DE202007005947U1

DE202007005947U1 - Messeinrichtung für Strommessungen

Info

Publication number: DE202007005947U1
Application number: DE200720005947
Authority: DE
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-04-26

Abstract

Messeinrichtung (1) für eine kontaktlose Strommessung an einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter, wobei mindestens ein als Strommesssensor vorgesehener Hallsensor (15) mit einer entsprechenden Auswerteeinheit (16) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, das zumindest teilweise von einer elektrisch abschirmenden Abdeckung (5) umgeben ist und auf einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter (20) mittels einer lösbaren Haltevorrichtung (8, 9) fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für eine kontaktlose Strommessung an einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter.
Eine derartige Messeinrichtung wird benötigt, um die Stromstärke zu ermitteln, die durch einen elektrischen Leiter zu einem Verbraucher fließt. Wobei sichergestellt ist, dass die Stromstärke mehrerer beieinander liegenden elektrische Leiter unabhängig voneinander ermittelbar ist.
Stand der Technik
Aus einer Firmenschrift der Fa. Ziehl Industrie-Elektronik GmbH ist ein Stromsensor S1 bekannt, der zur Erfassung von Schweißströmen im Bereich ab ca. 5 A einsetzbar ist, und zur Montage an einem Massekabel vorgesehen ist. Dabei ist darauf zu achten, dass bei mehreren stromführenden Kabeln ein Übersprechen der Stromimpulse durch eine beabstandet gehaltene Kabelführung vermieden wird.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kleine Messeinrichtung zur Überwachung der durch einen Strom beaufschlagten elektrischen Leiter zu ermitteln und damit auch den Stromverbrauch eines daran angeschlossenen Verbrauchers.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein als Strommesssensor vorgesehener Hallsensor mit einer entsprechenden Auswerteeinheit in einem Gehäuse angeordnet ist, das zumindest teilweise von einer elektrisch abschirmenden Abdeckung umgeben ist und auf einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter mittels einer lösbaren Haltevorrichtung fixierbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2–5 angegeben.
Zur Kontrolle einer Strommessung wird außerhalb des elektrischen Leiters ein so genannter Hallsensor angeordnet, der durch die Erfassung des durch den Stromfluss erzeugten Magnetfeldes, den durch den Leiter fließenden Strom ermittelt.
Jeder stromführende Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Dabei ist die Größe dieser Magnetfeldstärke H im freien Raum direkt proportional zum Strom I des Leiters und umgekehrt proportional zum Abstand r, entsprechend der Formel H = I/2rπ. Aus diesem Grund ist es naheliegend, einen Hall-Sensor zur Messung des Magnetfeldes einzusetzen, um den Strom zu messen, der dieses Magnetfeld verursacht.
Um umfangreiche, maßgenaue und kalibrieraufwändige Einstellmaßnahmen bezüglich der Hallsensoren zu minimieren, werden vorteilhaft zwei Hallsensoren zur Messung des Stromdurchsatzes an einem elektrischen Leiter in die Messeinrichtung integriert. Damit kann die Distanzabhängigkeit 1/r herausgerechnet werden.
Die Messeinrichtung ist in einer Variante auf einem Baugruppenträger untergebracht der in einem Gehäuse gehalten ist, dass wiederum mit einer Abdeckung verschließbar ist, die eine elektromagnetische Abschirmung aufweist. Während in einer zweiten Variante das Gehäuse selber als Baugruppenträger ausgeformt ist.
Dabei gelangt durch den Einsatz von MID-Technologie (Molded Interconnect Devices = Formteile mit einer integrierten Leiterbahnstruktur) vorteilhafterweise eine äußerst platzsparende Variante zum Einsatz, wobei mittels Spritzguss ein thermoplastisches Trägermaterial erstellt wird, auf dem in ei nem selektiven Metallisierungsverfahren elektrische Leiterbahnen aufgebracht werden, und zusätzlich die erforderlichen elektronischen Bauteile mit integriert sind.
Die Abfrage der Signaldaten und die Energieversorgung erfolgt regulär über eine Kabelverbindung, die steckbar oder auch fest angeschlossen ausgeführt sein kann.
Weiterhin ist in einer weiteren Variante vorgesehen, die Messeinrichtung vorteilhaft als autarkes System auszubilden, wobei die Daten drahtlos an eine weiter entfernte Kontrolleinheit weitergeleitet werden.
Auch ist durch eine derartige kompakte Anordnung eine einfache Überwachung des Stromflusses in einem zu überwachenden Kabel aber auch eine Kontrolle eines damit verbundenen Verbrauchers möglich.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Messeinrichtung mit einem Bauträger,
