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Die Erfindung betrifft einen Stromsensor zur Detektion eines stromlosen Zustands gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Detektion gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 eines stromlosen Zustands mit einem Stromsensor.
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Aus der
JP 57118661 A ist ein Stromsensor bekannt. Mit einem derartigen Stromsensor lässt sich eine berührungsfreie Messung eines in einem Stromleiter fließenden Stromes durchführen. In der einfachsten Ausführungsform kann alleine mit einem Hallsensor ein Magnetfeld vermessen werden, dass durch den Stromfluss in einem Stromleiter erzeugt wird. Zur Verminderung von Streueffekten und anderweitigen Störeffekten wird jedoch üblicherweise ein aus einem magnetischen leitfähigen Material hergestellter Ring verwendet, der einen Spalt aufweist, in dem ein Hallsensor angeordnet ist. Umgibt ein derartiger ringförmiger Stromsensor einen Stromleiter, kann das durch den Stromleiter erzeugte Magnetfeld gebündelt werden und der Stromfluss im Stromleiter exakter bestimmt werden. Jedoch ist der Zusammenhang zwischen der magnetischen Feldstärke und der Flussdichte in magnetisch leitfähigem Material nicht linear und der Einsatz des Stromsensors ist auf einen vorbestimmten Strombereich begrenzt.
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Aus der
EP 0 742 440 B1 ist ein Stromsensor nach dem Prinzip eines Kompensationsstromwandler auf gebaut ist, bekannt. Nach dem Kompensationsprinzip wird der aus einem magnetisch leitfähigen Material bestehende Ring mit einer Wicklung ausgestattet, durch die ein Strom geschickt wird, der dem Strom in dem Stromleiter hinsichtlich des jeweilig erzeugten Magnetfeldes entgegen wirken soll. Dabei wird ein derartiger Kompensationsstromsensor üblicherweise so geregelt, dass das am Hallsensor anliegende Magnetfeld auf null geregelt wird. Demzufolge ist der durch die Wicklung fließende Strom direkt proportional zum in dem Stromleiter fließenden und zu vermessenden Strom. Derzeit wird dabei der Hallsensor mit einer konstanten Betriebsstrom beaufschlagt, so dass er hinsichtlich seiner Magnetfeldempfindlichkeit auf einen festen Empfindlichkeitsbereich eingestellt ist.
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Des Weiteren ist aus der der
DE 10 2004 010 613 A eine Regelung für einen Magnetfeldsensor bekannt, bei der die Signale mittels eines Prozessors digital aufbereitet werden. Ferner sind aus der
DE 10 2006 017 479 A1 und der
DE 42 19 025 A1 ein Verfahren zur Messung eines Wechselstromes bzw. ein Verfahren zur Erfassung eines Überstromes bekannt.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Stromsensor und ein Verfahren zur Detektion eines stromlosen Zustands anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.
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Die Aufgabe wird durch einen Stromsensor zur Detektion eines stromlosen Zustands mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Detektion eines stromlosen Zustands mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung wird ein Stromsensor zur Detektion eines stromlosen Zustands bereitgestellt, aufweisend einen Magnetfeldsensor, wobei der Magnetfeldsensor vorzugsweise als ein Hallsensor oder ein AMR Sensor ausgebildet ist, und einer mit dem Magnetfeldsensor verschalteten regelbaren Versorgung, wobei die Versorgung als regelbare Stromquelle oder als regelbare Spannungsquelle ausgebildet ist, und einem mit dem Magnetfeldsensor verschalteten ersten Differenzverstärker zum Verstärken einer ersten Sensorspannung, wobei der erste Differenzverstärker einen Ausgang aufweist und an dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers die verstärke analoge Sensorspannung anliegt und ein zweiter mit der Versorgung verschalteter Differenzverstärker mit einem ersten Eingang und einen zweiten Eingang vorgesehen ist und der erste Eingang des zweiten Differenzverstärkers direkt mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers und mit der Versorgung und der zweite Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit einer Referenzspannung verschaltet ist, so dass die verstärke analoge Sensorspannung an dem ersten Eingang des zweiten Differenzverstärkers anliegt und der erste Differenzverstärker und der zweite Differenzverstärker und der Magnetfeldsensor mit der Versorgung einen analogen Regelkreis ausbilden und bei der ersten Sensorspannung ein erster Betriebsstrom oder eine erste Versorgungsspannung an dem Magnetfeldsensor anliegt und bei einer zweiten Sensorspannung ein zweiter Betriebsstrom oder eine zweite Versorgungsspannung anliegt, wobei die zweite Sensorspannung kleiner als die erste Sensorspannung und der zweite Betriebsstrom oder die zweite Versorgungsspannung größer als der erste Betriebsstrom oder die erste Versorgungsspannung ist.
