der zum besseren Erkennen der durch das Prinzip gekennzeichneten Schaltungsteile die entsprechenden Baueinheiten V und A1 sowie die entsprechenden Bauteile G1, G2, R1, R2, R3, Z1 und CD gleichlautende Bezeichnungen tragen.Building on the basic arrangement described, FIG. 2 shows the the current reversal i2 sifting out part of an application circuit in which for the better Recognition of the circuit parts identified by the principle the corresponding Units V and A1 and the corresponding components G1, G2, R1, R2, R3, Z1 and CD have identical designations.
In dieser Anordnung werden zur Umsetzung des Stromes il in eine proportionale Spannung und weiterhin zum Erfassen der Stromumkehr von i2 Operationsverstärker verwendet. Demzufolge wird für die über den Gleichrichter G2 vom Linienstrom IO abgeleitete Speisespannung UB mittels der Widerstände RB1 und RB2 sowie stabilisiert durch die Kondensatoren C31 und CB2 ein die Spannungshälften +UB und -UB trennender Nullpunkt 0 geschaffen.In this arrangement, the current il is converted into a proportional Voltage and continue to sense current reversal from i2 op amp used. As a result, the line current IO derived supply voltage UB by means of resistors RB1 and RB2 and stabilized the capacitors C31 and CB2 separate the voltage halves + UB and -UB Zero point created.
Dem nicht-invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers V wird über den Spannungsteiler R4/R5 eine nahezu das Betriebspotential +UB führende und als konstant anzusehende Spannung zugeleitet. Der invertierende Eingang dagegen erhält ein vom kontrollierten Strom il abhängiges Potential, daß - bedingt durch die Dimensionierung der Widerstände R1, R4 und R5 - bei Vorliegen eines die Ferneinspeisung sicherstellenden Mindeststromes IO niemals positiver als der am nicht-invertierenden Eingang liegende Wert sein kann.The non-inverting input of the first operational amplifier V becomes almost the operating potential + UB via the voltage divider R4 / R5 and supplied as a constant voltage. The inverting input on the other hand receives a potential dependent on the controlled current il, that - due to the dimensioning of the resistors R1, R4 and R5 - if one is present, the remote feed ensuring the minimum current IO never more positive than that at the non-inverting Input lying value can be.
Dadurch folgt die am Ausgang V erhaltene Spannung der am Widerstand R1 abgegriffenen Spannung um den durch die Gegenkopplungswiderstände R7 und R6 bestimmten Verstärkungsfaktor.As a result, the voltage obtained at output V follows that at the resistor R1 tapped voltage around the determined by the negative feedback resistors R7 and R6 Gain factor.
Der von dieser Spannung den Widerst-änden R2 und R3 aufgeprägte Strom durchfließt, sofern der vom Zusammenschaltpunkt der Widerstände gegen das positive Betriebspotential +UB eingelegte Kondensator CD keine Ladungsänderung zeigt, beide Widerstände mit dem gleichen Wert, also i2.The current impressed by this voltage on the resistors R2 and R3 flows through, provided that from the interconnection point of the resistances to the positive Operating potential + UB inserted capacitor CD shows no change in charge, both Resistors with the same value, i.e. i2.
Bei einer Spannuqçänderung am Ausgang des Operationsverstärkers V wird der den Widerstand R2 durchfließende Strom von der den Ausgleich suchenden Kondensatorladung genauso mitbestimmt, wie bei der einfachen, im Prinzip der Figur 1 widergegebenen Anordnung des Differenziernetzwerkes N.Unterschiedlich ist lediglich, daß der positive Teil der Betriebsspannung +UB mit in die Parallelschaltung zum Widerstand R3 eingefügt ist und die Widerstände R2 und R3 gegenüber dem Bezugspotential 0 ihre Plätze getauscht haben.In the event of a voltage change at the output of the operational amplifier V the current flowing through resistor R2 is different from the one seeking compensation Capacitor charge is also determined in the same way as with the simple one, in principle of the figure 1 reproduced Arrangement of the differentiation network N. Different is only that the positive part of the operating voltage + UB with in the parallel connection is inserted to resistor R3 and the resistors R2 and R3 with respect to the reference potential 0 have switched places.
Als Vorteil ist die Einfügung eines Teiles der Betriebsspannung dann zu betrachten, wenn zur Erzielung einer großen Netzwerkzeitkonsvtante ein Elektrolytkondensator zur Anwendung kommen soll.The advantage is then that part of the operating voltage can be inserted to consider when using an electrolytic capacitor to achieve a large network time constant should be used.
Die zur überproportionalen Änderung des Stromes i2 führenden Vorgänge sind die gleichen1 wie bereits im Prinzip beschrieben. Das Erkennen der Stromumkehr erfolgt durch den an den Widerstand R2 angeschalteten Operationsverstärker h1. Diesem wird über den invertierenden Eingang das Ausgangspotential des Operationsverstärkers V und über den nicht-invertierenden Eingang das hinter dem Widerstand R2 abgegriffene, also vom Kondensator CD bestimmte Potential zugeführt. Der Ausgang des Operationsverstärkers A1 liefert gegenüber dem Bezugspunkt O eine Spannung UY, die in Betrag und Richtung ein getreu verstärktes Abbild des Spannungsabfalles am Widerstand R2 ist.The processes leading to the disproportionate change in the current i2 are the same1 as already described in principle. Recognizing the current reversal takes place through the operational amplifier h1 connected to the resistor R2. This one becomes the output potential of the operational amplifier via the inverting input V and via the non-inverting input the tapped behind resistor R2, thus supplied by the capacitor CD certain potential. The output of the operational amplifier Compared to the reference point O, A1 supplies a voltage UY, the magnitude and direction of which is a faithfully amplified image of the voltage drop across resistor R2.
Das Ausmaß der Verstärkung wird durch das Verhältnis der Widerstände R9 : R8 bestimmt.The amount of gain is determined by the ratio of the resistances R9: R8 determined.
Die weitere Auswertung der somit erhaltenen Spannung UY wird entsprechend der Prinzipdarstellung vorgenommen. In der durch das Beispiel der Figur 2 gegebenen Anordnung übernimmt die Richtungsausscheidung das Schwellenwertglied S.The further evaluation of the voltage UY thus obtained is corresponding the principle representation made. In that given by the example of FIG Arrangement, the directional elimination is carried out by the threshold value element S.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2324639A DE2324639A1 (en) | 1973-05-16 | 1973-05-16 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING SHORT-TERM CURRENT DROPS INITIATED WITH STEEP FLANKS |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=5881049
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DE2324639A Ceased DE2324639A1 (en) | 1973-05-16 | 1973-05-16 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING SHORT-TERM CURRENT DROPS INITIATED WITH STEEP FLANKS |
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DE (1) | DE2324639A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1984002866A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-02 | Kohaszati Gyarepitoe Vallalat | Process for achieving proper weld quality in course of the welding operation, marking the faults on the workpieces and certifying the quality |
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1973
- 1973-05-16 DE DE2324639A patent/DE2324639A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1984002866A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-02 | Kohaszati Gyarepitoe Vallalat | Process for achieving proper weld quality in course of the welding operation, marking the faults on the workpieces and certifying the quality |
US4605836A (en) * | 1983-01-26 | 1986-08-12 | Kohaszati Gyarepito Vallalat | Process for achieving proper weld quality in course of the welding operation, marking the faults on the workpieces and certifying the quality |
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