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Die Erfindung betrifft einen Stromsensor.
Sie bezieht sich insbesondere auf die Schaffung eines Mikrostromsensors,
in dem die Messung des über
einen Primärleiter
fließenden
Stroms diesen Strom nicht beeinflußt.
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Ein erstes herkömmliches Verfahren besteht darin,
zur Messung des über
einen Leiter fließenden Stroms
ein Spulensystem zu verwenden. Der zu messende Strom fließt über eine
Primärwicklung, welche
einer Sekundärwicklung
zugeordnet ist, über die
ein Strom fließt,
der gemessen wird. Die eigentliche Meßschaltung ist auf diese Weise
vom Primärkreis
galvanisch getrennt. Fließt
ein Strom über
die Primärwicklung,
so erzeugt dieser Strom ein Magnetfeld, das in der Sekundärwicklung
einen Strom induziert, welcher dem Wert des zu messenden Stroms proportional
ist (das Proportionalitätsverhältnis hängt vom
Windungszahlverhältnis
der beiden Wicklungen ab).
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Ein Nachteil eines solchen Spulenstromsensors
liegt darin, daß er
aufgrund der Wicklungen verhältnismäßig große Abmessungen
aufweist.
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Ein zweites herkömmliches Verfahren besteht
in der Verwendung sogenannter magnetoresistiver Elemente, die u.
a. die Eigenschaft besitzen, daß sich
ihr spezifischer Widerstand in Abhängigkeit von einem Magnetfeld ändert. Solche
Elemente sind vor allem aus Anwendungen bekannt, bei denen, beispielsweise
zur Erfassung sehr schwacher Magnetfelder die Messung eines Magnetfeld
erforderlich ist, oder aus Anwendungen mit Magnetleseköpfen von Festplatten
oder Magnetkartenlesern.
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1 zeigt
einen als HUNT-Element bezeichneten magnetfeldabhängigen Widerstand.
Ein solcher magnetfeldabhängiger
Widerstand besteht aus einem magnetoresistiven Stab 1,
der aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt und parallel zur
leicht magnetisierbaren Achse des Werkstoffs (Achse X–X' mit natürlicher
Vorzugsrichtung der Elektronenbewegung) geschnitten ist. Die beiden
Enden des Stabs 1 sind mit einem Leiter 1' verbunden, und
der Stab 1 wird in seiner senkrecht zur Achse X-X' stehenden Ebene
mit einem Magnetfeld B beaufschlagt. Das Magnetfeld B bewirkt eine Änderung des
spezifischen elektrischen Widerstands zwischen den Enden des Stabs 1.
Ist der Leiter an eine Stromquelle angeschlossen, hat diese Widerstandsänderung
eine Änderung
des über
den Leiter 1' fließenden Stroms
Im zur Folge. Die Änderung
des Widerstands ist der Stärke
des Magnetfelds B direkt proportional.
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Es ist ein Stromsensor mit einem
magnetfeldabhängigen
Widerstand in Form einer dünnen Schicht
bekannt, der zur Messung eines über
einen Leiter fließenden
Stroms verwendet wird. Ein solcher Stromsensor ist beispielsweise
in der europäischen Patentanmeldung
EP-A-0 300 635 beschrieben. Bei dieser Anordnung ist ein magnetfeldabhängiger Widerstand
auf einen Isolierstoffträger
in der Nähe
eines Leiters aufgebracht, über
den der zu messende Strom fließt.
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Ein Nachteil eines solchen Stromsensors
besteht darin, daß er
es nicht erlaubt, den Richtungssinn des zu messenden Stroms zu bestimmen,
wenn der magnetfeldabhängige
Widerstand parallel zum Leiter angeordnet ist. Für zwei Ströme gleichen Betrags aber entgegengesetzter
Richtung ist die Änderung
des spezifischen Widerstands nämlich
die gleiche. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Messungen
durch Wärmeabweichungen
des magnetfeldabhängigen
Widerstands verfälscht
werden können. Außerdem ist
es bei Serienfertigung möglich,
daß zwei
Stromsensor selbst der gleichen Fertigungsserie unterschiedliche
Meßergebnisse
liefern, da zwei magnetfeldabhängige
Widerstände
unterschiedliche Widerstandskennlinien aufweisen können.