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Gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, ausgebildet zu der Detektion eines stromlosen Zustands und/oder eines Nulldurchgangs von einem Stromleiter mit einem Stromsensor, wobei der Stromsensor einen Magnetfeldsensor aufweist und der Magnetfeldsensor vorzugsweise als Hallsensor oder als AMR Brücke ausgebildet ist und der Stromsensor einen ersten Differenzverstärker mit einem Ausgang zum Verstärken einer ersten Sensorspannung aufweist, wobei an dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers die verstärke analoge Sensorspannung anliegt und ein zweiter mit der Versorgung verschalteter Differenzverstärker mit einem ersten Eingang und einen zweiten Eingang vorgesehen ist, wobei der erste Eingang des zweiten Differenzverstärkers direkt mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers und der zweite Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit einer Referenzspannung verschaltet ist, so dass die verstärke analoge Sensorspannung an dem ersten Eingang des zweiten Differenzverstärkers anliegt und von dem ersten Differenzverstärker mit dem zweiten Differenzverstärker und mit dem Magnetfeldsensor und mit der Versorgung ein analoger Regelkreis ausgebildet wird und zur Detektion eines stromlosen Zustandes in einem ersten Zustand bei einem Absinken eines den Stromleiter durchfließenden elektrischen Stroms ein Absinken einer von dem Magnetfeldsensor erzeugten Sensorspannung oder Hallspannung durch Erhöhung eines an den Magnetfeldsensor anliegenden Betriebsstroms oder der anliegenden Versorgungsspannung mittels einer regelbaren Versorgung zumindest teilweise kompensiert wird.
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Es sei angemerkt, dass die nachfolgenden Ausführungen insbesondere für einen Hallsensor als Magnetfeldsensor angeführt werden, jedoch sich die Ausführungen und Vorteile sich immer auch entsprechend auf einen Magnetfeldsensor und insbesondere auch auf einen AMR Brücke beziehen. Des Weiteren sei angemerkt, dass der Hallsensor oder der insbesondere die AMR-Brücke bei einem anliegenden Betriebsstrom oder bei einer anliegenden Versorgungsspannung nur dann eine Sensorspannung oder insbesondere eine Hallspannung erzeugt, wenn die durch den Magnetfeldsensor verlaufenden magnetischen Feldlinien bei einem Hallsensor wenigstens teilweise orthogonal zu dem in dem Hallsensor fließenden Betriebstrom sind. Des Weiteren sei angemerkt, dass der Ausdruck Betriebsstrom oder der Ausdruck Versorgungsspannung ganz allgemein der Betriebsstrom oder ganz allgemein die Versorgungsspannung des Magnetfeldsensors unabhängig von der jeweiligen Höhe bezeichnet. Demgegenüber wird mit der Bezeichnung erster Betriebsstrom oder erster Versorgungsspannung und zweiter Betriebsstrom oder zweiter Versorgungsspannung jeweils ein Betriebsstrom oder eine Versorgungsspannung von einer vorbestimmten Höhe bezeichnet. Ferner liegt ein stromloser Zustand dann vor, wenn kein Strom in dem zu vermessenden Stromleiter fließt oder wenn in dem Stromleiter der fließende Strom eine Umpolung erfährt. Unter einer Umpolung ist ein Wechsel der technischen Stromrichtung im Stromleiter zu verstehen. Auch bei einer derartigen Umpolung liegt kurzfristig am Nulldurchgang ein stromloser Zustand vor. Gerade in dem weiten Nulldurchgangs-Bereich, also bei sehr geringen Stromflüssen bzw. sehr geringen Stromstärken, weist auch das sich durch den geringen Stromfluss einstellende Magnetfeld eine sehr geringe magnetische Flussdichte auf.
