DE4302803C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung einer elektrischen Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer elek­ trischen Leitung, insbesondere in einer Alarmglasscheibe, bei dem ein Wechselstromsignal in die zu überprüfende Leitung eingespeist wird und dann ein elektromagnetischer Sensor zum Zwecke der induktiven Signalaufnahme in die Nähe der Leitung geführt wird, wobei mittels einer an den Sensor angeschlossenen Auswert- und Anzeigeeinrichtung festgestellt wird, ob das Wechselstromsignal im Sensor induziert wird, um so Rückschlüsse auf den Zustand der elektrischen Leitung zu ermöglichen.

Ein solches Verfahren wird insbesondere zur Prüfung von Alarmglas­ scheiben eingesetzt, bei denen elektrische Leitungen auf die Glas­ scheibe aufgedruckt oder zwischen den Glasscheiben eingelegt sind. Zum Zwecke der Überwachung der Glasscheiben auf Zerstörung wird in diese Leitungen ein Gleichstrom eingespeist, dessen Stromfluß in einer Alarmzentrale überwacht wird. Im Falle einer Zerstörung oder Teilzerstörung der Scheibe wird ein Leitungsweg unterbrochen, wodurch auch der Stromfluß unterbrochen und in der Zentrale Alarm ausgelöst wird.

Um die Sicherheit derartiger Alarmanlagen zu gewährleisten, ist in regelmäßigen Abständen eine Überprüfung der Leitungen erforder­ lich, und zwar insbesondere auf Kurzschlüsse zwischen einzelnen Lei­ tungsabschnitten. Durch derartige Kurzschlüsse können Leitungs­ abschnitte außer Betrieb gesetzt werden, ohne daß dies in der Alarm­ zentrale festgestellt wird, da der Widerstand eines kurzgeschlossenen Leitungsabschnittes im Vergleich zum Abschlußwiderstand an der Leitung vergleichsweise gering ist.

Es ist ein von der Rode Melder GmbH entwickeltes Verfahren sowie ein Gerät zur Ausführung eines solchen Verfahrens zur berührungs­ losen Überprüfung einer elektrischen Leitung, insbesondere von Leitungen in Alarmglasscheiben bekannt. Hierbei wird von einer Sendeeinrichtung ein 800 Hz-Wechselstromsignal in die zu überprü­ fende Leitung eingespeist. Die Leitung wird dann mittels eines elek­ tromagnetischen Sensors berührungsfrei abgefahren, wobei im Falle eines Stromdurchflusses des gerade abgefahrenen Leitungsabschnittes im Sensor das Prüfsignal induziert wird. Über eine dem Sensor nach­ geschaltete Auswert- und Anzeigeeinrichtung wird dieses Signal hörbar gemacht. Der Prüfer weiß also, daß immer dann, wenn er den Signalton wahrnimmt, der entsprechende Leitungsabschnitt, der gerade von dem Sensor überfahren wird, stromdurchflossen und somit intakt ist. Vergleichbare Verfahren sind beispielsweise aus DE 41 20 653 C1, DE 28 06 015 B1 oder DE-OS 19 60 103 bekannt. Diese Ver­ fahren dienen jedoch insbesondere zur Durchgangsprüfung von Heiz­ fäden von Kraftfahrzeugscheiben, die üblicherweise parallel geschal­ tet sind.

Aus DE 36 23 588 A1 ist ein Verfahren zur Ortung einer Bruchstelle in einer Leitung bzw. der vorrichtungsmäßige Aufbau dazu beschrie­ ben. Bei diesem Verfahren werden zu beiden Seiten der Leitungs­ unterbrechung unterschiedliche Wechselstromsignale eingespeist, so daß mittels eines kapazitiven Meßkopfes beim Abtasten der Leitung die Unterbrechungsstelle ausfindig gemacht werden kann. Dieses Verfahren ist zur Überprüfung von Alarmglasscheiben ungeeignet, da damit beispielsweise Kurzschlüsse von einzelnen Schleifen einer mäanderförmig geführten Leitung nicht auffindbar sind.