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Zur Bestimmung der Stromrichtung
mit Hilfe eines solchen Stromsensors wird der magnetfeldabhängige Widerstand
normalerweise in einem Winkel von ca. 45°C zu dem Leiter angeordnet,
der von dem zu messenden Strom durchflossen wird. Der Betrag des
Stroms wird dann durch Messung des Winkels zwischen der Ausrichtung
des magnetfeldabhängigen
Widerstands und der Richtung des Magnetfelds bestimmt, welches sich
aus dem Magnetfeld, das durch den zu messenden Strom induziert wird,
und dem durch einen zusätzlichen,
von einem konstanten Strom durchflossenen Leiter induzierten Magnetfeld
ergibt, wobei der zusätzliche
Leiter senkrecht zu dem Leiter angeordnet ist, der von dem zu messenden
Strom durchflossen wird. Der Richtungsinn des Stroms kann aus der
Messung des Widerstandswerts des magnetfeldabhängigen Widerstands abgeleitet
werden. Neben der Tatsache, daß bei
einem solchen Stromsensor zwei Größen (Winkel und Widerstandswert)
zu messen sind, ist der Sensor nicht sehr genau, und zwar insbesondere
aufgrund der Hystereeffekte, die sich aus der winkeligen Anordnung
des magnetfeldabhängigen
Widerstands in bezug zu dem Leiter ergeben, welcher von dem zu messenden
Strom durchflossen wird. Außerdem
bleiben die Nachteile im Zusammenhang mit der Komplexität der Messungen
und der schwer zu erreichenden Wiederholgenauigkeit bei einer Serienfertigung bestehen.
Des weiteren verhindert die Anordnung eines zusätzlichen Leiters senkrecht
zu dem vom zu messenden Strom durchflossenen Leiter eine flächige Ausführung in
der Horizontalebene des Trägers. In
der europäischen
Patentanmeldung EP-A-0 539 081 ist ein Stromsensor zur Messung eines
Stroms beschrieben, der über
einen auf eine Seite eines Isolierstoffträgers aufgebrachten Primärleiter
fließt,
welcher Stromsensor darüber
hinaus einen als ferromagnetische Schicht ausgebildeten und parallel
zum Primärleiter
angeordneten magnetfeldabhängigen Widerstand
sowie einen Polarisationsleiter umfaßt, der parallel zum magnetfeldabhängigen Widerstand angeordnet
und an eine Polarisationsstromquelle angeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
oben beschriebenen Nachteile durch Schaffung eines Stromsensors
mit magnetfeldabhängigem
Widerstand zu beheben, der eine genaue Messung sowohl des Betrags
als auch der Richtung des Stroms erlaubt.
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Des weiteren liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, daß zur
Durchführung
dieser Messung nur eine Größe bestimmt
werden muß.
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Des weiteren liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, daß sich
Wärmeabweichungen
des magnetfeldabhängigen
Widerstands nicht auf die Messung auswirken.
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Des weiteren liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine hohe Wiederholgenauigkeit der Kenndaten
des Stromsensors bei Serienfertigung zu ermöglichen.
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Des weiteren liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Stromsensor zu schaffen, der sowohl
in der horizontalen Flächenebene
als auch in der Dickenebene des Trägers ausgebildet werden kann.
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Zur Erfüllung dieser Aufgaben sieht
die Erfindung einen Stromsensor gemäß Patentanspruch 1 vor. Weitere
besondere Ausgestaltungen des Stromsensors sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 beschrieben.
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Mehrere Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter
Angabe der genannten sowie weiterer Aufgaben, Merkmale und Vorteile
näher erläutert. Dabei
zeigen
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1 den
bisherigen Stand der Technik und die Problemstellung gemäß obiger
Beschreibung;
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2 eine
erste Ausgestaltung eines Stromsensors gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung;
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3 die
Widerstandskennlinie des magnetoresistiven Elements des Stromsensors
aus 2 und
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4 eine
Ausgestaltung eines Stromsensors gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung.
