Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für Messung und Wertung
der Induktivität eines elektromagnetischen Relais nach der Gattung
des Patentanspruchs 1.The invention is based on a method for measurement and evaluation
the inductance of an electromagnetic relay according to the genus
of claim 1.
Bei der Herstellung von elektromagnetischen Relais ist die soge
nannte Ansprechspannung und Abfallspannung eines Relais im wesent
lichen abhängig von dem Magnetkreis und damit von den Fertigungs
toleranzen im Magnetkreis, von den Schwankungen der Materialien und
vom justierbaren magnetischen Arbeitsluftspalt zwischen Relaisanker
und Spulenkern. Da bei der Messung der Ansprechspannung des Relais
auch noch die toleranzbehafteten Werte der Rückstellfeder mit ein
gehen, ist es an einem fertiggestellten Relais relativ aufwendig zu
ermitteln, ob die verschiedenen Daten des Relais innerhalb der zu
lässigen Toleranzbereiche liegen. Dies gilt unter anderem auch für
die Messung der sogenannten Abbrandreserve an den Relaiskontakten,
die an sogenannten Mikrorelais auf Grund beengter Verhältnisse nicht
mehr zerstörungsfrei und somit nur noch durch Stichproben gemessen
werden.
In the manufacture of electromagnetic relays, the so-called
called response voltage and drop voltage of a relay essentially
Lichen depending on the magnetic circuit and thus on the manufacturing
tolerances in the magnetic circuit, from the fluctuations of the materials and
from the adjustable magnetic working air gap between relay armature
and coil core. Because when measuring the response voltage of the relay
also the tolerance values of the return spring
go, it is relatively expensive on a completed relay
determine whether the various data of the relay within the
allowable tolerance ranges. This also applies to
the measurement of the so-called burn-up reserve at the relay contacts,
those on so-called micro-relays are not due to the limited space
more non-destructive and therefore only measured by random samples
will.
Mit der vorliegenden Lösung wird ein neues, zerstörungsfreies Ver
messen des Relais ermöglicht, um fertigungsbedingte Abweichungen des
Erregersystems und ggf. die Abbrandreserve des Relais zu ermitteln
und mit den zulässigen Toleranzen zu vergleichen.With the present solution a new, non-destructive Ver
measurement of the relay enables production-related deviations of the
Excitation system and, if applicable, the burn-up reserve of the relay
and compare with the allowable tolerances.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung und Wertung der Indukti
vität des elektromagnetischen Relais geht in vorteilhafter Weise von
der Erkenntnis aus, daß bei angedrücktem Anker die fertigungs- und
materialbedingten Toleranzen durch die Messung der Induktivität er
faßt werden können, indem der Toleranzbereich dieser Teile durch
vorgegebene Induktivitäts-Grenzwerte festgelegt werden kann. Durch
Vergleich des ermittelten Induktivitätswertes mit den vorgegebenen
Grenzwerten läßt sich so in sehr einfacher Weise rasch mit nur einer
Messung feststellen, ob das Relais im Toleranzbereich liegt oder
aussortiert werden muß. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
durch diese einfache und zuverlässige zerstörungsfreie Meß- und
Prüfmethode nicht nur einzelne Stichproben gemacht werden können,
sondern daß die gesamte Fertigung nach diesem Verfahren durchgemes
sen werden kann, so daß hierdurch auch die Qualitätssicherung ver
bessert wird.The inventive method for measuring and evaluating the inductance
vity of the electromagnetic relay proceeds in an advantageous manner
the knowledge that when the anchor is pressed the manufacturing and
material-related tolerances by measuring the inductance
can be grasped by the tolerance range of these parts
predefined inductance limit values can be set. By
Comparison of the determined inductance value with the given ones
Limit values can thus be quickly and easily with just one
Measure whether the relay is within the tolerance range or
must be sorted out. Another advantage is that
through this simple and reliable non-destructive measurement and
Test method not only individual samples can be taken,
but that the entire production is measured using this method
can be sen, so that this also ver ver
is improved.
