WO2005029671A1 - Elektronischer schaltkreis zum bereitstellen einer versorgungsspannung für einen elektronischen verbraucher - Google Patents

Elektronischer schaltkreis zum bereitstellen einer versorgungsspannung für einen elektronischen verbraucher Download PDF

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WO2005029671A1
WO2005029671A1 PCT/DE2004/002032 DE2004002032W WO2005029671A1 WO 2005029671 A1 WO2005029671 A1 WO 2005029671A1 DE 2004002032 W DE2004002032 W DE 2004002032W WO 2005029671 A1 WO2005029671 A1 WO 2005029671A1
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WO
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voltage source
current
diode
electronic circuit
voltage
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Application number
PCT/DE2004/002032
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English (en)
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Inventor
Werner Bumen
Christian Gern
Gerhard Haaga
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit for providing a supply voltage for an electronic consumer, in particular a current measuring circuit of a current clamp.
  • the invention relates to a current clamp with such an electronic circuit.
  • Current clamp meters are basically known in the prior art. They are used to detect, in particular, the size or the amount of a current flowing through an electrical conductor. For this purpose, they typically comprise a current measuring circuit with a Hall element for detecting a magnet lde induced by the current flowing through the conductor, the strength of which is proportional to the strength of the flowing current sought.
  • the electronic circuit according to the invention is characterized by an internal voltage source for providing an internal voltage; a series circuit connected in parallel with the internal voltage source, comprising at least a first diode, an impedance device connected at one end to the cathode of the first diode, and a first electrical connection for connecting the other end of the impedance device to the negative pole of the internal voltage source; a second electrical connection between the positive pole of an optionally connectable external voltage source and the cathode of the first diode, the external voltage provided by the external voltage source between its positive pole and negative pole being greater than the internal voltage plus the forward voltage of the first diode; and a third electrical connection between the negative pole of the external voltage source and the first electrical connection, the supply voltage for the consumer being available for tapping via the impedance device.
  • the claimed electronic circuit advantageously automatically recognizes whether the external voltage is present or not. If he determines that the external voltage is present, then he uses only this and not the existing internal voltage source to provide the supply voltage for the consumer. On the other hand, if it detects that no external voltage source is connected to it, it generates the Supply voltage for the consumer from the internal voltage. The claimed electronic circuit simultaneously ensures that the external and internal voltage sources are decoupled from one another and do not influence one another when both voltage sources are connected.
  • the series circuit has an electronic switching device. This enables at
  • the claimed electronic circuit can either be for connecting a two-pole external voltage source with plus and minus potential or for connecting a three-pole external
  • Voltage source must be designed with plus, gauze and minus potential. If the electronic circuit is designed to connect a two-pole external voltage source, it is advantageous if its second and / or third electrical connection is designed as a protective diode to prevent current flow from the cathode of the first diode to the positive pole of the external voltage source. There is a risk that such a current flow will occur in particular if, for example, an external voltage is accidentally connected to the electronic circuit which is less than the internal voltage plus the forward voltage of the first diode.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the electronic circuit according to the invention
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the electronic circuit according to the invention
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the electronic circuit according to the invention
  • Figure 4 is a current clamp according to the invention.
  • Figure 5 shows a fourth exemplary embodiment of the electronic circuit according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the electronic circuit 100 according to the invention. This is used to provide a supply voltage V +, 0V for an electronic consumer 200.
  • the electronic circuit 100 has an internal voltage source 120 to provide an internal equilibrium voltage 0 5c
  • the internal voltage source 120 is typically a battery or a ⁇ k '- ⁇ um ⁇ lator.
  • a series circuit is connected in parallel with the internal voltage source 120, which in the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 shows a first diode Di, an impedance device m-shaped with one end connected to the cathode of the first diode D1, in the form of the resistor R1, and a first electrical connection L1 to connect the other end of the impedance device R1 with the
  • the first electrical connection L1 is designed as a normal electrical line.