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Zur deutlicheren Darstellung sind
die Abbildungen nicht maßstabsgetreu
und analoge Teile in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Ein gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
entsprechend der Darstellung in 2 ausgebildeter
Stromsensor umfaßt
einen magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 in Form einer auf einen Isolierstoffträger 3 aufgebrachten
ferromagnetischen Schicht. Dieser magnetfeldabhängige Widerstand 1 ist
parallel zu einem Abschnitt 4 eines Primärleiters 5 angeordnet,
der von dem zu messenden Strom I durchflossen wird und in einem
Abstand D vom Abschnitt 4 angeordnet ist. Der Primärleiter 5 ist
als Leiterbahn ausgebildet, die auf der gleichen Außenseite des
Trägers 3 wie
der magnetfeldabhängige
Widerstand 1 angeordnet ist und zwei Eingangsklemmen 5A bzw. 5B des
Stromsensors umfaßt.
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Nach einer in 2 gezeigten ersten Ausgestaltung ist
zwischen dem Abschnitt 4 des Primärleiters 5 und dem
magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 ein Polarisationsleiter 9 zur Polarisierung
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 angeordnet. Dieser Polarisationsleiter 9 besteht
aus einer auf der gleichen Außenseite
des Trägers 3 wie
der Primärleiter 5 aufgebrachten
Leiterbahn und umfaßt
erfindungsgemäß einen
parallel zum magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 verlaufenden Abschnitt 10. Der Leiter 9 ist über seine
zwei Endklemmen 9A und 9B mit einer Polarisationsstromquelle
verbunden (nicht dargestellt). Die Polarisationsstromquelle liefert
einen konstanten Strom.
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Eine Aufgabe dieses Polarisationsleiters 9 besteht
darin, die Widerstandskennlinie des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 zu
verschieben, ohne sie zu verformen.
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Diese Aufgabe ist in 3 veranschaulicht. Diese 3 zeigt den Verlauf des Widerstandswerts eines
magnetfeldabhängigen
Widerstands in Abhängigkeit
vom magnetischen Feld, und zwar einmal ohne Polarisierung des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 (Kurve
A mit durchgezogener Linie) und einmal bei Vorhandensein eines konstanten,
parallel zum magnetfeldabhängigen
Widerstand fließenden Polarisierungsstroms
Ip (Kurve B in gestrichelter Linie).
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Wie aus dem Diagramm hervorgeht,
bewirkt der Polarisationsstrom Ip eine Verschiebung der Kennlinie
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1. Das durch einen im Leiter 5 fließenden Strom
I induzierte Magnetfeld verändert
also den Widerstand R in bezug auf einen Widerstandswert R0, der
dem durch den konstanten Polarisationsstrom Ip induzierten Magnetfeld
H0 entspricht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verschiebung der Widerstandskennlinie
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 je nach Richtung des Polarisationsstroms
Ip in beiden Richtungen erfolgen kann. Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß die Verschiebung
der Widerstandskennlinie des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 aufgrund
der Parallelität
zwischen dem Abschnitt 10 und dem magnetfeldabhängigen Widerstand 1 keine
Verformung der Kennlinie zur Folge hat.
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Durch die Verschiebung der Widerstandskennlinie
des magnetfeldabhängigen
Widerstands wird ein Teilbereich dieser Kennlinie bijektiv. Anders ausgedrückt erhält man nun
einen Bereich, in dem einem bestimmten Wert der magnetischen Feldstärke nur
ein Widerstandswert R zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich, sowohl
die Richtung als auch den Betrag des Stroms I aus dem Widerstandswert
R abzuleiten. Bei einem Strom von I = 0 ist der Widerstandswert
R des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 gleich R0. Bei einem Strom I ≠ 0 gibt der
Widerstandswert R sowohl den Betrag des Stroms I als auch dessen
Richtung an, je nachdem, ob R größer oder
kleiner ist als R0.
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Durch die Parallelität zwischen
dem Abschnitt 10 einerseits und dem magnetfeldabhängigen Widerstand 1 sowie
dem Abschnitt 4 des Primärleiters 5 andererseits
lassen sich sämtliche
Hystereseeffekte ausschalten und so die Meßgenauigkeit, insbesondere
für kleine
zu messende Stromwerte erheblich verbessern. Es sei darauf hingewiesen,
daß eine
solche Parallelanordnung außerdem
die Möglichkeit
bietet, den Stromsensor in der horizontalen Flächenebene des Trägers 3 auszubilden.
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Der Wert Ip des Polarisationsstroms
sowie der Abstand zwischen dem Abschnitt 10 des Polarisationsleiters 9 und
dem magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 werden so festgelegt, daß die Änderung des spezifischen Widerstands
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 in Abhängigkeit
vom Magnetfeld in einem Teilbereich (beispielsweise zwischen Hmin und
Hmax) der Kennlinie linear verläuft.