Dies gilt auch für die Messung der Abbrandreserve, die gemäß den in
den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen durch eine zweite Induk
tivitätsmessung ermittelt werden kann, welche bei abhebendem Anker
zu dem Zeitpunkt durchgeführt werden muß, in dem die Relaiskontakte
gerade öffnen. Aus einer gespeicherten Kennlinienschar wird hierbei
mit dem ersten ermittelten Induktivitätswert über die ihm zugeord
nete Kennlinie die Abbrandreserve des Relais ermittelt und mit deren
zulässigen Grenzwerten verglichen.
This also applies to the measurement of the burn-up reserve, which according to the in
the measures listed by a second induct
Activity measurement can be determined, which with lifting anchor
must be carried out at the time when the relay contacts
just open. A set of characteristic curves is stored here
with the first determined inductance value assigned to it
characteristic curve determines the burn-up reserve of the relay and with it
permissible limit values compared.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 den Schaltungsaufbau zur Messung und Auswertung der
Induktivität eines Relais, Fig. 2 den Spannungsverlauf im Entlade
kreis der Schaltung nach Fig. 1 und Fig. 3 zeigt das Toleranzfeld
der Induktivität des Relais in Abhängigkeit von der Stellung des
Ankers.An embodiment of the invention is shown in the drawing and Darge explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 the circuit configuration for the measurement and evaluation of the inductance of a relay, Fig. 2 shows the voltage waveform in the discharge circuit of the circuit of Fig. 1 and Fig. 3 shows the tolerance of the inductance of the relay in dependence on the position of the armature.
Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment
In Fig. 1 ist eine Gleichspannungsquelle der Meßschaltung für die
Induktivität eines elektromagnetischen Relais mit 10 bezeichnet.
Über einen Schalter 11 wird ein Kondensator 12 zur Gleichspannungs
quelle 10 parallel geschaltet. Parallel zum Kondensator 12 liegt
über einen weiteren Schalter 13 die Erregerspule 14 eines elektro
magnetischen Relais 15, dessen Spulenkern 16 mit einem Anker 17 zu
sammenwirkt, der von einer Rückstellfeder 18 in seiner Ruhelage
gehalten wird. Eine am Anker 17 befestigte Kontaktfeder 19 trägt
vorne einen Relaiskontakt 20, der mit einem feststehenden Relais
kontakt 21 zusammenwirkt. Mit dem Fühler 22 einer Meßvorrichtung 23
kann der Anker 17 auf den Spulenkern 16 gedrückt oder successive vom
Spulenkern 16 mit Hilfe der Rückstellfeder 18 abgehoben werden. Ein
Meßstromkreis 24 der Meßvorrichtung 23 ist dabei an die Relaiskon
takte 20, 21 angeschlossen, um festzustellen, ob die Relaiskontakte
geöffnet oder geschlossen sind. Ein weiterer Meßstromkreis 25 der
Meßvorrichtung 23 ist parallel zur Erregerspule 14 angeschlossen.
Die Schalter 11 und 13 sind elektrisch oder mechanisch derart gegen
einander verriegelt, daß sie - wie gestrichelt angedeutet - nur
wechselweise geöffnet und geschlossen sind.
In Fig. 1, a DC voltage source of the measuring circuit for the inductance of an electromagnetic relay is designated by 10 . Via a switch 11 , a capacitor 12 is connected in parallel to the DC voltage source 10 . In parallel to the capacitor 12 is the excitation coil 14 of an electromagnetic relay 15 , the coil core 16 cooperates with an armature 17 , which is held by a return spring 18 in its rest position via a further switch 13 . A fixed to the armature 17 contact spring 19 carries a relay contact 20 at the front, which interacts with a fixed relay contact 21 . With the sensor 22 of a measuring device 23 , the armature 17 can be pressed onto the coil core 16 or successively lifted off the coil core 16 with the aid of the return spring 18 . A measuring circuit 24 of the measuring device 23 is connected to the relay contacts 20 , 21 to determine whether the relay contacts are open or closed. Another measuring circuit 25 of the measuring device 23 is connected in parallel to the excitation coil 14 . The switches 11 and 13 are electrically or mechanically locked against each other in such a way that - as indicated by dashed lines - they are only opened and closed alternately.
