DE853612C - Verfahren zur Messung und oszillographischen Anzeige von Kontaktwiderstaenden - Google Patents

Verfahren zur Messung und oszillographischen Anzeige von Kontaktwiderstaenden

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DE853612C
DE853612C DEP2218A DEP0002218A DE853612C DE 853612 C DE853612 C DE 853612C DE P2218 A DEP2218 A DE P2218A DE P0002218 A DEP0002218 A DE P0002218A DE 853612 C DE853612 C DE 853612C
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DE
Germany
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contact
voltage
curve
return
contact resistance
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Expired
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DEP2218A
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English (en)
Inventor
Gerhard Dipl-Ing Schiertz
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
    • G01R13/20Cathode-ray oscilloscopes
    • G01R13/208Arrangements for measuring with C.R. oscilloscopes, e.g. vectorscope

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Verfahren zur Messung und oszillographischen Anzeige von Kontaktwiderständen Bei der Erfindung liegt die Aufgabe vor, den Übergangswiderstand an Kontakten, insbesondere an periodisch betätigten Kontakten zu messen und oszillographisch anzuzeigen. Zu diesem Zweck ist es l>ereits bekallnt, dem zu untersuchenden Kontakt einen Widerstand parallel zu schalten und die an der Parallel schaltung auftretende Spannung als Eingangsspannung für einen Elektronenstrahloszillographen zu verwenden.
  • Wenn man den Übergangswiderstand in dieser Weise mit den bei Oszillographen üblichen hlitteln aufnimmt, so erhält man eine Rechteckkurve, deren waagerecht verlaufende Teile dem eindeutig geöffneten bzw. eindeutig geschlossenen Kontakt entsprechen. Diese Teile interessieren aber für die Beol>achtung nur wenig. Von l>esonderem Interesse ist dagegen der sprunghafte Übergang von einem Widerstandswert zum anderen bzw. ein kleiner Bereich zu beiden Seiten dieser Zone. Gerade diese Vorgänge werden aber nur sehr undeutlich angezeigt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der Kipprücklauf des Oszillographen für die Anzeige in der Weise mit ausgenutzt wird, daß eine Hellsteuerung desselben und eine solche phasenmäßige Synchronisierung erfolgt, daß der interessierende Teilvorgang in den Rücklauf fällt.
  • Bei den üblichen Oszillographenschaltungen wird der Kipprücklauf stets als störend empfunden und aus diesem Grunde dunkel gesteuert. Außerdem wird der sägezahnförmigen Steuerspannung für den Rücklauf eine kurze und steile Flanke gegeben, weil man dadurch den Rücklauf abkürzen kann.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man eine übersichtliche Darstellung der Änderung von Kontaktwiderständen dadurch erhalten kann, daß dafür gesorgt wird, daß die Kontaktbetätigung in dem Kipprücklauf fortfällt, daß dieser hell gesteuert und durch entsprechende Kurvenform der sägezahnförmigen Steuerspannung gedehnt wird.
  • Um nun aber nicht nur eine optische Anzeige der Kontaktwiderstände zu erhalten, sondern außerdem eine Messung vornehmen zu können, müssen die Ordinaten ausgemessen werden. Zu diesem Zweck ist eine der Meßschaltung gleiche Eichschaltung mit mehrfach, vorzugsweise Iofach größeren Widerständen vorgesehen. Bei der oszillographischen Anzeige ist es möglich, Versuche unter direkter Beobachtung augenblicklich auszuwerten. Allerdings muß Vorsorge getroffen werden, daß die Übergangswiderstände und ihre Schwankungen gemessen werden, ohne daß die Braunsche Röhre des Oszillographen durch die Schaltspannung übersteuert wird. Der Vorteil einer solchen Anzeige liegt darin, daß sowohl die Spannungen des Übergangswiderstandes und deren Schwankungen als auch die Schaltspanung im gleichen Bilde abzulesen sind. Die Ablesung erfolgt in fast linearem Maßstab, wenn der Parallelwiderstand eine Größenordnung größer ist. Wenn der Parallelwiderstand gleich dem Obergangswiderstand ist, steigt die Amplitude entsprechend der Parallelschaltung zweier Widerstände, wobei sich der Nullpunkt der Schaltspannung durch Umschalten auf einen etwa Iofach größeren Parallelwiderstand finden läßt. Der Batteriestrom ist bei konstantem und geschlossenem Kontakt annähernd konstant. Wenn nun erfindungsgemäß der Rücklauf des Oszillographen zur Anzeige mit ausgenutzt wird, so erhält man dadurch einen besonders tiefen Einblick in den Verlauf der Übergangswiderstände. Die Breitbandigkeit des Verstärkers gestattet es, Ein- und Ausschaltzeit sowie die Dauer vorhandener Prellimpulse beim Einschalten von 2 M5 genau zu erkennen und bei einer Dauer von 20 los bereits formgetreu darzustellen.