Die Plazierung des Meßbereichs
in einem linearen Bereich der Widerstandskennlinie des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 erlaubt
eine Optimierung der Meßgenauigkeit
und der Auflösung
des Stromsensors. Da außerdem
der lineare Bereich insbesondere aufgrund der Parallelanordnung
eine starke Steigung aufweist, gelangt man in einen Abschnitt der
Kennlinie, in dem die Ansprechempfindlichkeit am größten ist,
so daß der
Stromsensor eine optimale Meßempfindlichkeit
erhält.
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Vorzugsweise wird ein als Leiterbahn
ausgebildeter Sekundärleiter 2 auf
der gleichen Außenseite des
Trägers,
auf der dem Primärleiter 5 abgewandten Seite
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 angeordnet. Der Sekundärleiter 2 umfaßt mindestens einen
Abschnitt 6, der in einem Abstand d vom magnetfeldabhängigen Widerstand 1,
parallel zum magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 verläuft.
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Die beiden Klemmen 2A und 2B des
Sekundärleiters 2 sind
mit einer Stromquelle verbunden (nicht dargestellt), die einen variablen
Strom liefert. Die Funktion dieser Stromquelle besteht darin, einen Strom
Is zu liefern, der das von dem im Primärleiter 5 fließenden Strom
I induzierte Magnetfeld kompensiert. Bei einem Wert Is des Sekundärstroms,
der das induzierte Magnetfeld kompensiert, kann so der Wert des
Stroms I aus dem Wert des Kompensationsstroms Is abgeleitet werden.
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Der Strom ist nämlich dem Strom Is proportional,
wobei das Proportionalitätsverhältnis von
den Abständen
D und d zwischen dem magnetfeldabhängigen Widerstand 1 einerseits
und dem Primärleiter 5 bzw.
dem Sekundärleiter 2 andererseits
abhängt. Wenn
sich die von den Strömen
in den beiden Leitern 5 bzw. 2 induzierten Magnetfelder
gegenseitig ausheben, ergibt sich für die Beziehung zwischen dem Strom
I im Primärleiter 5 und
dem Strom Is im Sekundärleiter 2 die
Gleichung I = Is*D/d.
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Um den Wert des Strom Is zu bestimmen,
bei dem das vom Strom I induzierte Magnetfeld kompensiert wird,
d. h. bei dem die magnetische Feldstärke im magnetfeldabhängigen Widerstand
1 dem Wert H0 entspricht, ist jedes Ende des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 über eine
Leiterbahn 7 bzw. 8 mit einer Klemme 1A bzw. 1B verbunden
Diese Klemmen 1A und 1B dienen zum Anschluß an die Klemmen
eines Voltmeters (nicht dargestellt). Die an den Klemmen des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 gemessene
Spannung erlaubt die Bestimmung des Betrags und der Richtung des
Strom Is, die erforderlich sind, um das vom Strom I induzierte Magnetfeld
zu kompensieren. Wenn die vom Voltmeter angezeigte Spannung der
Ruhespannung (d. h. der ohne Vorhandensein der Ströme I und
Is gemessenen Spannung) an den Klemmen des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 entspricht,
können
so über
den Betrag und die Richtung des Stroms Is Betrag und Richtung des
Stroms I bestimmt werden. Anders ausgedrückt wird der Strom Is betrachtet,
wenn die vom Voltmeter angezeigte Spannung dem Produkt aus Polarisationsstrom
Ip und Widerstandswert R0 entspricht.
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Mann könnte gegebenenfalls auf den
Sekundärleiter 2 verzichten
und die Spannung an den Klemmen des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 direkt
zur Bestimmung des Stroms I verwenden. In diesem Fall ist vor der
Durchführung
von Messungen eine Wertetabelle zu erstellen, in denen der Spannung
an den Klemmen des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 Werte
für den
Strom I zugeordnet sind. In diesem Fall ist nämlich keine Beziehung mehr
verfügbar,
die sich ausschließlich
aus den Abständen
D und d ergibt, sondern eine Beziehung, die insbesondere die Widerstandskennlinie
des magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 berücksichtigt.
