DE853612C - Method for measuring and oscillographic display of contact resistance - Google Patents

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.Procedure for the measurement and oscillographic display of contact resistances at The object of the invention is to reduce the contact resistance at contacts, in particular to measure on periodically actuated contacts and to display them on an oscillograph. to For this purpose it is already known to provide a resistance to the contact to be examined to connect in parallel and the voltage occurring at the parallel connection as To use input voltage for an electron beam oscilloscope.

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. If you compare the contact resistance in this way with the oscilloscope takes up the usual means, one obtains a rectangular curve, the horizontal curve of which Parts correspond to the clearly opened or clearly closed contact. However, these parts are of little interest to the observation. From l> esonderem What is of interest, however, is the sudden transition from one resistance value to another or a small area on either side of this zone. Precisely these processes will be but only displayed very indistinctly.

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. In the method according to the invention, this disadvantage is eliminated avoided that the tilt return of the oscilloscope for the display in the way it is also exploited that a brightness control of the same and such a phase Synchronization takes place so that the sub-process of interest falls into the return.

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. With the usual oscilloscope circuits, the tilt return always perceived as annoying and therefore darkly controlled. Also will the sawtooth-shaped control voltage for the return has a short and steep edge given, because you can shorten the return.

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.The invention is based on the knowledge that you have a clear Representation of the change in contact resistances can be obtained in that for it it is ensured that the contact actuation fails in the toggle return that this brightly controlled and by the corresponding waveform of the sawtooth control voltage is stretched.

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.But not just a visual display of the contact resistance but also to be able to take a measurement, the ordinates be measured. For this purpose, a calibration circuit identical to the measuring circuit is used provided with multiple, preferably 10 times larger resistances. With the oscillographic It is possible to immediately evaluate experiments under direct observation. However, care must be taken that the contact resistances and their Fluctuations can be measured without going through the Braun tube of the oscilloscope the switching voltage is overridden. The advantage of such a display is that that both the voltages of the contact resistance and their fluctuations as well the switching voltage can be read in the same picture. The reading is made in almost linear scale when the parallel resistance is one order of magnitude larger. if the parallel resistance is equal to the transition resistance, the amplitude increases corresponding to the parallel connection of two resistors, with the zero point the switching voltage by switching to an approximately 10 times larger parallel resistance can be found. The battery current is approximate with constant and closed contact constant. If now, according to the invention, the return of the oscilloscope to the display with is exploited, you get a particularly deep insight into the course the contact resistance. The broadband capability of the amplifier allows input and switch-off time as well as the duration of existing bounce pulses when switching on 2 M5 can be recognized exactly and with a duration of 20 items already represented true to form.

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.The duration of the bruises can be one to two orders of magnitude below those of the contact pressure fluctuations. The simultaneous consideration of both processes is possible because the return of the oscilloscope is also used, the at low frequencies it is about 1/20 of the tilt duration on average. So he shows in the middle of the screen about 20 times the time resolution, as shown by calibration, e.g. B. by means of one of the above compressive stress waves can be detected. Although the rewind according to the exponential capacitor discharge is on the whole non-linear, it can be considered linear for a part.

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 the basic circuit arrangement is shown, and The switching process is explained with the aid of the diagram in FIG. 2. Fig. 3 shows a circuit for measuring and calibration purposes and FIG. 4 is a diagram of the occurring here Switching process. Finally, FIG. 5 shows a curve that is used for evaluation is used for measurements.

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. In Fig. I, K denotes the contact to be examined, from which is assumed to be operated at a frequency of 50 Hz. Parallel the already mentioned resistor R is connected to this contact and in series with this circuit there is a constant series resistor rk and a current source. The input voltage for the oscilloscope is taken from terminals I, 2.

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. With the periodic closing and opening of the contact K results a voltage curve, as shown in Fig. 2 by the approximately rectangular Curve a, b, e, f is shown. In the course of this curve, the part corresponds to from a to b the voltage on the open contact, d. H. the voltage across the parallel resistor R. In point b the contact is switched on, i.e. H. the tension should theoretically Be zero. It turns out, however, that voltage fluctuations c and d occur here, caused by fluctuation in contact resistance. The part of the curve e, f applies to the contact that is closed again. The return of the oscilloscope is shown in Fig. 2 by the curves g, h, i, k, I shown. The time scale is stretched considerably further, see above that in detail the course of the processes is more clearly recognizable than z. Am the perpendicular part of the curve at b or 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.The parts of the curve marked with g, h, i represent bruises that possibly caused by vibrations of the resilient contact tip. Of the Curve part k gives the voltage pattern when switching on, i.e. H. with increasing contact pressure, and finally the curve part 1 corresponds to the fluctuations labeled c in the rough representation when recording the curve from left to right.