Mit Hilfe der Fig. 2 und 3 soll nunmehr die Wirkungsweise der
Meß- und Prüfschaltung nach Fig. 1 erläutert werden. Zunächst wird
bei geschlossenem Schalter 11 der Kondensator 12 durch die Gleich
spannungsquelle 10 aufgeladen. Mit dem Fühler 22 der Meßvorrichtung
23 wird nun der Anker 17 an den Spulenkern 16 angedrückt, wobei die
Relaiskontakte 20, 21 geschlossen werden. In diesem Zustand werden
nun die Schalter 11 und 13 umgeschaltet, so daß der Kondensator 12
über die Erregerspule 14 des Relais 15 entladen wird. Fig. 2 zeigt
den dabei an der Erregerspule 14 auftretenden Spannungsverlauf. Kon
densator 12 und Erregerspule 14 bilden dabei einen Schwingkreis, der
gedämpft durch die Ohmschen Widerstände rasch abklingt. In der Meß
vorrichtung 23 wird dabei über den Meßstromkreis 25 die Perioden
dauer T der ersten vollen Spannungsschwingung an der Erregerspule 14
erfaßt und nach den Gleichungen:
1) f = 1/T
2) L = 1/(2πf)2 ·C
wird nunmehr ein erster, in Fig. 3 dargestellter Induktivitätswert
M1 für das Erregersystem des Relais 15 ermittelt. Die zulässigen
Grenzwerte aus L min und L max sind als Kennlinien in einem Speicher
23a der Meßvorrichtung 23 in Form von Tabellen enthalten. Sie lassen
sich für den Weg s = 0 bei anliegendem Anker 10 aus dem Speicher 23a
entnehmen und in einer Prüfschaltung 23b der Meßvorrichtung 23 mit
dem ermittelten Induktivitätswert M1 vergleichen. Wie Fig. 3 zeigt,
liegt der ermittelte Induktivitätswert M1 des Relais 15 zwischen den
beiden vorgegebenen Werten M max und M min. Das Relais 15 liegt so
mit bzgl. Ansprech- und Abfallspannung im zulässigen magnetischen
Toleranzbereich.The mode of operation of the measuring and testing circuit according to FIG. 1 will now be explained with the aid of FIGS. 2 and 3. First, when the switch 11 is closed, the capacitor 12 is charged by the DC voltage source 10 . The armature 17 is now pressed onto the coil core 16 with the sensor 22 of the measuring device 23 , the relay contacts 20 , 21 being closed. In this state, the switches 11 and 13 are now switched so that the capacitor 12 is discharged via the excitation coil 14 of the relay 15 . Fig. 2 shows the voltage waveform occurring at the excitation coil 14. Kon capacitor 12 and excitation coil 14 form a resonant circuit that quickly subsides damped by the ohmic resistors. In the measuring device 23 , the period T of the first full voltage oscillation at the excitation coil 14 is detected via the measuring circuit 25 and according to the equations:
1) f = 1 / T
2) L = 1 / (2πf) 2 · C
A first inductance value M 1 , shown in FIG. 3, is now determined for the excitation system of the relay 15 . The permissible limit values from L min and L max are contained as characteristic curves in a memory 23 a of the measuring device 23 in the form of tables. They can be taken from the memory 23 a for the path s = 0 with the armature 10 present and compared in a test circuit 23 b of the measuring device 23 with the determined inductance value M 1 . As shown in FIG. 3, the determined inductance value M 1 of the relay 15 lies between the two predetermined values M max and M min. Relay 15 lies in the permissible magnetic tolerance range with regard to response and dropout voltage.