  • the plus pole + Vex of an external voltage source (not shown here) is connected to the cathode of the first diode D1 via a second electrical connection L2.
  • a third electrical connection L3 connects the mirror pole OVe ⁇ of the external voltage source to the first electrical connection L1 and to the other end of the impedance device R1.
  • the supply voltage V 4 -, 0V can then be tapped via the impedance device R1.
  • Diode Dl is then switched in the forward direction and the supply voltage is tapped via the impedance Rl. Such operation is also referred to below as battery operation.
  • an external voltage source with the positive pole + Vex and the negative pole OV is connected to the electronic circuit 100 via the second and third connections L2, L3, as shown in FIG. 1, and the voltage provided by the external voltage source is greater than the internal voltage U 3a t plus the forward voltage of the first diode D1, this connection is automatically recognized by the electronic circuit and it provides the supply voltage V +, 0V for the consumer 200 from this external voltage.
  • the diode D1 serves as a detection element. In the case described last, it prevents a negative current from flowing through the internal voltage source 120 and the latter being discharged. Due to the diode Dl, the internal voltage source 120 and the external
  • the voltage source although connected to the electronic circuit at the same time, is decoupled from one another, so that they would not have a negative effect, for example, in the form of a discharge of the internal voltage source 120.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the electronic circuit shown in FIG. 1.
  • the same components are provided with the same reference symbols; the way it works is basically the same.
  • a electronic switching device S is provided between the positive pole of the internal voltage source 120 and the anode of the first diode D1. This switching device enables in
  • the second and / or the third electrical connection L2, L3 is advantageously designed as a protective diode Ds.
  • the second electrical connection L2 is designed as a protective diode Ds
  • the anode of this diode Ds must be connected to the positive pole + Vex of the external voltage source.
  • the third electrical connection L3 is designed as a protective diode, not shown in FIG. 2, the cathode of these protective diodes must be connected to the negative pole of the external voltage source.
  • the consumer 200 needs a three-pole
  • Supply voltage comprising a plus potential V +, 0V and V-, the still missing negative potential V- of the supply voltage for the consumer can be generated by providing a switching element 130 connected in parallel with the resistor R1.
  • the impedance device in the embodiment shown in Figure 3 is designed as a series connection of two resistors R1 and R2, and at the same time the first electrical connection L1 is in the form of a second diode D2, which has its cathode connected to the negative pole of the internal voltage source 120.
  • the third connection L3 now connects the negative pole -Vex, that is the negative pole of the external voltage source to the anode of the diode D2, and the entire supply voltage between the positive pole V + and the negative pole V- is now connected in series via Rl and R2 tapped A center tap M between the preferably equally sized W.
  • the resistors R1 and R2 are used via a driver device 140 connected to them to provide a zero potential OV for the three-pole symmetrical supply voltage.
  • This gauze potential is connected to the zero potential of the external voltage source and then overall represents the zero potential of the electronic circuit.
  • a lamp 150 is advantageously connected in parallel with the impedance devices R1 and R2, which basically lights up when the electronic circuit is in operation; this applies regardless of whether the supply voltage V +, 0V, V- from the internal
  • FIG. 4 shows a preferred application for the electronic circuit 100 according to the invention in the form of a current clamp 300.
  • This is used to measure an electrical current flowing through an electrical conductor 400.
  • This flowing current induces a magnetic field in the measuring clamp 300, which is detected by a Hall element and evaluated by a current measuring circuit. The registered in 'this way, the magnetic field strength is a measure of the strength of the current flowing through the conductor 400 electric current.
  • Said current measuring circuit is a consumer 200 in the sense of the present invention. If only a positive or only a negative current is to be measured with this current measuring circuit, it is sufficient if the current measuring circuit is only supplied with a two-pole supply voltage V +, 0V or 0V, V-.
  • the current measuring circuit requires a symmetrical supply voltage V +, 0V, V-.