In Alarmglasscheiben verlaufen die Leitungen häufig mäanderförmig, so daß beim Überfahren der Leitungen mit einem elektromagnetischen Sensor in Querrichtung anhand des An- und Abschwellen des Signal­ tons eine schnelle und zuverlässige Überprüfung der gesamten Schei­ be, d. h., der gesamten darin verlaufenden Leitung möglich ist. Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn die Abstände der einzelnen Leitungsabschnitte sehr klein sind, wie dies bei modernen Alarmglasscheiben der Fall ist. Dann kann es vorkommen, daß sich die magnetischen Felder einzelner Teilstücke gegenseitig kompensie­ ren oder sonstwie beeinflussen, so daß eine zuverlässige Überprüfung nicht mehr möglich ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur berührungslosen Überprüfung einer elektrischen Lei­ tung so zu verbessern, daß auch bei engen Leitungsverläufen eine zuverlässige Überprüfung der Leiterteilstücke möglich ist. Weiterhin sollen Vorrichtungen zur Ausführung eines solchen verbesserten Verfahrens geschaffen werden.

Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in die zu überprüfende elektrische Leitung ein Wechselstromsignal eingespeist wird, das im positiven und negativen Spannungsbereich einen unterschiedlichen Signalverlauf aufweist, so daß im Sensor je nach Stromflußrichtung in der zu prüfenden Leitung ein in der Pha­ senlage unterschiedliches Auswertsignal induziert wird, wobei die Auswert- und Anzeigeinrichtung einen Wechsel der Phasenlage und/oder die jeweilige Phasenlage ausweist.

Die vorrichtungsgemäße Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 7 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Für die Phasenlage im Sinne der Erfindung ist nicht eine Phasenver­ schiebung sondern ausschließlich eine Phasendrehung von Bedeutung.

Erfindungsgemäß wird also das Prüfsignal, das in die Leitung einge­ speist wird, so gewählt, das seine positive und seine negative Halb­ welle unterschiedlich sind, so daß sich in parallelen Leitungsabschnit­ ten, die in unterschiedlich Richtung stromdurchflossen sind, auch ein unterschiedlich gerichtetes magnetisches Feld einstellt. Entsprechend ändert sich auch das im Sensor induzierte Signal, das in der Aus­ wert- und Anzeigeeinrichtung so aufbereitet wird, daß nicht nur das Vorhandensein des Signals, sondern auch die Phasenlage des Signals als solche bzw. ein Wechsel der Phasenlage angezeigt wird. Gemäß der Erfindung ist es somit möglich, Alarmglasscheiben mit sehr eng benachbart liegenden Leitungsabschnitten zu überprüfen, da nämlich bei der üblichen mäanderförmigen Verlegung der Leitungen in be­ nachbarten Leitungsabschnitten stets der Strom in entgegengesetzter Richtung fließt und somit auch ein entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugt. Beim Überfahren der Glasscheibe mit dem Sensor quer zur Richtung der parallelen Leitungsabschnitte ändert sich von Leitungs­ abschnitt zu Leitungsabschnitt die Phasenlage, was in der Auswert- und Anzeigeeinrichtung akustisch oder optisch dargestellt wird.