Aus Fig. 3 ist ferner zu entnehmen, daß die Induktivität L eines
Relais abhängig vom Weg s, den der Relaiskontakt 20 bei nicht vor
handenem festen Kontakt 21 mit dem Abheben des Ankers 17 durchläuft,
nach einer im wesentlichen vom Arbeitsluftspalt des Relais abhän
gigen Kennlinie abfällt. Neben den beiden Grenzwert-Kennlinien L max
und L min ist nun im Speicher 23a noch eine Vielzahl weiterer Kenn
linien abgelegt, die gleichmäßig verteilt zwischen den Kennlinien L
max und L min liegen. Der ermittelte Induktionswert M1 kann somit
einer solchen vom Weg des öffnenden Ankers 17 abhängigen Kennlinie K
zugeordnet werden.From Fig. 3 it can also be seen that the inductance L of a relay depending on the path s, which the relay contact 20 passes through with the lifting of the armature 17 when there is no fixed contact 21 , according to an essentially dependent on the working air gap of the relay falls off. In addition to the two limit characteristic curves L max and L min, a large number of further characteristic curves are now stored in the memory 23 a, which are evenly distributed between the characteristic curves L max and L min. The determined induction value M 1 can thus be assigned to a characteristic curve K which is dependent on the path of the opening armature 17 .
Damit wird es möglich, mit Hilfe der Schaltung nach Fig. 1 auch
noch die Abbrandreserve des Relais 15 zerstörungsfrei zu ermitteln.
Zu diesem Zweck werden die Schalter 11 und 13 erneut umgeschaltet
und der Kondensator 12 wird erneut von der Gleichspannungsquelle 10
aufgeladen. Danach wird über den Meßstromkreis 24 mit den Relais
kontakten 20, 21 ein Meßstrom gegeben und der Fühler 22 wird soweit
zurückgenommen, bis die Kontakte 20, 21 öffnen. In dieser Stellung
des Relais 15 wird nun durch erneutes Umschalten der Schalter 11 und
13 der Kondensator 12 erneut über die Erregerspule 14 entladen und
in gleicher Weise wird mit der Meßvorrichtung 23 ein zweiter Induk
tivitätswert M2 in der Meßvorrichtung 23 ermittelt. Da dieser Meß
wert auf der Kennlinie K liegt, ergibt sich gemäß Fig. 3 aus der
Tabelle des Speichers 23a der Weg s2 als Abbrandreserve. Auch dieser
Wert s2 wird nunmehr mit vorgegeben, im Speicher 23a abgelegten
oberen und unteren Grenzwerten smin und smax verglichen. Liegt
der ermittelte Wert s2 der Abbrandreserve zwischen den Grenzwerten,
so gibt die Meßvorrichtung 23 eine Gut-Anzeige ab. Liegt er
außerhalb der Grenzwerte, so gibt sie eine Schlecht-Anzeige ab.This also makes it possible to use the circuit according to FIG. 1 to determine the erosion reserve of the relay 15 in a non-destructive manner. For this purpose, the switches 11 and 13 are switched over again and the capacitor 12 is recharged by the DC voltage source 10 . Then a measuring current is given via the measuring circuit 24 with the relay contacts 20 , 21 and the sensor 22 is withdrawn until the contacts 20 , 21 open. In this position of the relay 15 is now discharged again by switching the switches 11 and 13 of the capacitor 12 again via the excitation coil 14 and in the same way with the measuring device 23, a second inductance value M 2 is determined in the measuring device 23 . Since this measured value is on the characteristic curve K, the path s 2 results from the table of the memory 23 a as shown in FIG. 3 as a burn-up reserve. This value s 2 is now also compared with the upper and lower limit values s min and s max stored in the memory 23 a. If the determined value s 2 of the burn-up reserve lies between the limit values, the measuring device 23 emits a good indication. If it is outside the limit values, it displays a bad message.