  • the current measuring circuit 200 generates an output measuring voltage U üu t, as is indicated in FIG. 1, which represents the amount of the current flowing through the conductor 400.
  • the current clamp meter 300 includes the electronic circuit 100 according to the invention a cable 310 and a six-pin connector 320, via which it can be connected to an external voltage source.
  • the six-pole connector plug 320 comprises two pins for outputting the measurement signal U u - and a coding pin which outputs an information signal with which measurement unit the measurement signal is to be interpreted.
  • the latter depends on the type of clamp meter used depending on whether it is designed for the detection of currents up to 20 A or for the detection of currents up to 1000 A.
  • an adapter 322 which can be plugged onto the six-pole plug 320 is provided for this purpose, which in addition to the two pins for the
  • Measuring signal U 0u t isolates all other pins of the six-pole plug and only provides the two pins for outputting the measuring signal via two banana plugs 32 for insertion into the multimeter or handheld device.
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of the electronic circuit according to the invention. It aims at the problem of a gauze adjustment of the measurement signal U 0u t provided by the current clamp 300.
  • the current clamp 300 typically has an internal device 310 for realizing a zero adjustment of the measurement signal U 0u t in order to have effects internal to the current clamp, such as temperature - or to prevent aging effects which cause an undesirable voltage offset in the measurement signal Uo u t which is superimposed on the measurement signal and falsifies it.
  • Such an undesired offset voltage arises when a current flows through this cable 310, as a result of which a voltage drop in the form of the undesired offset drops across this cable 310.
  • this offset can be a few millivolts.
  • FIG. 5 shows a solution of how this undesirable voltage drop across the cable 310 can be avoided.
  • the fourth embodiment is essentially based on the first embodiment shown in FIG. 1; Identical electronic components are identified by the same reference symbols.
  • FIG. 5 clearly illustrates the operation of the current clamp meter via the external voltage source (not shown) with the potentials + Vext, -Vext, preferably built into a motor test device 500.
  • the motor test device 400 receives the measured current I representing output voltage Uou in order to process it electronically and. display to a user. It can be seen that this output voltage U 0u t is measured against the mass of the current clamp , that is to say against the potential of the neutral conductor L3.
  • the supply voltage + Vex, 0V provided by the external voltage source would result in a current flow l h -2, I 3 through the Effect conductor L2 via current measuring circuit 200 and conductor L3, 310 back into the external voltage source or motor test device 500.
  • This supply current I b3 would, however, on the long usually several meters connection line L3, 310 several between the current measurement circuit 200 to the taps for the output voltage Uout and the measurement input AB of the engine test apparatus 500 has a not insignificant voltage drop of typically Effect millivolts.
  • the symmetry resistor R sym is to be dimensioned such that it represents the total resistance as it results without taking the symmetry resistance into account when moving from the external voltage source into the. the connected circuit is looked into.
  • the balancing resistor R-sm would have to be dimensioned such that it represents the parallel connection from the resistor Rl and the impedance of the current measuring circuit 200.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 5 then ensures that the same amount of current flows via the external feed lines L2 and L4 and that none flows via the gauze conductor L3, 310 Supply current flows. No undesired offset voltage can then drop across the conductor L3.
  • the diode D1 can also be implemented electronically, for example with the aid of a field effect transistor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schaltkreis zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für einen elektronischen Verbraucher. Um die Versorgungsspannung sowohl aus einer externen an den elektronischen Schaltkreis angelegten Spannung (Vex) wie auch aus einer in dem elektronischen Schaltkreis vorhandenen internen Spannungsquelle (120) generieren zu können, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, eine zu der internen Spannungsquelle parallel geschaltete Reihenschaltung umfassend eine Diode (D1) und eine mit ihrem einen Ende an die Kathode der ersten Diode (D1) geschaltete Impedanzeinrichtung (R1) vorzusehen. Der Pluspol (+Vex) der externen Spannungsquelle ist an die Kathode der ersten Diode (D1) und der Minuspol (0V) der externen Spannungsquelle ist an den Minuspol der internen Spannungsquelle angeschlossen. Die Versorgungsspannung wird dann über der Impedanzeinrichtung abgegriffen und aus der externen Spannungsquelle generiert, wenn die externe Spannung grösser als die von der internen Spannungsquelle generierte interne Spannung zuzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode ist.