Das Signal wird von dem elektromagnetischen Sensor in der Auswert­ einrichtung einem Verstärker zugeleitet, der das Signal auf einen auswertbaren Pegel bringt. Die positiven und negativen Halbwellen werden mit einer Gleichrichterschaltung getrennt und zur Anzeige gebracht. Sie können auch getrennt über einen Lautsprecher hörbar gemacht werden. Wird der elektromagnetische Sensor aus unter­ schiedlichen Richtungen an die Leitung herangeführt, so wird das induzierte Signal in der Phasenlage entweder dem Ursprungssignal entsprechen oder aber zu diesem gedreht sein. Die Phasendrehung entsteht durch die unterschiedliche Durchflutung des Sensors links und rechts vom zu prüfenden Leitungsabschnitt. Wird der Sensor von der linken Seite des zu prüfenden Leitungsabschnitt auf die rechte Seite geführt, so ändert sich die Durchflutungsrichtung und somit auch die Phasenlage des induzierten Signals. Dieser Phasenwechsel ist ein eindeutiges Indiz für den Stromfluß in dem entsprechenden Leitungsabschnitt, d. h., es kann damit ein Kurzschluß des entspre­ chenden Leitungsabschnittes ausgeschlossen werden.

Bei einfachen Drähten, wie sie in Alarmdrahtscheiben verwendet werden, läßt sich die Funktion des einzelnen Drahtes prüfen. Bei komplexen Strukturen werden die Summenfelder gemessen und ange­ zeigt. In jedem Fall ist die eindeutige Signalaussage gegeben, daß beim Überstreichen der zu prüfenden Struktur mit dem elektromagne­ tischen Sensor ein typischer Wechsel in der Phasenlage des induzier­ ten Signals erfolgt, womit die Funktion einzelner Leitungsabschnitte unabhängig von der Signalamplitude zuverlässig festgestellt werden kann. Das in die zu überprüfende Leitung einzuspeisende Wechsel­ stromsignal kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung mit einem leitungsspezifischen Signalmuster versehen werden, so daß mehrere unterschiedliche Leitungen gleichzeitig mit unterschiedlichen Wechselstromsignalen beaufschlagt werden können. Bei entsprechen­ der Ausbildung der Auswert- und Anzeigeeinrichtung werden diese leitungsspezifischen Signalmuster dann erkannt und bestimmten An­ zeigen zugeordnet, so daß mehrere Leitungen nacheinander überprüft werden können, ohne Änderungen in der Einspeisung vornehmen zu müssen.

Das in die Leitung einzuspeisende Wechselstromsignal kann als Sinus-, Rechteck-, Dreieck-, Sägezahn- oder auch anderes Signal ausgebildet sein, bevorzugt weist dieses Signal jedoch in seinem positiven und seinem negativen Spannungsbereich unterschiedliche Frequenzen auf, so daß die Phasenlage bzw. der Wechsel der Phasen­ lage in einfacher Weise durch Trennung der positiven und negativen Signalteile ausgewertet werden kann. Dabei sollten die Frequenzen so gewählt werden, daß sie beispielsweise akustisch gut unterscheidbar sind, so daß die Auswert- und Anzeigeeinrichtung konstruktiv einfach aufgebaut werden kann.

Eine entsprechende Empfangs- und Anzeigevorrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem elektromagnetischen Sensor, beispiels­ weise einem Hallsensor oder einer Spule mit oder ohne Ferritkern sowie einer nachgeschalteten Auswert- und Anzeigeeinrichtung. In der Auswerteinrichtung werden die positiven von den negativen Auswertsignalteilen getrennt und dann der Anzeigeeinrichtung über­ geben, wo sie als akustisches oder optisches Signal angezeigt werden.

In einfacher Weise kann die Auswertung durch ein Gleichrichter­ element geschehen, das die positive oder negative Halbwelle des im Sensor induzierten Signals sperrt. Ein über einen Verstärker ange­ schlossener Lautsprecher gibt dann je nach Phasenlage die eine oder andere Frequenz des eingespeisten Wechselstromsignals wieder.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nicht nur die Phasenlage, sondern auch die Signalstärke des induzierten Auswertsignals angezeigt wird. Hierzu kann ein Leichtdiodenband vorgesehen sein, das entsprechend der Amplitude des Auswertsignals angesteuert wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematisierter Darstellung eine Alarmanlage mit angeschlossener Prüfeinrichtung,

Fig. 2 ein beim erfindungsgemäßen Verfahren eingespeistes Wechselstromsignal,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Wechselstromgenerators und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Auswert- und Anzeigeeinrich­ tung.

