DE3522775A1 - Device for determining the contact resistance on the slider of a potentiometer - Google Patents

Device for determining the contact resistance on the slider of a potentiometer

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Abstract

This potentiometer is connected, on the one hand, to a supply voltage source, and, on the other hand, to earth, and its slider is connected to an evaluating unit via an electrical line. A time-dependent test signal is coupled into the line via a test resistor and the contact resistance is determined from the voltages then present at the evaluating unit and from the individual resistances.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Übergangswiderstandes am Schleifer eines Potentiometers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for determination the contact resistance on the wiper of a potentiometer according to the preamble of claim 1.

Bei der Erfassung von mechanischen Größen, wie Wege, Drehwinkel etc., in Geräten beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, wie Einspritzanlage, elektronisches Gaspedal, Tankgeber etc., ist die Verwendung eines Potentiometers oft eine technisch zufriedenstellende und kostengünstige Lösung. Nach üblicher Technik besteht ein hierbei verwendeter Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von einem ersten Widerstand, dem Potentiometer und einem zweiten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einer Versorgungsspannungsquelle und der zweite Widerstand mit Masse, hingegen der Schleifer des Potentiometers über eine elektrische Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden sind; prinzipiell sind der erste und zweite Widerstand nicht notwendig, sie dienen jedoch dazu, Kabelbrüche in der Spannungsversorgungs- und Masseverbindung sowie Kurzschlüsse zu erkennen. When recording mechanical quantities such as paths and angles of rotation etc., in devices such as a motor vehicle, such as injection system, electronic accelerator pedal, Fuel sender etc., the use of a potentiometer is often a technically satisfactory and inexpensive solution. According to conventional technology, there is one used here Voltage divider from a series connection of a first Resistor, the potentiometer and a second resistor, the first resistor being connected to a supply voltage source and the second resistor with ground, whereas the Grinder of the potentiometer over an electrical line are connected to an evaluation unit; are in principle the first and second resistance not necessary to serve them however, cable breaks in the power supply and Ground connection and short circuits can be recognized.  

Allerdings kann der Meßwert der am Schleifer des Potentiometers abgegriffenen Spannung verfälscht werden - was besonders bei sicherheitsempfindlichen Geräten Probleme bereiten kann - , da der Übergangswiderstand am Schleifer alterungsabhängig ist und Kontaktstörungen auftreten können.However, the measured value can be on the wiper of the potentiometer tapped voltage can be falsified - what special cause problems with safety-sensitive devices can - because the contact resistance on the grinder is age-dependent and contact disorders can occur.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher der Übergangswiderstand am Schleifer eines Potentiometers ermittelt werden kann.The object of the invention is therefore a device to create with which the contact resistance on Grinder of a potentiometer can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Mit der Vorrichtung kann also die Zunahme des Übergangswiderstandes bereits erkannt werden, lange bevor die Meßfunktion ausfällt, wobei gemäß einem Merkmal eines weiteren Anspruches von der Vorrichtung dann ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes einen vorbestimmten Betrag überschreitet.This object is achieved with the characteristic Features of claim 1 solved. With the device can increase the contact resistance are recognized long before the measuring function fails, wherein according to a feature of a further claim then generates a signal from the device if the amount of the determined contact resistance exceeds a predetermined amount.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the Drawing shown and is described in more detail below.

In einem Spannungsteiler 1 liegen der Widerstand R 1 , das Potentiometer R p und der Widerstand R 2 in einer Reihenschaltung, wobei der Widerstand R 1 mit einer Versorgungsspannungsquelle U o und der Widerstand R 2 mit Masse verbunden sind. Das Potentiometer R p weist einen Schleifer 2 auf, welcher über eine elektrische Leitung 3 zur Messung der Teilerspannung U x am Spannungsteiler 1 zwischen dem Schleifer 2 und Masse mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden ist. Der Schleifer 2 selbst ist über eine mechanische Wirkverbindung 2.1 mit einem Gerät verbunden, dessen mechanische Größe es zu erfassen gilt. Wenn R x der eingestellte Widerstand am Potentiometer R p ist, beträgt die Ausgangsspannung (Teilerspannung) In a voltage divider 1, the resistance R 1, the potentiometer R p, and the resistance R 2 in a series circuit lying, wherein the resistance R 1 with a source of supply voltage U o and the resistance R 2 is connected to ground. The potentiometer R p has a wiper 2 , which is connected to an evaluation unit 4 via an electrical line 3 for measuring the divider voltage U x on the voltage divider 1 between the wiper 2 and ground. The grinder 2 itself is connected via a mechanical operative connection 2.1 to a device whose mechanical size is to be detected. If R x is the set resistance on the potentiometer R p , the output voltage is (divider voltage)