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Ein Vorteil ist, dass bei einer durch den Stromsensor sich verringerten magnetischen Flussdichte die Hallspannung mittels einer Erhöhung des Betriebsstroms oder der Versorgungsspannung nahezu konstant halten lässt. Anders ausgedrückt, in dem der zweite Differenzverstärker mit der Stromquelle oder der Spannungsquelle und der Referenzspannung verschaltet ist, bewirkt eine Differenz zur Referenzspannung eine Erhöhung des Betriebsstroms oder der Versorgungsspannung. D. h. der Hallsensor, der erste Differenzverstärker, der zweite Differenzverstärker und die Stromquelle oder die Spannungsquelle bilden einen Regelkreis aus, wobei mittels der Höhe der Referenzspannung die zu einem Istwert der Hallspannung zugehörige Höhe des Betriebsstroms oder der Versorgungsspannung eingestellt wird. Weicht die Hallspannung von dem Istwert ab, wird der Betriebsstrom oder die Versorgungsspannung in einem reziproken Verhältnis zu der Abweisung nachgeregelt. Anders ausgedrückt, handelt es sich vorliegend um eine analoge Signalverarbeitung, d. h. die analoge Sensorspannung wird mittels eines ersten Differenzverstärkers verstärkt und einem zweiten Differenzverstärker zugeführt. Der zweite Differenzverstärker steuert mit der analogen Ausgangsspannung eine regelbare Versorgung, wobei die regelbare Versorgung ebenfalls mittels eines analogen Signals die Magnetfeldsensoren steuert. Hierdurch wird der analoge Regelkreis ausgebildet. Ein Vorteil des analogen Regelkreises ist es, dass der Regelkreis wesentlich schneller auf eine Änderung des magnetischen Flusses reagiert, als wenn eine digitale Signalverarbeitung innerhalb des Regelkreises ausgebildet ist. Indem sich die digitale Signalverarbeitung erübrigt lassen sich die Herstellungskosten reduzieren und die Zuverlässigkeit der Anordnung erhöhen.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass sich hierdurch in besonders zuverlässige und einfache Weise ein Nulldurchgang d. h. ein stromloser Zustand eines Leiters detektieren lässt. Eine übermäßige lange Erhöhung des Betriebsstromes oder der Versorgungsspannung und eine hierdurch eventuelle verbundene starke Temperaturerhöhung im Hallsensor wird im Allgemeinen durch ein schnelles Durchlaufens des Nulldurchgangs in dem Leiter bei einer anliegenden Wechselspannungsfrequenz von ca. 50 Hz vermieden. Untersuchungen haben gezeigt, dass ohne Weiteres auch langsam wechselnde Spannungen im Bereich bis zu 1 Hz detektieren lassen. Des Weiteren läst sich auch gemäß einer Weiterbildung strombegrenzte Mittel einsetzen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Hallsensor einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang und der erste Differenzverstärker einen Ausgang und einen mit dem ersten Ausgang des Hallsensor verschalteten ersten Eingang und einen zweiten mit dem zweiten Ausgang des Differenzverstärkers verschalteten Eingang auf, wobei die erste Hallspannung oder die zweite Hallspannung zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang des Hallsensors anliegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Differenzverstärker einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang auf, wobei der erste Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers verschaltet ist und der zweite Eingang des zweiten Differenzverstärkers mit der Referenzspannung verschaltet ist. Indem an dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers die verstärke analoge Sensorspannung des Magnetfeldsensors oder vorzugsweise die verstärkte Hallspannung anliegt und der Ausgang des ersten Differenzverstärkers mit dem ersten Eingang des zweiten Differenzverstärkers direkt verschaltet ist, liegt die verstärke analoge Sensorspannung an dem ersten Eingang des zweiten Differenzverstärkers an. Ferner ist der analoge Ausgang des zweiten Differenzverstärkers mit dem Steuereingang der regelbaren Versorgung und die Versorgung mit dem Magnetfeldsensor verschaltet. Anders ausgedrückt alle Signalpfade des Regelkreises sind analog ausgeführt. Durch die sehr schnelle Regelung der Versorgungsspannung oder des Betriebsstroms lässt sich die Sensitivität der Anordnung insbesondere für sich zeitlich veränderliche magnetische Flüsse steigern.
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In einer anderen Weiterbildung weist die Versorgung einen Ausgang und einen Steuerungseingang auf, wobei der Ausgang der Versorgung mit dem Hallsensor verschaltet ist und der Steuerungseingang mit dem Ausgang des zweiten Differenzverstärkers verschaltet ist.
