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Dokumentenidentifikation DE102004012457A1 29.09.2005
Titel Verfahren und Messprogramm zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und Detektion einer in den Stromkreis potenziell eingekoppelten Überspannung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Siebert, Christian, 21709 Himmelpforten, DE
DE-Anmeldedatum 10.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004012457
Offenlegungstag 29.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.2005
IPC-Hauptklasse G01R 27/14
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und zur Detektion einer in den Stromkreis potentiell eingekoppelten Überspannung, bei dem nach der folgenden Reihenfolge in dem Stromkreis eine Spannungsmessung ohne Einspeisung eines Messstromes durchgeführt wird, der dabei gemessene Spannungswert mit einem vorgegebenen Spannungswert verglichen und eine Differenzspannung ermittelt wird und bei Überschreiten eines Schwellenwertes seitens der sich dabei ergebenden Differenzspannung ein Fehlerzustand erkannt und mittels einer generierten Fehlermeldung gemeldet bzw. bei Nicht-Überschreiten des Schwellenwertes seitens der Differenzspannung in dem Stromkreis eine zweite Spannungsmessung unter Einspeisung eines Messstroms durchgeführt und dadurch der unbekannte elektrische Widerstand bestimmt wird. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Messprogramm.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Erkennung bzw. Detektion einer potenziellen Überspannung, die in einen Stromkreis, der der Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes dienen soll, einkoppeln kann. Durch die Einkopplung der Überspannung würde die Messung des Widerstandes gestört werden, also ein falsches Ergebnis liefern, ohne dass dieser Fehlerfall durch die Widerstandsmessung alleine erkannt werden würde. In dem Stromkreis kann, bedingt durch weitere Umstände, eine zusätzliche Störspannung vorliegen, deren Größe und Polarität nicht bekannt sind. Es ist lediglich bekannt, dass diese Störspannung einen gewissen Spannungswert, der in der Ursache ihrer Entstehung begründet ist, nicht überschreitet. Dieser Spannungswert ist demnach vorgegeben. Die an den Stromkreis fehlerhaft angelegte zu erkennende Überspannung kann dadurch entstehen, dass eine unzulässige Beschaltung vorliegt, die durch einen unsachgemäßen Zusammenbau oder durch einen Kurzschluss zu einem spannungsführenden Punkt (z. B. Betriebsspannung) verursacht sein kann. Die Überspannung soll dabei von der möglichen und zulässigen Störspannung sowie von dem Spannungsabfall, der durch einen zum Messen des Widerstandes eingespeisten Strom entsteht, sicher unterschieden werden, so dass eine eindeutige Entscheidung zu treffen ist, ob eine gültige Messung oder eine Fehlbeschaltung vorliegen. Bei der Messung eines Widerstandes in einem elektrischen System mit positiver Betriebsspannung, wie beispielsweise in einem Kfz-Bordnetz können Fehlbeschaltungen auftreten, wie beispielsweise eine irrtümliche Verbindung mit der Bordnetzspannung. Die Fehlerspannung bzw. Überspannung ist bei diesem vorliegenden Problem konstruktionsbedingt positiv und deutlich größer als die auftretende Störspannung, auch größer als der bei der Widerstandsmessung auftretende Spannungsabfall und ebenfalls größer als die maximale Summe dieser beiden Spannungen. Im Fall des Erkennens der Überspannung muss eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Wenn erkannt wurde, dass keine Überspannung anliegt, ist sichergestellt, dass eine anschließende Widerstandsmessung ein gültiges Ergebnis liefert.

Bekannt ist eine Widerstandsmessung, die durch Einspeisung eines konstanten Stroms in den unbekannten Widerstand realisiert wird. Durch die Messung des Spannungsabfalls am unbekannten Widerstand lässt sich der Widerstandswert über das Ohm'sche Gesetz berechnen (R = U/I). Falls nun an dieses Meßsystem bzw. an den entsprechenden Stromkreis eine Fehlerspannung angeschlossen wird, die auf Grund ihrer Größe den linearen Aussteuerbereich eines in dem Stromkreis vorgesehenen Spannungsmessers übersteigt, die also größer ist als die Summe der zulässigen Störspannung und dem bei der Messung durch den Messstrom auftretenden Spannungsabfall am unbekannten Widerstand, können eine Übersteuerung und damit ungültige Messwerte auftreten. In diesem Fall kann nicht eindeutig unterschieden werden, ob der Widerstandswert sehr groß ist oder ob eine fehlerhaft eingekoppelte Überspannung die Übersteuerung verursacht. Nach dem bisherigen Stand der Technik könnte an Hand des errechneten Widerstandswertes eine Plausibilitätsprüfung vorgenommen werden, um zu entscheiden, ob dieser Wert als gültig anerkannt wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, ein Verfahren zur Messung eines unbekannten Widerstandes in einem Stromkreis der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit dessen Hilfe es schnell, einfach und kostensparend ermöglicht wird, eine potenziell auftretende Fehler- bzw. Überspannung in dem Stromkreis zu erkennen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Messprogramm nach Anspruch 3. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem Unteranspruch 2 aufgeführt.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und zur Detektion einer in den Stromkreis potentiell eingekoppelten Überspannung bereit gestellt, bei dem zunächst in dem Stromkreis eine Spannungsmessung ohne Einspeisung eines Messstromes durchgeführt wird. Im Anschluss daran wird der dabei gemessene Spannungswert mit einem vorgegebenen Spannungswert verglichen. Bei Überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes wird ein Fehlerzustand erkannt und mittels einer generierten Fehlermeldung gemeldet. Das Verfahren wird dann abgebrochen. Bei Nicht-Überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes in dem Stromkreis wird eine zweite Spannungsmessung unter Einspeisung eines Messstroms durchgeführt und dadurch der unbekannte elektrische Widerstand bestimmt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine entsprechende Programmierung eines in einer Messeinrichtung, insbesondere einem Mikroprozessor implementierten Messprogramms die Reihenfolge der Verfahrensschritte festgelegt und gesteuert.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass vor dem Beginn der eigentlichen Widerstandsmessung bei abgeschalteter Messstromquelle eine Spannungsmessung vorgenommen wird. Dann lässt sich eine möglicherweise anliegende Spannung, welche dann einer Fehlerspannung entspricht, direkt messen. Durch einen Vergleich mit einem vorgegebenen Spannungswert, wie beispielsweise dem zulässigen Spannungswert der Störspannung, lässt sich eine mögliche Übersteuerung des Systems schon vor der eigentlichen Widerstandsmessung erkennen und als Fehlerzustand melden.