Description

Elektronischer Schaltkreis zum Bereitstellen eine Versorgunqsspannunq für einen elektronischen Verbraucher
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schaltkreis zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für einen elektronischen Verbraucher, insbesondere eine Strommessschaltung einer Strommesszange. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Strommesszange mit einem derartigen elektronischen Schaltkreis.
Im Stand der Technik sind Strommesszangen grundsätzlich bekannt. Sie dienen zum Erfassen von insbesondere der Größe beziehungsweise dem Betrag eines durch einen elektrischen Leiter fließenden Stroms. Zu diesem Zweck umfassen sie typischerweise eine Strommessschaltung mit einem Hallelement zum Erfassen eines von dem durch den Leiter fließenden Strom induzierten Magnet ldes, dessen Stärke proportional zu der Stärke des gesuchten fließenden Stromes ist .
Zur Zeit sind verschiedene Typen von Strommesszangen auf dem Markt. Insbesondere Strommesszangen für Muitimeter- oder Handheldgeräte sind typischerweise mit einer eigenen internen Spannungsquelle in. Form einer Batterie oder eines Akkumulators ausgerüstet zur Bereitstellung einer geeigneten Versorgungsspannung für die Strommessschaltung. Daneben sind auch leitungsgebundene Strommesszangen für stationäre Geräte, zum Beispiel das Motordiagnosegerät MOT 250 von der Robert Bosch GmbH am Markt verfügbar. Diese leitungsgebunclenen Stromzangen verfügen in der B.egel nicht über eine eigene interne Spannungsquelle, sondern werden stattdessen von einer externen Spannungsquelle in dem stationären Gerät mit einer Versorgungsspannung für ihre Strommessschaltungen versorgt.
Obwohl diese beiden Typen von Strommesszangen grundsätzlich den gleichen Zweck erfüllen und gleichartig funktionieren, so sind sie doch aufgrund ihrer unterschiedlichen vorgesehenen Versorgungsspannung nicht miteinander kompatibel. Der Betreiber einer Werkstatt, in welcher gleichermaßen Handheldgeräte wie auch stationäre Geräte mit Strommesszangen verwendet werden, ist deshalb nachteiligerweise bisher' gezwungen, für jedes Gerät die jeweils zugehörige Strommesszange mit zu kaufen. Es sind dann mitunter mehrere Strommesszangen in einer' Werkstatt vorhanden, was einen unnötigen Kostenfaktor darstellt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Schaltkreis bereitzustellen, welcher eine geeignete Versorgungsspannung für einen elektronischen Verbraucher bereitstellt, unabhängig davon, ob der elektronische Schaltkreis selber aus einer externen oder einer internen Spannungsquelle gespeist wird.
Diese Aufgabe wird durch den in Patentanspruch 1 beanspruchten Gegenstand gelöst. Demnach zeichnet sich der elektronische Schaltkreis gemäß der Erfindung aus durch eine interne Spannungsquelle zum Bereitstellen einer internen Spannung; eine zu der internen Spannungsquelle parallel geschaltete Reihenschaltung umfassend mindestens eine erste Diode, eine mit ihrem einen Ende an die Kathode der ersten Diode geschaltete Impedanzeinrichtung und eine erste elektrische Verbindung zum Verbinden des anderen Endes der Impedanzeinrichtung mit dem Minuspol der internen Spannungsquelle; eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem Pluspol einer wahlweise zuschaltbaren, externen Spannungsquelle und der Kathode der ersten Diode, wobei, die von der externen Spannungsquelle zwischen deren Pluspol und Minuspol bereitgestellte externe Spannung größer als die interne Spannung zuzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode sein uss; und eine dritte elektrische Verbindung zwischen dem Minuspol der externen Spannungsquelle und der ersten elektrischen Verbindung, wobei die Versorgungsspannung für den Verbraucher über der Impedanzeinrichtung zum Abgreifen bereitsteht.