In Fig. 1 ist eine Alarmzentrale 1 dargestellt an die eine Alarmglas­ scheibe 2 unter Zwischenschaltung eines Abschlußwiderstandes 3 angeschlossen ist. Die Alarmglasscheibe 2 weist in an sich bekannter Weise eine mäanderförmig zwischen den Scheiben geführte elektri­ sche Leitung 4 auf, die fest mit der Scheibe verbunden ist und im Falle einer Beschädigung der Scheibe unterbrochen wird. In diesem Fall wird auch der Stromkreis, in dem die Leitung 4 liegt, unterbro­ chen, was innerhalb der Alarmzentrale 1 festgestellt wird.

Die Leitung 4 gliedert sich in zahlreiche dicht nebeneinander und parallel laufende Leitungsabschnitte in Form von Leiterbahnen 5, die schaltungstechnisch in Reihe liegen. Zwar wird in der Alarmzentrale 1 eine Unterbrechung einer Leiterbahn 5 bzw. der Leitung 4 an irgendeiner Stelle aufgrund der damit verbundenen Unterbrechung des Stromkreises registriert, nicht jedoch feststellbar ist, wenn beispiels­ weise zwei nebeneinanderliegende Leiterbahnen 5 durch seitlichen Kurzschluß überbrückt und somit unwirksam geschaltet sind. Hierzu ist ein gesondertes Prüfverfahren erforderlich, wozu ein Sender 6 dem Stromkreis aufzuschalten ist. Die Alarmzentrale 1, die diesen Stromkreis üblicherweise mit einem Gleichstrom beaufschlagt, wird hierbei zweckmäßigerweise abgeschaltet, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.

Über den Sender 6, der einen Wechselstromgenerator beinhaltet, wird der Stromkreis mit einem Wechselstromsignal 7 beaufschlagt, wie dies anhand von Fig. 2 dargestellt ist. Charakteristisch für dieses Prüfsignal 7 ist der unterschiedliche Signalverlauf im positiven und im negativen Spannungsbereich. Bei dem anhand von Fig. 2 darge­ stellten Wechselstromsignal weist der negative Signalanteil genau die doppelte Frequenz des positiven Signalanteils auf. Es sind jedoch zahlreiche andere Signalmodulationen denkbar, die einen deutlichen Unterschied im Signalverlauf des positiven und negativen Spannungs­ bereichs erzeugen.

Um nun festzustellen, ob die Leitung 4 in der vorgesehenen Weise stromdurchflossen wird und somit in Ordnung ist, ist ein Empfänger 8 in Form einer Empfangs- und Anzeigevorrichtung erforderlich. Der Empfänger 8 ist als Handgerät ausgebildet und weist einen elektro­ magnetischen Sensor in Form einer Spule 9 auf. Anstelle dieser Spule 9 kann auch ein Hallsensor oder anderweitiger elektromagneti­ scher Aufnehmer angeordnet sein. Der Spule 9 nachgeschaltet ist eine Auswertelektronik, welche in einfachster Form durch eine Diode mit nachfolgendem Verstärker gebildet ist, die also je nach Anordnung der Diode den unteren oder den oberen Spannungsbereich eines Wechselstromsignals ausfiltert. An den Verstärker ist ein Lautspre­ cher 10 angeschlossen sowie zwei Leuchtdioden 11.