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. With these considerations, only the time course of the Tensions at the contact have been explained, and it now comes down to the appropriate To find ohmic values of the contact resistances or to find a yardstick that allows the ohmic values can be taken from the time-dependent voltage curve explained above. It must be taken into account that the vertical ordinate up to point a is a from o to infinitely increasing ohmic value and that the length of the ordinate cannot show the ohmic value in linear division, since this can be displayed up to the first contact the contacts are practically infinite, but then come on extremely quickly o decreases. The test circuit was used to measure the amplitudes of Fig. 3 developed. The contact K to be examined can in this case by means of a switch U either to the normal measuring circuit already described the resistors R and Rk or to a calibration circuit with 10 times larger resistances be placed.

In dem Fall, daß der Parallelwiderstand R eine Größenordnung größer ist als der Kontaktwiderstand r, gilt folgendes: R io r. In the event that the parallel resistance R is an order of magnitude larger is r as the contact resistance, the following applies: R io r.

Die Spannung im Punkt a des Diagramms ist daher J . R. The voltage at point a of the diagram is therefore 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.The voltage in point b is analogous if the parallel connection is already in place of the resistances r, R is present: Ub = J. R.r # J. r = 0.1 among others.

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.R + r Furthermore, the following equation applies to the voltage for the fluctuation in the course of the curve when point c is reached: In this case, the zero line is 0.1 11a below the display in point b. The resistances are approximately proportional to the displayed amplitudes.

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. If now the parallel resistance R is equal to the contact resistance is, the zero line can be found in that the switch U in Fig. 3 in the Calibration position is shifted. This includes the diagram Fig. 4. The curve part a ', b 'corresponds to the total switching voltage across the parallel resistor R, while the curve a, b reduced by the voltage across the parallel connection of resistors R and r is. Is z. B. the calibration amplitude a ', b' 30 mm and the measurement amplitude a, b 20 mm = 0.67 a ', b', then according to FIG. 5 R = ° 5; for R = 50 .Q becomes 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#.Let the amplitude difference a, c be Ig mm, R therefore = I, and the contact resistance for point c in the same example rC = 50 MQ, d r = 25 MQ. For a, c = 3 mm, R = 10 rc = 500MQ, 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. It stands to reason that for measurements of this kind the return as well as the To linearize the outward run by a penthode. Only for the highest frequency ranges the penthode must be omitted in order not to lengthen the return times. Appropriate half the switching frequency is used for tilting, which means that a large and detailed display of the switch-on process can be achieved. The enemy representation runs through the time axis in the opposite sense, as explained above. A Phase shifter on the object to be measured or on the synchronizing voltage process of the oscilloscope allows you to move any part of the curve into the detailed view. A brightness control stage, which is fed by the flyback voltage, causes a lightening of the return. A simple capacitive coupling is also required usable. As a result, the outward and reverse are shown in comparable brightness, what is important with regard to the different running speeds, since absolute equality of brightness makes observation difficult. By utilizing the return flow avoids the synchronization problem that exists when using the Representation of a periodic switching process, the deflection with about ten times the toggle frequency he follows. It would be just as difficult to obscure the nineteen unused ones Tilting operations. The processes outside of the switching time could not be observed will.

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. PATENT CLAIMS: 1. Method of measurement and oscillographic Display of transition resistances on contacts, especially periodically actuated Contacts with the help of a resistor connected in parallel to the contact, where the voltage appearing at the parallel connection is used as the input voltage for an electron beam oscilloscope is used, characterized in that the tilt return of the oscilloscope is used for the display in such a way that a brightness control the same and such a phase synchronization takes place that the interested Subprocess falls into the return.

Claims (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. 2. The method according to claim I, characterized in that for measuring of the amplitudes a calibration circuit identical to the measuring circuit with multiple, preferably 1 is provided for larger resistances.