  • Die Dauer der Prellungen liegt mitunter ein bis zwei Größenordnungen unter denen der Kontaktdruckschwankungen. Die gleichzeitige Betrachtung beider Vorgänge ist dadurch möglich, daß der Rücklauf des Oszillographen mit ausgenutzt wird, der bei tiefen Frequenzen im Mittel etwa 1/20 der Kippdauer ausmacht. Mithin zeigt er in der Bildschirmmitte etwa die 20fach Zeitauflösung, wie sich durch Eichen, z. B. mittels einer der obigen Druckspannungswellen, nachweisen läßt. Obwohl der Rücklauf entsprechend der exponentiellen Kondensatorentladung im ganzen nicht linear ist, kann er für einen Teil als linear gelten.
  • In Fig. I ist die prinzipielle Schaltungsanordnung dargestellt, und an Hand des Diagramms der Fig. 2 wird der Schaltvorgang erläutert. Die Fig. 3 zeigt eine Schaltung für Meß- und Eichzwecke und Fig. 4 ein Diagramm des hierbei auftretenden Schaltvorganges. In Fig. 5 ist schließlich eine Kurve dargestellt, die zur Auswertung der Messungen dient.
  • In Fig. I ist mit K der zu untersuchende Kontakt bezeichnet, von dem angenommen wird, daß er mit einer Frequenz von 50 Hz betätigt wird. Parallel zu diesem Kontakt ist der bereits erwähnte Widerstand R geschaltet und in Reihe mit dieser Schaltung befindet sich ein konstanter Vorwiderstand rk und eine Stromquelle. An den Klemmen I, 2 wird die Eingangsspannung für den Oszillographen abgenommen.
  • Bei der periodischen Schließung und Offnung des Kontaktes K ergibt sich ein Spannungsverlauf, wie er in Fig. 2 durch den annähernd rechteckförmigen Kurvenzug a, b, e, f dargestellt ist. Im Verlauf dieser Kurve entspricht der Teil von a bis b der Spannung am offenen Kontakt, d. h. der Spannung am Parallelwiderstand R. Im Punkt b ist der Kontakt eingeschaltet, d. h. die Spannung müßte theoretisch Null sein. Es zeigt sich aber, daß hier Spannungsschwankungen c und d auftreten, die durch Schwankung des Kontaktübergangswiderstandes verursacht sind. Der Kurventeil e, f gilt für den wieder geschlossenen Kontakt. Der Rücklauf des Oszillographen ist in Fig. 2 durch den von rechts nach links verlaufenden Kurvenzug g, h, i, k, I dargestellt. Der Zeitmaßstab ist dabei erheblich weiter auseinandergezogen, so daß im einzelnen der Verlauf der Vorgänge deutlicher erkennbar ist als z. B. in dem lotrechten Kurventeil bei b oder e.
  • Die mit g, h, i bezeichneten Kurventeile stellen Prellungen dar, die möglicherweise durch Schwingungen der federnden Kontaktspitze verursacht sind. Der Kurventeil k ergibt das Spannungsbild beim Einschalten, d. h. bei ansteivendem Kontaktdruck, und schließlich entspricht der Kurventeil 1 den mit c bezeichneten Schwankungen in der Grobdarstellung bei der Aufzeichnung der Kurve von links nach rechts.
  • Bei diesen Betrachtungen ist bisher nur der zeitlicheVerlauf der Spannungen am Kontakt erläutert worden, und es kommt nun darauf an, die entsprechenden Ohmwerte der Übergangswiderstände zu finden bzw. einen Maßstab zu finden, der gestattet, die Ohmwerte aus der oben erläuterten zeitabhängigen Spannungskurve zu entnehmen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die senkrechte Ordinate bis zum Punkt a einem von o bis unendlich wachsenden Ohmwert entspricht und daß die Länge der Ordinate den Ohmwert nicht in linearer Teilung zeigen kann, da dieser bis zur ersten Berührung der Kontakte praktisch unendlich groß ist, dann aber außerordentlich schnell auf o abnimmt. Um die Ausmessung der Amplituden vorzunehmen, wurde die Versuchsschaltung der Fig. 3 entwickelt. Der zu untersuchende Kontakt K kann in diesem Fall mittels eines Umschalters U entweder an die bereits beschriebene normale Meßschaltung mit den Widerständen R und Rk oder an eine Eichschaltung mit Iofach größeren Widerständen gelegt werden.
  • In dem Fall, daß der Parallelwiderstand R eine Größenordnung größer ist als der Kontaktwiderstand r, gilt folgendes: R io r.
  • Die Spannung im Punkt a des Diagramms ist daher J . R.