Wird nun der Empfänger 8 mit seiner Spule 9 in geringem Abstand über die Alarmglasscheibe 2 bewegt, und zwar in Richtung 12 oder Gegenrichtung, also quer zu den parallelen Leiterbahnen 5, dann wird ein Wechselstromsignal 7 stets dann in der Spule 9 induziert, wenn eine Leiterbahn gequert wird. Da die Leiterbahnen 5 mäander­ förmig verlaufen, ändert sie sich dann, wenn die Spule 9 in Richtung 12 über die Alarmglasscheibe 2 geschoben wird, von Leiterbahn zu Leiterbahn 5 die Stromrichtung bzw. die Phasenlage des in der Spule 9 induzierten Auswertsignals. Das Auswertsignal entspricht dem anhand von Fig. 2 dargestellten Prüfsignal in seinem Verlauf, ist jedoch bei jeder zweiten überstrichenen Leiterbahn 5 phasengedreht.

Im Empfänger 8 wird dieses Signal wie vorbeschrieben verarbeitet, so daß je nach Phasenlage einmal der höherfrequente und beim näch­ sten Mal der niederfrequente Signalanteil durchgelassen und über den Lautsprecher 10 wiedergegeben wird. Weiterhin wird über die Leuchtdioden 11 angezeigt, ob das Auswertsignal phasengleich mit dem Prüfsignal oder phasengedreht empfangen wird. Beim Überfahren der Leiterbahnen 5 mit der Spule 9 in Richtung 12 oder Gegenrich­ tung leuchten also bei intaktem Leiter 4 die Leuchtdioden 11 ab­ wechselnd auf, zudem ertönt im Lautsprecher 10 abwechselnd ein hoher und ein niedriger Ton. Es ist somit beim Überfahren der Scheibe sofort erkennbar, ob bei der Bewegung der Spule 9 von einer Leiterbahn 5 zur nächsten Leiterbahn 5 ein Tonwechsel stattfindet oder nicht. Sollte dieser Tonwechsel vom hohen zum tiefen Ton oder umgekehrt ausbleiben, so ist ein Teil der Leitung 4 defekt, insbeson­ dere kurzgeschlossen.

Anhand von Fig. 3 ist ein Sender 6 zur Erzeugung eines Prüfsignals gemäß Fig. 2 dargestellt. Der Sender 6 weist einen Wechselstrom­ generator 13 auf, dessen Ausgang auf einen mit 100 kHz getakteten Zähler 14 geschaltet ist. Der Zählwert des Zählers 14 wird über einen Dekoder 15 zur Adressierung eines Eproms 16 verwendet, in dem der gewünschte Verlauf des Prüfsignals in digitalisierter Form abgespeichert ist. Die aus dem Eprom 16 ausgelesenen Daten werden von einem Digitalanalogwandler 17 umgesetzt und gefiltert, so daß das reine Signal am Leistungsverstärker 18 zur Verfügung steht. Der Leistungsverstärker 18 speist das Prüfsignal in die zu prüfende Leitung mit einem der Abschlußwiderstand der Leitung angepaßten Signalpegel ein. Die Spannungsversorgung des Senders erfolgt aus der zu prüfenden Anlage mit Gleichspannung oder über ein Netzteil 20.

Anhand von Fig. 4 ist ein Empfänger 8 dargestellt. Dieser besteht aus der Spule 9, die den eigentlichen elektromagnetischen Sensor bildet, und der nachfolgenden Auswertelektronik. Das im elektroma­ gnetischen Sensor 9 induzierte Prüfsignal wird in einem Vorverstär­ ker 21 auf den erforderlichen Signalpegel gebracht, um dann über selektive Verstärker 22, 23 und 24 einem Gleichrichter 25 zugeführt zu werden. Die Signalaufbereitung durch die selektiven Verstärker 22 bis 24 sowie den Gleichrichter 25 wird durch eine Verstärkungs­ regelung 26 gesteuert, durch die die Pegelunterschiede des von der Spule aufgenommenen Eingangssignals weitgehend ausgeglichen werden. Damit steht für die nachfolgenden Stufen ein Signal von nahezu konstanter Größe zur Verfügung. Das so elektronisch aufbe­ reitete Signal wird nun sowohl einem Richtungsdetektor 28 als auch einem Endverstärker 27 zugeführt. Der Endverstärker steuert den Lautsprecher 10 an, mit dem das Prüfsignal hörbar gemacht wird; der Richtungsdetektor 28 steuert die Leuchtdioden 11 an, mit dem die Signalrichtung (Phasenlage) angezeigt wird. Die Funktion ist weiter oben schon beschrieben.