Wenn nun aber der Übergangswiderstand R s am Potentiometerschleifer 2 alterungsbedingt groß wird, wird der Meßwert, abhängig vom Eingangswiderstand der Auswerteeinheit, verfälscht. Zur Bestimmung des Übergangswiderstandes R s ist daher die elektrische Leitung 3 desweiteren über einen Testwiderstand R T mit einer Testspannungsquelle U T verbunden, von welcher über den Testwiderstand R T ein zeitabhängiges Testsignal U T (t) - von welchem mindestens zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U T = U T (t 1)- U T (t 2) benutzt werden - eingekoppelt wird. Entsprechend liegen dann am Eingang der Auswerteeinheit 4 die Spannungen U m (t) an, woraus deren Differenz Δ U m = U m (t 1) - U m (t 2) gebildet wird.However, if the contact resistance R s on the potentiometer wiper 2 becomes large due to aging, the measured value is falsified depending on the input resistance of the evaluation unit. To determine the contact resistance R s , the electrical line 3 is therefore also connected via a test resistor R T to a test voltage source U T , from which a time-dependent test signal U T ( t ) is transmitted via the test resistor R T - at least two different values with the difference Δ U T = U T ( t 1 ) - U T ( t 2 ) are used - is coupled. Correspondingly, the voltages U m ( t ) are then present at the input of the evaluation unit 4 , from which the difference Δ U m = U m ( t 1 ) −U m ( t 2 ) is formed.

Aus diesen Werten wird dann der Übergangswiderstand R s näherungsweise nach folgender Beziehung bestimmt: wobei ist, also der
Gesamtwiderstand der zwischen dem Schleifer 2 und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstände R 1+ (R p - R x ) und (R 2+R x ).The contact resistance R s is then approximately determined from these values using the following relationship: in which is, that is
Total resistance of the voltage divider resistors R 1 + ( R p - R x ) and ( R 2 + R x ) connected in parallel between the grinder 2 and the AC voltage connected to ground.

Wird bei der Konzeption des Spannungsteilers 1 R 1 = R 2 = R p /2 bestimmt, so variiert R K zwischen 0,75 R p und R p und kann vorzugsweise mit 0,875 R p als näherungsweise konstant angenommen werden.Is determined in the design of the voltage divider R 1 1 = R 2 = R p / 2, then R K varies between 0.75 R p and R p and preferably may be assumed to be approximately constant with 0,875 R p.

Übersteigt nun der ermittelte Übergangswiderstand R s einen je nach Anforderung vorbestimmten Betrag, beispielsweise den 0,2 - bis 1-fachen Betrag des Potentiometers R p ( R s ∼0,2 ÷ 1 R p ), so wird von der Auswerteeinheit 4 ein Signal erzeugt, beispielsweise als optische Anzeige, welches signalisiert, daß die Meßspannung U m aufgrund des Übergangswiderstandes R s am Schleifer 2 nicht mehr mit der idealen Teilerspannung U x übereinstimmt, somit also ein verfälschter Meßwert an der Auswerteeinheit 4 anliegt.Now exceeds the transition resistance detected R s a predetermined depending on the requirement amount, for example, the 0.2 - to 1 times the amount of the potentiometer R p (R 1 R s ~0,2 ÷ p), then by the evaluation unit 4 a signal generates, for example as an optical display, which signals that the measuring voltage U m due to the contact resistance R s on the grinder 2 no longer corresponds to the ideal divider voltage U x , so that a falsified measured value is present at the evaluation unit 4 .

Obwohl die Vorrichtung sowohl mit digitaler als auch mit analoger Schaltungstechnik arbeiten kann, wird eine Ausführung bevorzugt, bei welcher ein ohnehin verwendeter Mikroprozessor die Funktion der Auswerteeinheit 4 (einschließlich Testsignalgenerator) übernimmt, was den wesentlichen Vorteil hat, daß lediglich der Testwiderstand R T als zusätzliches Bauteil benötigt wird. Although the device can work with both digital and analog circuitry, an embodiment is preferred in which an already used microprocessor takes over the function of the evaluation unit 4 (including the test signal generator), which has the essential advantage that only the test resistor R T as an additional one Component is needed.

Die Funktion f (t) des Testsignals ist beliebig und kann sowohl über eine Oszillatorschaltung als auch digital erzeugt werden; sie braucht auch nicht periodisch zu sein. Wesentlich ist nur, daß mindestens zwei unterschiedliche Werte mit einer Differenz Δ U T erzeugt werden.The function f ( t ) of the test signal is arbitrary and can be generated both via an oscillator circuit and digitally; nor does it need to be periodic. It is only essential that at least two different values are generated with a difference Δ U T.