  • Sinngemäß ist die Spannung im Punkt b, wenn bereits die Parallelschaltung der Widerstände r, R vorhanden ist: Ub = J . R.r # J . r = 0,1 ua.
  • R + r Des weiteren gilt bei der Schwankung im Kurvenverlauf, wenn der Punkt c erreicht ist, für die Spannung folgende Gleichung: Die Nullinie liegt also in diesem Fall um den Betrag 0,1 11a unter der Anzeige im Punkt b. Die Widerstände sind dabei annähernd proportional den angezeigten Amplituden.
  • Wenn nun der Parallelwiderstand R gleich dem Kontaktübergangswiderstand ist, so ist die Nullinie dadurch zu finden, daß der Umschalter U in Fig. 3 in die Eichstellung umgelegt wird. Hierzu gehört das Diagramm Fig. 4. Der Kurventeil a', b' entspricht der gesamten Schaltspannung am Parallelwiderstand R, während der Kurvenverlauf a, b um die Spannung an der Parallelschaltung der Widerstände R und r verringert ist. Beträgt z. B. die Eichamplitude a', b' 30 mm und die Meßamplitude a, b 20 mm = 0,67 a', b', so ergibt sich nach Fig. 5 R = ° 5; für R = 50 .Q wird r = 25 MQ.
  • Der Amplitudenunterschied a, c sei Ig mm, R mithin = I, und der Kontaktübergangswiderstand für Punkt c im gleichen Beispiel rC = 50 M Q, d r also = 25 MQ. Für a, c = 3 mm, R = 10 rc = 5ooMQ, Jr=475JQ; a, c= 19,5 mm. r =0,55, rC=27,s MQ, R r = 2,5 M#.
  • Es liegt nahe, für Messungen dieser Art den Rücklauf ebenso wie den Hinlauf durch eine Penthode zu linearisieren. Lediglich bei den höchsten Kippfrequenzbereichen muß die Penthode entfallen, um die Rücklaufzeiten nicht zu verlängern. Zweckmäßig wird zur Kippung die halbe Schaltfrequenz verwendet, wodurch gleichzeitig eine Groh- und Feindarstellung des Einschaltvorganges zu erreichen ist. Die Feindarstellung durchläuft dabei, wie oben dargelegt wurde, die Zeitachse im umgekehrten Sinn. Ein Phasenschieber am Meßobjekt oder am Synchronisierspannungsvorgang des Oszillographen gestattet, jeden beliebigen Teil der Kurve in die Feindarstellung zu verschieben. Eine Helligkeitssteuerstufe, die durch die Rücklaufspannung gespeist wird, bewirkt eine Aufhellung des Rücklaufs. Auch ist eine einfache kapazitive Kopplung bedingt verwendbar. Dadurch werden Hin- und Rücklauf in vergleichbarer Helligkeit gezeigt, was mit Rücksicht auf die verschiedene Laufgeschwindigkeit von Wichtigkeit ist, da absolute Gleichheit der Helligkeit die Beobachtung erschwert. Durch die Rücklaufausnutzung wird das Synchronisierungsproblem vermieden, welches vorliegt, wenn zum Zweck der Darstellung eines periodischen Schaltvorganges die Ablenkung mit etwa zofacher Kippfrequenz erfolgt. Ebenso schwierig wäre die Dunkel steuerung der neunzehn nicht benutzten Kippvorgänge. Die Vorgänge außerhalb der Schaltzeit könnten dabei nicht beol>-achtet werden.
  • PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Messung und oszillographischen Anzeige von Übergangswiderständen an Kontakten, insbesondere periodisch betätigten Kontakten unter Zuhilfenahme eines dem Kontakt parallel geschalteten Widerstandes, wobei die an der Parallelschaltung auftretende Spannung als Eingangsspannung für einen Elektronenstrahloszillographen dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipprücklauf des Oszillographen für die Anzeige in der Weise mit ausgenutzt wird, daß eine Hellsteuerung desselben und eine solche phasenmäßige Synchronisierung erfolgt, daß der interessierende Teilvorgang in den Rücklauf fällt.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausmessung der Amplituden eine der Meßschaltung gleiche Eichschaltung mit mehrfach, vorzugsweise 1 nach größeren Widerständen vorgesehen ist.
DEP2218A 1949-03-16 1949-03-16 Verfahren zur Messung und oszillographischen Anzeige von Kontaktwiderstaenden Expired DE853612C (de)

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DE853612C true DE853612C (de) 1952-10-27

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ID=7357834

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DE (1) DE853612C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE946300C (de) * 1953-01-14 1956-07-26 Max Grundig Verfahren zur Sichtbarmachung zeitlich veraenderlicher Vorgaenge mittels Elektronenstrahloszillographen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE946300C (de) * 1953-01-14 1956-07-26 Max Grundig Verfahren zur Sichtbarmachung zeitlich veraenderlicher Vorgaenge mittels Elektronenstrahloszillographen

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