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In einer anderen Ausführungsform wird in einem zweiten Zustand bei einem Ansteigen eines den Stromleiter durchfließenden elektrischen Stroms ein Ansteigen einer von dem Magnetfeldsensor erzeugten Sensorspannung oder Hallspannung durch Erniedrigung des an den Magnetfeldsensor anliegenden Betriebsstroms mittels der regelbaren Versorgung zumindest teilweise kompensiert, wobei der Magnetfeldsensor vorzugsweise als Hallsensor oder als AMR Brücke ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Versorgung den Betriebsstrom oder die Versorgungsspannung für eine erste vorbestimmte Zeit auf einen vorbestimmten ersten Wert einstellt, wenn der Betriebsstrom oder die Versorgungsspannung einen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Versorgung den Betriebsstrom oder die Versorgungsspannung für eine zweite vorbestimmte Zeit auf einen vorbestimmten zweiten Wert einstellt, wenn die erzeugte Hallspannung einen ersten Schwellwert erreicht oder unterschreitet. Indem die Versorgung den Betriebsstrom oder die Versorgungsspannung auf den ersten Wert für einen ersten Zeitraum – erste vorbestimmte Zeit- oder den zweiten Wert für den zweiten Zeitraum – erste vorbestimmte Zeit – klemmt, lässt sich eine Überhitzung des Hallsensors infolge eines zu hohen Betriebsstroms oder einer zu hohen Versorgungsspannung zuverlässig vermeiden. Hierdurch lassen sich auch quasi lange Zeiträume in denen der erste Leiter stromlos ist, ohne Weiteres mit dem Stromsensor bzw. mit dem Verfahren detektieren. Des Weiteren wird eine Totzeit des Stromsensors vermieden. Mit der Totzeit wird hierbei ein Zeitraum bezeichnet, während dessen der Hallsensor stromlos fällt und hierbei beispielsweise abkühlt.
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Alternativ, d. h. in einem Wechsel zu einem der vorgenannten Betriebsmodi, lässt sich kurzzeitig auch ein für den Normalbetrieb oder Dauerbetrieb zu hoher Betriebsstrom an den Hallsensor anlegen, um die Sensitivität des Stromsensors kurzzeitig insbesondere m Bereich des Nulldurchgangs zu erhöhen. Mit kurzzeitig werden Zeiträume unterhab von 5 Sekunden, vorzugsweise unterhalb von 0.5 Sekunden, bezeichnet. Der Bereich des stromlosen Zustandes bei einem Nulldurchgang, in dem nur sehr geringe magnetische Flussdichten anzutreffen sind, ist jedoch zeitlich sehr eng begrenzt, d. h der Hallsensor wird zur Verbesserung der Empfindlichkeit auch nur kurzfristig mit einem hohen, und in dem Dauerbetrieb schädlichen Betriebsstrom oder schädlichen Versorgungsspannung beaufschlagt. Hierdurch lässt sich die Hallspannung zumindest kurzzeitig an einem Absinken hindern, also konstant gehalten werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ändert die Versorgung die Polarität des Betriebsstroms oder die Polarität der Versorgungsspannung, wenn der Nulldurchgang in dem Stromleiter stattfindet. Ein Vorteil der Ausführungsform ist, dass das Vorzeichen der Hallspannung jeweils gleich bleibt.
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In einer Weiterbildung wird der Nulldurchgang durch einen Vorzeichenwechsel der Hallspannung detektiert. Ein Vorteil ist, dass anhand des Vorzeichenwechsels eindeutig eine Umkehr der Stromrichtung in dem ersten Leiter detektieren lässt. Alternativ wird der Nulldurchgang detektiert wird, wenn die Hallspannung einen vorbestimmten zweiten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
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Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich der Stromsensor oder das Verfahren bevorzugt für eine Änderung eines Schaltzustandes eines elektrischen Gerätes oder einer elektrischen Schaltung in Abhängigkeit des Nulldurchgangs verwenden lässt. Indem sich zuverlässig und berührungslos nunmehr ein Nulldurchgang im Strom bestimmen lässt, wird ein im Unterscheid zu einem Nullspannungsschalter auch bei einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung in dem ersten Leiter genau der Zeitpunkt ermittelt, in dem der Stromfluss genau Null oder zumindest nahezu Null ist. Hierdurch lassen sich insbesondere bei einer Wechselspannung Motoren oder insbesondere elektrische Geräte, welche einen hohen Stromverbrauch aufweisen, zu einem optimalen Zeitpunkt ein- und/oder ausschalten. Ein Kontaktabbrand infolge einer Funkenbildung wird zuverlässig unterdrückt. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich besondere Schutzelemente wie beispielsweise Freilaufdioden einsparen lassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellte Ausführungsformen sind stark schematisiert, d. h. die Abstände und laterale und vertikale Erstreckung sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben auch keine ableitbare geometrische Relation zueinander auf. Darin zeigen die:
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1 ein stark vereinfachter Schaltplan für einen Stromsensor,
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2a, b, c eine schematische Ansicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform der Stromsensor,
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Die Abbildung der 1 zeigt einen stark vereinfachten Schaltplan eines Stromsensors 24, aufweisend einem Hallsensor 25, mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei zwischen dem erstem Ausgang und dem zweiten Ausgang eine Hallspannung UH anliegt, einer regelbaren Versorgung 28, die als Stromquelle oder als Spannungsquelle ausgebildet ist, mit einem Ausgang und einem Steuerungseingang, wobei der Ausgang der Versorgung 28 mit dem Hallsensor 25 verschaltet ist und den Hallsensor 25 mit einem Betriebsstrom IH oder einer Versorgungsspannung UV beaufschlagt, einen ersten Differenzverstärker 26, mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei die Hallspannung UH zwischen dem ersten Eingang und dem Eingang anliegt, und einem zweiten Differenzverstärker 27 mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang des zweiten Differenzverstärkers 27 mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers 26 verschaltet ist, und an dem zweiten Eingang des zweiten Differenzverstärkers 27 eine Referenzspannung UREF anliegt und der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 27 mit dem Steuerungseingang verschaltet ist. Die Hallspannung UH wird insbesondere mittels des durch den Hallsensor 25 durchdringenden magnetischen Flusses eines stromdurchflossenen Leiter – nicht dargestellt – erzeugt.
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Mittels des ersten Differenzverstärkers 26 wird die Hallspannung UH verstärkt und liegt am Ausgang des ersten Differenzverstärkers 26 in verstärkter Form an. Von dem zweiten Differenzverstärker 27 wird die verstärkte Hallspannung UH' mit der Referenzspannung UREF verglichen. Je größer die Differenz zwischen der verstärken Hallspannung UH' und der Referenzspannung UREF, desto stärker wird mittels des Ausgangssignals des zweiten Differenzverstärkers 27 welches an dem Steuerungseingang der Stromquelle 28 anliegt, der Betriebsstrom IH oder die Versorgungsspannung UV von der Versorgung 28 erhöht.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass sich mit dem zweiten Differenzverstärker 27 und der Referenzspannung UREF ein Vorzeichenwechsel der Hallspannung UH leicht erkennen lässt und die Umpolung des Betriebsstroms IH oder der Versorgungsspannung UV mittels der regelbaren Versorgung 28, mit der der Hallsensor 25 versorgt wird, steuern lässt. Mittels des zweiten Differenzverstärkers 27 lässt sich derartig auf die Versorgung 28 einwirken, dass bei einer vorbestimmten Richtung eines Vorzeichenwechsels der Hallspannung UH die Versorgung 28 eine Umpolung des Betriebsstroms IH oder der Versorgungsspannung UV vornimmt, während bei einem entgegengesetzten Vorzeichenwechsel eine derartige Umpolung des Betriebsstroms IH oder der Versorgungsspannung UV nicht stattfindet.
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In der Abbildung der 2a, b, c sind ausgewählte Spannungsverläufe in Abhängigkeit beispielsweise des mittels des Stromleiters erzeugten Magnetfelds dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Ausführungsform der 1 erläutert. Es sei angemerkt, dass sich in den Darstellungen anstelle des Betriebsstroms IH jeweils auch die Versorgungsspannung UV auftragen lässt. Auf einer Abszisse 1 der 2a, 2b und 2c ist jeweils die Zeit T aufgetragen. Auf einer Ordinate 2 der 2a ist der Verlauf der magnetischen Flussdichte BL des Stromleiters abgetragen. Auf einer Ordinate 3 der 2b ist der Betriebsstrom IH und auf einer Ordinate 4 der 2c die Hallspannung UH aufgetragen. Zwischen den Zeitpunkten T1 und T'1, wobei die Zeitdauer auch als erste vorbestimmte Zeit bezeichnet wird, ist ein weiter Nulldurchgangs-Bereich 5 ausgebildet, während ein enger Nulldurchgangs-Bereich 6 durch die Zeitpunkte T2 und T'2, wobei die Zeitdauer auch als zweite vorbestimmte Zeit bezeichnet wird und ein Impuls-Bereich 7 durch die Zeitpunkte T3 und T'3, wobei die Zeitdauer auch als dritte vorbestimmte Zeit bezeichnet wird, ausgebildet. Jenseits von den Zeitpunkten T1 und T'1 ist ein sogenannter Normalstrom-Bereich 8 ausgebildet.