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Daher ist die Verwendung eines Sekundärleiters
vorzuziehen, denn er erlaubt einen Meßabgleich und gewährleistet
außerdem,
daß sich
weder abweichende Widerstandskennlinien mehrerer magnetfeldabhängiger Widerstände aus
einer Serienfertigung noch thermische Abweichungen des magnetfeldabhängigen Widerstands
auf die Messung auswirken. Unabhängig
davon ist es jedoch auch ohne Verwendung eines Sekundärleiters 2 möglich, sowohl
den Betrag als auch die Richtung des Stroms I mit Hilfe einer einzigen
Größe zu bestimmen.
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Die Festlegung der Abstände D und
d hängt hauptsächlich vom
Strommeßbereich
des Sensors und insbesondere von der Differenz zwischen den zu messenden
Stromwerten I und dem Arbeitsbereich der den Strom Is liefernden
Stromquelle ab.
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Um den Arbeitsbereich der den Strom
Is liefernden Stromquelle zu verkleinern, kann ein Sekundärleiter
verwendet werden, der als Leiterbahn mit spiralförmig angeordneten geradlinigen
Abschnitten ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich über die Anzahl der in der Nähe des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 angeordneten,
geradlinigen und parallelen Abschnitte des Leiters 2 die
Stärke
des vom Strom Is induzierten Kompensationsmagnetfelds vervielfachen.
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Der magnetfeldabhängige Widerstand 1 besteht
aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise aus Eisen-Nickel.
Er kann auch aus Eisen, Nickel und Silber gefertigt werden, was
seine Ansprechempfindlichkeit erhöht.
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Die Ausgestaltung der einzelnen,
an die Klemmen 1A, 1B, 2A, 2B, 9A und 9B des
magnetfeldabhängigen
Widerstands 1, des Sekundärleiters 2 und des
Polarisationsleiters 9 angeschlossenen Komponenten hängt von
der Anwendung ab, in der der erfindungsgemäße Stromsensor eingesetzt werden
soll. Es kann z. B. eine Schaltung verwendet werden, die insbesondere
die den Strom Ip liefernde Polarisationsstromquelle sowie eine spannungsgesteuerte
Kompensationsstromquelle umfaßt,
wobei diese Steuerspannung der Spannung an den Klemmen 1A und 1B des
magnetfeldabhängigen
Widerstands 1 entspricht. 4 zeigt
eine Schnittansicht eines Stromsensors gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung. Erfindungsgemäß ist nämlich auch
die Schaffung eines Stromsensors vorgesehen, der nicht wie oben
beschrieben auf einer Außenfläche eines Isolierstoffträgers, sondern
in der Dickenebene eines Trägers
ausgebildet ist.
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In diesem Fall besteht der Stromsensor
wie 4 zeigt aus mehreren
in der Dickenebene eines Isolierstoffträgers 3 übereinanderliegenden,
leitenden Schichten. Dabei sind mindestens ein Abschnitt 4 des
Primärleiters
auf eine erste Seite des Trägers 3 und
mindestens ein Abschnitt 6 des Sekundärleiters auf eine zweite Seite
des Trägers 3 aufgebracht.
Zwischen den beiden Leiterabschnitten sind in der Dickenebene des
Trägers 3 der
magnetfeldabhängige Widerstand 1 und
mindestens ein Abschnitt 10 des Polarisationsleiters ausgebildet.
Anders ausgedrückt besteht
der Stromsensor aus einer Anordnung übereinander liegender Schichten,
wobei sich die leitenden Schichten 4, 10, 1, 6 jeweils
mit Isolierstoffschichten 3 abwechseln. Obwohl dies aus
der Schnittdarstellung in 4 nicht
hervorgeht, verlaufen sämtliche
Abschnitte 6, 4, 10 der Leiter 2, 5 und 9,
zumindest in einer der Länge
des magnetfeldabhängigen
Widerstands entsprechenden Teillänge parallel
zueinander und zum magnetfeldabhängigen Widerstand 1.