Vorzugsweise lässt sich durch eine Ergänzung eines vorhandenen Meßsystems mit der durch das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Messung dessen Arbeitsweise so erweitern, dass sich der beschriebene Fehlerfall ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand zuverlässig erkennen lässt.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Messprogramm zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und zur Detektion einer in den Stromkreis potentiell eingekoppelten Überspannung, das in eine Messeinrichtung, insbesondere einen Mikroprozessor implementiert ist und den Ablauf des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ansteuert.

Die richtige Reihenfolge der Spannungsmessung ohne eingeschaltete Stromquelle und der anschließenden Spannungsmessungen) mit eingeschalteter Stromquelle sowie die Auswertung der Entscheidung (Fehlerspannung vorhanden/nicht vorhanden) wird durch das erfindungsgemäße Messprogramm festgelegt.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der folgenden Figur näher erläutert. Es zeigt

1 Schematische Darstellung eines Strom- bzw. Messkreises zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist ein Strom- bzw. Messkreis 1 dargestellt. Der Messkreis 1 umfasst eine Stromquelle Imess, einen Analog-Digital-Converter V, einen unbekannten elektrischen Widerstand RX und eine Spannungsquelle G, welche eine Störspannung Ustör verursacht. Ferner ist eine potenziell auftretende Spannungsquelle F dargestellt, welche eine Fehlerspannung UFehler erzeugt. Ferner ist ein Schalter S dargestellt, mit dessen Hilfe die Stromquelle Imess abkoppelbar ist. In einem ersten Schritt wird nun zunächst ohne Einspeisung eines Stromes seitens der Stromquelle Imess, das heißt bei offenem Schalter S eine Spannungsmessung durchgeführt. Dabei kann dann nur die Störspannung UStör und eine potenziell auftretende Fehlerspannung UFehler gemessen werden, da der unbekannte Widerstand RX nicht durch einen Strom durchflossen wird und somit an RX keine Spannung abfällt. Es ist ein Spannungswert vorgegeben, welcher seitens einer auftretenden Störspannung UStör nicht überschritten wird. Dieser vorgegebene, das heißt bekannte Spannungswert dient als Schwellenwert. Bei Überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes wird ein Fehlerzustand erkannt, eine Fehlermeldung generiert und weitergeleitet. Ferner wird der Messvorgang gestoppt. Wird der vorgegebene Spannungswert nicht überschritten, so wird ein Strom seitens der Stromquelle Imess in den Stromkreis eingespeist bei Schließung des Schalters S und der Widerstand RX wird darüber bestimmt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und zur Detektion einer in den Stromkreis potentiell eingekoppelten Überspannung, bei dem nach der folgenden Reihenfolge

    – in dem Stromkreis eine Spannungsmessung ohne Einspeisung eines Messstromes durchgeführt wird,

    – der dabei gemessene Spannungswert mit einem vorgegebenen Spannungswert verglichen und

    – bei Überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes ein Fehlerzustand erkannt und mittels einer generierten Fehlermeldung gemeldet,

    – bei Nicht-Überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes in dem Stromkreis eine zweite Spannungsmessung unter Einspeisung eines Messstroms durchgeführt und dadurch der unbekannte elektrische Widerstand bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine entsprechende Programmierung eines in einer Messeinrichtung, insbesondere einem Mikroprozessor implementierten Messprogramms die Reihenfolge festgelegt und gesteuert wird.
  3. Messprogramm zur Messung eines unbekannten elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis und zur Detektion einer in den Stromkreis potentiell eingekoppelten Überspannung, das in eine Messeinrichtung, insbesondere einen Mikroprozessor implementiert ist und den Ablauf eines Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2 ansteuert.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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