2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Messeinrichtung, die in MID-Technologie gefertigt ist, und
3 eine an einem elektrischen Leiter fixierte Messvorrichtung.
Die 1 zeigt in einer auseinander gezogenen, perspektivischen Darstellung, eine Messeinrichtung 1 zur Erfassung des Stromflusses durch einen elektrischen Leiter 20.
Dabei ist das einen Baugruppenträger 10 aufnehmende Gehäuse 2 an den elektrischen Leiter 20 angelehnt. Wobei durch die hier gezeigten, an dem Gehäuse angeformten Ösen 8 beiderseits des elektrischen Leiters ein separater flexibler Kabelbinder 8.1 zur Fixierung eingesetzt wird.
Das im Prinzip hohle und würfelähnliche Gehäuse hat entsprechend der Verrundung des Kabelmantels, mehrere entsprechend dazu geformte Ausnehmungen 3, womit gewisse geometrisch vorgegebene Abstände zwischen den auf dem Baugruppenträger angeordneten Hallsensoren und dem eigentlichen elektrischen Leiter 20 eingehalten werden.
Auf dem Baugruppenträger 10, gefertigt aus einer kleinen Leiterplatte, sind die hier nur schematisch gezeigten Bauteile wie die Hallsensoren 15, eine zur deren Signale erforderliche Auswerteeinheit 16, die auch mit in dem Hallsensor integriert sein kann sowie eine je nach Anwendungsfall erforderliche Übertragungseinheit 17 angeordnet. Eventuell kann auch noch eine Stabilisierungsschaltung für die Spannungsversorgung enthalten sein.
Weiterhin ist ein Steckeranschluss 13 vorgesehen, der in einer Variante auch gegen ein fest angebundenes Funktionskabel austauschbar ist.
Zusammengehalten wird die Messeinrichtung durch eine das Gehäuse 2 zumindest bereichsweise umgreifende, U-förmige Abdeckung 5 das zur Abschirmung elektromagnetischer Felder aus Mu-Metall gefertigt ist.
Dazu sind die beiden abgewinkelten Seitenflächen mittig mit einer Ausnehmung versehen, so dass jeweils zwei Arme 6 herausgebildet sind, die bei der Montage um die Ösen 8 der Haltevorrichtung herum reichen und mit nach innen gewinkelten Blechenden 7 um einen Vorsprung 4 am Gehäuse 3, nahe am elektrischen Leiter 20 verrasten.
Die 2 zeigt einen in MID-Technologie (Molded Interconnect Devices = Formteile mit einer integrierten Leiterbahnstruktur) als Kunststoffspritzteil erstellten Baugruppenträger 11.
Hierbei ist die Steckvorrichtung bereits mit dem kastenförmigen Baugruppenträger einteilig gefertigt, während die elektronischen Bauteile, wie Hallsensor 15, Auswerteeinheit 16 und Übertragungseinheit 17 direkt auf die mit entsprechenden Leiterbahnen versehene Innenfläche aufgebracht, bzw. implementiert sind.
Dabei werden die Signale und die Energieversorgung über elektrische Leiter an eine hier nicht weiter gezeigte Kontrolleinheit weitergeleitet.
Parallel dazu ist in einer Variante eine Messenrichtung vorgesehen, die mit einer integrierten Stromversorgung für eine drahtlose Datenübermittlung an eine weiter entfernte Kontrolleinheit vorgesehen ist.
In der 3 ist eine zusammengefügte Messenrichtung 1, fixiert an einem elektrischen Leiter 20 dargestellt, an deren Haltevorrichtung 9 ein Kabelbinder 8.1 angefügt ist.
Dazu ist vorgesehen, diesen mit dem Gehäuse 2 verbundenen Kabelbinder 8.1 ebenfalls mit Mu-Metall Elementen auszustatten.

Claims

Messeinrichtung (1) für eine kontaktlose Strommessung an einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter, wobei mindestens ein als Strommesssensor vorgesehener Hallsensor (15) mit einer entsprechenden Auswerteeinheit (16) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, das zumindest teilweise von einer elektrisch abschirmenden Abdeckung (5) umgeben ist und auf einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter (20) mittels einer lösbaren Haltevorrichtung (8, 9) fixierbar ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Hallsensoren (15) mit einer Auswerteeinheit (16) auf einem Baugruppenträger (10) in das Gehäuse (3) einfügbar sind.
Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Hallsensoren (15) mit weiteren Bauteilen, einen in MID-Technologie ausgebildeten Baugruppenträger (11) aufweisen.
Messeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Baugruppenträger (10, 11) eine Übertragungseinheit (17) aufweist und zur Datenübermittlung an eine externe Kontrolleinheit mit einem elektrischen Kabel verbunden ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Baugruppenträger (10, 11) zusammen mit der Übertragungseinheit (17) als autonomes System mit einer eigenen Energieversorgung für eine drahtlose Datenübermittlung an die externe Kontrolleinheit ausgebildet ist.