Außerdem
weist der Stromsensor eine in bezug zum Sensor aus 2 analoge Funktionsweise auf, auch wenn
die Anschlußklemmen
der Leiter 2, 5 und 9 des magnetfeldabhängigen Widerstands 1 nicht
sichtbar sind. Die Abstände
D und d, die das Verhältnis
zwischen dem zu messenden Strom I und dem Kompensationsstrom Is
bestimmen, entsprechen hier den Teildicken des Isolierstoffträgers 2,
die zwischen dem Abschnitt 4 des Primärleiters bzw. dem Abschnitt 6 des
Sekundärleiters
und dem magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 ausgebildet sind.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 4 wird das Verhältnis zwischen
Primär-
und Sekundärstrom
also durch die Dauer des Aufbringens der die einzelnen Schichten
bildenden Materialien und deren Bearbeitung festgelegt, während dieses
Verhältnis
bei der mit Bezug auf 2 beschriebenen
Ausgestaltung durch das Verfahren zur Herstellung der Leiterbahnen,
im allgemeinen einer Fotoätztechnik,
bestimmt wird.
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Ein Vorteil eines flächigen Stromsensors
entsprechend der Darstellung in 2 besteht
darin, daß der
Abstand D zwischen dem Abschnitt 4 des Primärleiters 5 und
dem magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 bei gleichem Trägermaterial (z. B. Silizium)
größer ausgeführt werden
kann.
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Ein Vorteil eines Stromsensors mit übereinanderliegenden
Schichten gemäß 4 liegt in der größeren Ansprechempfindlichkeit.
Bei einem flächigen
Stromsensor verläuft
nämlich
die Ebene, in der die Richtungsvektoren des induzierten Magnetfelds und
des Stroms im magnetfeldabhängigen
Widerstand wirken, senkrecht zur Ebene der den magnetfeldabhängigen Widerstand
bildenden dünnen Schicht.
Die Ansprechempfindlichkeit des magnetfeldabhängigen Widerstands ist also
in seiner Dickenebene (z. B. einige um) ausgebildet. Bei einem Stromsensor
mit übereinanderliegenden
Schichten hingegen verläuft
die Ebene, in der die Richtungsvektoren wirken, parallel zur Ebene
der den magnetfeldabhängigen
Widerstand 1 bildenden Schicht (z. B. einige mm), so daß der Strommeßsensor
eine höhere Ansprechempfindlichkeit
aufweist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Richtungsvektoren des durch
den Strom I induzierten Magnetfelds und des Stroms im magnetfeldabhängigen Widerstand 1 immer
senkrecht zueinander stehen.
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Die Isolierstoffschichten 3 (4) können aus dem gleichen Material
oder aus verschiedenen Materialien bestehen. Es wäre zum Beispiel
möglich, Siliziumoxyd,
Glas oder irgendeinen anderen Isolierstoff zu verwenden. Die Verwendung
von Glas erlaubt im Vergleich zum Siliziumoxyd aufgrund der derzeit
begrenzten technologischen Möglichkeiten insbesondere
die Herstellung größerer Dicken.
Dadurch läßt sich
das Verhältnis
D/d vergrößern, um
so höhere
Ströme
messen zu können.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist,
geschichtete Stromsensor herzustellen, bei denen wie in flächigen Stromsensoren
der Sekundärleiter
und der Polarisationsleiter identisch sind. Die Anordnung der einzelnen
Schichten kann zum Beispiel so erfolgen, daß der Sekundärleiter
auf eine erste Seite eines Siliziumträgers mit einer Dicke von einigen
hundert um (beispielsweise 300 um) aufgebracht wird. Der magnetfeldabhängige Widerstand
wird auf eine zweite Seite dieses Trägers aufgebracht und vom Primärleiter
durch eine Glasschicht von einigen mm Dicke getrennt.
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Der erfindungsgemäße Stromsensor weist einen
einfachen Aufbau und kleine Abmessungen auf. Der Abgleich mit Hilfe
des Sekundärleiters 2 vereinfacht
darüber
hinaus die Serienfertigung dieses Strommeßsensors. Darüber hinaus
hat der erfindungsgemäße Stromsensor
eine hohe Auflösung, was
selbst bei kleinen Strömen
genaue Messungen erlaubt, ohne auf einen großen Strommeßbereich verzichten zu müssen.
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Selbstverständlich sind verschiedene Ausführungsvarianten
und Änderungen
der Erfindung denkbar, die für
den Fachmann leicht verständlich sind.
Insbesondere können
die Abmessungen der einzelnen Leiter und des magnetfeldabhängigen Widerstands
in Abhängigkeit
von der Anwendung und insbesondere vom jeweils gewünschten
Strommeßbereich
des Sensors verändert
werden.