Bei analoger Schaltungstechnik werden Nutzsignal und Prüfsignal durch geeignete Filter getrennt. Der Fehlerfall (R S ≦λτ R S krit) liegt vor, wenn Δ U m den Wert übersteigt. Näherungsweise gilt auch hierbei With analog circuit technology, the useful signal and test signal are separated by suitable filters. The error case ( R S ≦ λτ R S crit ) is when Δ U m is the value exceeds. Approximately also applies here

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Übergangswiderstandes (R s ) am Schleifer eines Potentiometers, insbesondere eines in einer Reihenschaltung mit weiteren Widerständen liegenden Potentiometers als Spannungsteiler zur Erfassung von mechanischen Größen, welches einerseits an einer Versorgungsspannungsquelle (U o ) und andererseits an Masse liegt und über dessen Schleifer und eine elektrische Leitung die Teilerspannung (U x ) am Spannungsteiler zwischen dem Schleifer und Masse an einer Auswerteeinheit angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitung (3) desweiteren über einen Testwiderstand (R T ) mit einer Testspannungsquelle (U T ) verbunden ist, von welcher zur momentanen Bestimmung des Übergangswiderstandes (R s ) am Schleifer (2) des Potentiometers (R p ) über den Testwiderstand ein zeitabhängiges Testsignal U T (t), von welchem mindestens zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U T benutzt werden, eingekoppelt wird und aus den dann an der Auswerteeinheit (4) anliegenden Spannungen U m (t) deren Differenz Δ U m und sodann das Produkt aus dem Quotienten Δ U m /Δ U T und dem Betrag des Testwiderstandes (R T ) gebildet wird, wobei die aus diesem Produkt und dem Gesamtwiderstand (R K ) der zwischen dem Schleifer (2) und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstände gebildete Differenz den Übergangswiderstand (R s ) näherungsweise bestimmt.1.Device for determining the contact resistance ( R s ) on the wiper of a potentiometer, in particular a potentiometer in a series circuit with further resistors as a voltage divider for detecting mechanical quantities, which is connected to a supply voltage source ( U o ) on the one hand and to ground on the other and via whose grinder and an electrical line the divider voltage ( U x ) is applied to the voltage divider between the grinder and ground at an evaluation unit, characterized in that the electrical line ( 3 ) is further connected via a test resistor ( R T ) to a test voltage source ( U T ) of which a time-dependent test signal U T ( t ), of which at least two different values with the difference Δ U T are used, for the instantaneous determination of the contact resistance ( R s ) on the wiper ( 2 ) of the potentiometer ( R p ) via the test resistor be coupled and from which then on the Auswe Voltage unit ( 4 ) applied voltages U m ( t ), the difference Δ U m and then the product of the quotient Δ U m / Δ U T and the amount of the test resistance ( R T ), the product and the total resistance ( R K ) of the difference formed between the grinder ( 2 ) and the AC voltage-connected parallel voltage divider resistors approximately determines the contact resistance ( R s ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Testwiderstandes (R) ein Vielfaches des Betrages der Spannungsteilerwiderstände (R p ; R 1,R 2) beträgt, vorzugsweise das 10-fache.2. Device according to claim 1, characterized in that the amount of the test resistor ( R ) is a multiple of the amount of the voltage divider resistors ( R p ; R 1 , R 2 ), preferably 10 times. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der Spannungsteilerwiderstände (R 1,R 2) die gleiche Größenordnung wie der Betrag des Pontiometers (R p ) haben, vorzugsweise das 0,5-fache.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the amounts of the voltage divider resistors ( R 1 , R 2 ) have the same order of magnitude as the amount of the pontiometer ( R p ), preferably 0.5 times. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorrichtung ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes (R s ) einen vorbestimmten Betrag, vorzugsweise den 0,2- bis 1-fachen Betrag des Potentiometers (R p ), überschreitet.4. The device according to claim 1, characterized in that a signal is generated by the device when the amount of the determined contact resistance ( R s ) a predetermined amount, preferably 0.2 to 1 times the amount of the potentiometer ( R p ) , exceeds. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (4) ein Mikroprozessor (4.1) ist, von welchem ein Ausgang über den Testwiderstand (R T ) mit der elektrischen Leitung (3) zur Einkoppelung des Testsignals (U T (t)) verbunden ist.5. The device according to claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 4 ) is a microprocessor ( 4.1 ), of which an output via the test resistor ( R T ) with the electrical line ( 3 ) for coupling the test signal ( U T ( t )) connected is.
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