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Ein in 2a eingezeichneter Verlauf 9 der magnetischen Flussdichte BL in dem Stromleiter, der eine Umpolung erfährt, weist in dem Normalstrom-Bereich 8 eine konstante magnetische Flussdichte BL auf. Zum Zeitpunkt der T1 beginnt die magnetische Flussdichte BL abzusinken und erfährt an einem Nulldurchgang 10, gekennzeichnet durch den Schnittpunkt des Verlaufes 9 der magnetischen Flussdichte BL mit der Abszisse 1 und der Ordinate 2, einen Vorzeichenwechsel, wobei sich im Normalstrom-Bereich 8 im weiteren Verlauf wieder ein konstanter Wert der magnetischen Flussdichte mit umgekehrten Vorzeichen einstellt.
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Der Betriebsstrom-Verlauf 11 wie in 2b gezeigt, weist in dem Normalstrom-Bereich 8 einen konstanten Wert auf. In dem weiten Nulldurchgangs-Bereich 5 steigt der Betriebsstrom IH an, so dass ein Abfall der Hallspannung UH zumindest teilweise kompensiert wird. Erreicht nun der Betriebsstrom IH gemäß dem Betriebsstrom-Verlauf 11 zum Zeitpunkt T2 einen Schwellwert 12, so wird ein vorbestimmter erster Wert 13 des Betriebsstroms IH eingestellt und der Betriebsstrom-Verlauf 11 zeigt in dem engen Nulldurchgangs-Bereich 6 den konstanten ersten Wert 13 auf.
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In einem anderen Betriebsmodus wird zu dem Zeitpunkt T3 ein zweiter Wert 14 des Betriebsstrom IH eingestellt und gemäß einem Betriebsstrom-Verlauf 15 ein kurzzeitiger Stromstärkenimpuls abgegeben. Nach dem Nulldurchgang 10 lässt sich der Betriebsstrom IH auch mit entgegengesetzten Vorzeichen als ein Betriebsstrom-Verlauf 15' fortführen und den Betriebsstrom IH kurzzeitig auf einen mit entgegengesetzten Vorzeichen zweiten Wert 14' einstellen.
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In einem alternativen Betriebsmodus wird nach dem Nulldurchgang 10 ein Betriebsstrom-Verlauf 11' eingestellt. Der Betriebsstrom IH lässt sch innerhalb des engen Nulldurchgangs-Bereich 6 auf einen mit entgegengesetzten Vorzeichen ersten Wert 13' des Betriebsstroms IH einstellen. Des Weiteren ist es ebenfalls denkbar, dass unmittelbar nach dem Nulldurchgang 10 der Betriebsstrom IH auf einen zweiten Wert 16 eingestellt wird, der dem Betriebsstrom IH im Normalstrom-Bereich 8 entspricht.
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Ein Hallspannungs-Verlauf 17, wie in 2c dargestellt, weist sowohl im Normalstrom-Bereich 8 als auch im weiten Nulldurchgangs-Bereich 5 eine konstante Hallspannung UH auf. Dabei ist die konstante Hallspannung im weiten Nulldurchgangs-Bereich 5 auf das Ansteigen des Betriebsstroms IH gemäß dem Betriebsstrom-Verlauf 11 wie in 2b dargestellt, zurückzuführen.
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Gemäß dem anderen Betriebsmodus wird in dem engen Nulldurchgangs-Bereich 6 bei der Begrenzung des Betriebsstroms IH auf den ersten Wert 13 bzw. auf den mit entgegengesetzten Vorzeichen ersten Wert 13' ein Absinken der Hallspannung UH ein.
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In dem alternativen Betriebsmodus wird ein Stromstärkenimpuls gemäß dem Betriebsstrom-Verlauf 15 bzw. 15' eingespeist und es stellt sich ein Hallspannungs-Verlauf 18 ein. Es ist bevorzugt, ein Stromstärkenimpuls bei Erreichen oder Unterschreiten eines ersten Schwellwertes 19 der Hallspannung UH auszulösen.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, den Nulldurchgang im Stromfluss des Leiters bzw. dessen stromlosen Zustand zu detektieren, wenn die Hallspannung UH einen zweiten Schwellwert 20 erreicht oder unterschreitet.