Bezugszeichenliste

1 Alarmzentrale
2 Alarmglasscheibe
3 Widerstand
4 Leitung
5 Leiterbahnen
6 Sender
7 Wechselstromsignal
8 Empfänger
9 Spule
10 Lautsprecher
11 Leuchtdioden
12 Richtung
13 Wechselstromgenerator
14 Zähler
15 Decoder
16 Eprom
17 Digitalanalogwandler
18 Leistungsverstärker
19 Ausgangsstufe
20 Netzteil
21 Vorverstärker
22, 23, 24 selektive Verstärker
25 Gleichrichter
26 Verstärkungsregelung
27 Endverstärker
28 Richtungsdetektor
29 Lautsprecher

Claims (10)

1. Verfahren zur Überprüfung einer elektrischen Leitung, ins­ besondere in einer Alarmglasscheibe, bei dem ein Wechselstromsignal in die zu überprüfende Leitung eingespeist wird und dann ein elek­ tromagnetischer Sensor zum Zwecke der induktiven Signalaufnahme in die Nähe der Leitung geführt wird, wobei mittels einer an den Sensor angeschlossenen Auswert- und Anzeigeeinrichtung festgestellt wird, ob das Wechselstromsignal im Sensor induziert wird, um so Rückschlüsse auf den Zustand der elektrischen Leitung zu ermögli­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstromsignal einge­ speist wird, das im positiven und negativen Spannungsbereich einen unterschiedlichen Signalverlauf aufweist, so daß im Sensor je nach Stromflußrichtung in der zu prüfenden Leitung ein in der Phasenlage unterschiedliches Auswertsignal induziert wird, wobei die Auswert- und Anzeigeeinrichtung einen Wechsel der Phasenlage und/oder die jeweilige Phasenlage ausweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im positiven Spannungsbereich verlaufende Signalteil und der im negativen Spannungsbereich verlaufende Signalteil des im elektroma­ gnetischen Sensor (1) induzierten Auswertsignals in der Auswert- und Anzeigeeinrichtung voneinander getrennt werden und daß der eine und/oder der andere Signalteil optisch und/oder akustisch angezeigt wird/werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage aus dem Verlauf der einzelnen Signalteile bestimmt wird und daß die Auswert- und Anzeigeeinrichtung die Phasenlage anzeigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Überprüfung von mehreren Leitungen in jede Leitung ein Wechselstromsignal mit einem leitungsspezifischen Si­ gnalmuster eingespeist wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswert- und Anzeigeeinrichtung die leitungsspezifischen Signal­ muster erkennt und jedem Signalmuster eine bestimmte Anzeige zuordnet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespeiste Wechselstromsignal unterschied­ liche Frequenzen im positiven und negativen Spannungsbereich auf­ weist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wechselstromgenerator, da­ durch gekennzeichnet, daß der Generator ein Wechselstromsignal mit im positiven und im negativen Spannungsbereich unterschiedlichem Signalverlauf erzeugt.

8. Vorrichtung mit einer Empfangs- und Anzeigevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, mit einem elektromagnetischen Sensor (9) mit daran angeschlos­ sener Auswert- und Anzeigeeinrichtung (21-29), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteinrichtung zur Trennung der positiven und negativen Auswertsignalanteile ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertsignal einem innerhalb der Auswerteinrichtung vorgesehenen Gleichrichterelement (25) aufgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß als optische Anzeigeelemente zur Anzeige der Amplitude des Auswertsignals ein Leuchtdiodenband vorgesehen ist.