Vorteile der Erfindung
Voraussetzung für das ordnungsgemäße Funktionieren des beanspruchten elektronischen Schaltkreises ist, dass, wie auch im Anspruch beschrieben, die externe Spannung größer als die interne Spannung zuzüglich der Durchlassspannung von der ersten Diode ist. Wenn dem so ist, dann erkennt der beanspruchte elektronische Schaltkreis vorteilhafterweise automatisch, ob an ihm die externe Spannung anliegt oder nicht. Wenn er feststellt, dass die externe Spannung anliegt, dann nutzt er ausschließlich diese und nicht etwa die ohnehin vorhandene interne Spannungsquelle zur Bereitstellung der Versorgungsspannur.g für den Verbraucher. Erkennt er dagegen, dass keine externe Spannungsquelle an ihn angeschlossen ist, dann erzeugt er die Versorgungsspannung für den Verbraucher aus der internen Spannung. Der beanspruchte elektronische Schaltkreis gewährleistet gleichzeitig, dass die externe und die interne Spannungsquelle auch dann voneinander entkoppelt sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen, wenn beide Spannungsquellen angeschlossen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des elektronischen Schaltkreises weist die Reihenschaltung eine elektronische Schalteinrichtung auf. Diese ermöglicht bei
Batteriebetrieb, das heißt bei Bereitstellung der Versorgungsspannung aus der internen Spannungsquelle und nicht aus der externen Spannungsquelle, ein wahlweises An- und Abschalten der internen Spannungsquelle und damit der Versorgungsspannung für den Verbraucher.
Vorteilhafterweise kann der beanspruchte elektronische Schaltkreis entweder für den Anschluss einer zweipoligen externen Spannungsquelle mit Plus- und Minuspotential oder für den Anschluss einer dreipoligen externen
Spannungsquelle mit Plus-, Mull- und Minuspotential ausgebildet sein. Ist der elektronische Schaltkreis für den Anschluss einer zweipoligen externen Spannungsquelle ausgebildet, so ist es vorteilhaft, wenn seine zweite und/oder seine dritte elektrische Verbindung als Schutzdiode ausgebildet ist zum Verhindern eines Stromflusses von der Kathode der ersten Diode zum Pluspol der externen Spannungsquelle. Die Gefahr, dass sich ein solcher Stromfluss einstellt, besteht insbesondere dann, wenn zum Beispiel versehentlich eine externe Spannung an den elektronischen Schaltkreis angeschlossen wird, welche kleiner als die interne Spannung zuzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode ist.
Für den Fall, dass bei Anschluss von lediglich einer zweipoligen externen Spannungsquelle an den elektronischen Schaltkreis der Verbraucher trotzdem mit einer dreipoligen symmetrischen Versorgungsspannung versorgt werden muss, empfiehlt sich der Einbau eines geeigneten Schaltungselementes parallel zu der Impedanzeinrichtung zum Erzeugen eines negativen Potentials der Versorgungsspannung für den Verbraucher. :
Die konkrete Ausgestaltung des elektronischen Schalt reises für den Fall, dass dieser zum Anschluss einer dreipoligen externen Versorgungsspannung ausgebildet sein soll, ist Gegenstand eines der Unteransprüche.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird schließlich auch durch eine Strommesszange zur Messung des durch einen elektrischen Leiter fließenden Stromes mit dem oben beanspruchten elektronischen Schaltkreis gelöst. Die Vorteile dieser Strommesszange entsprechen im Wesentlichen den oben mit Bezug auf den elektronischen Schaltkreis genannten Vorteilen. Darüber hinaus bietet die
Strommesszange jedoch den Vorteil einer universellen Verfügbarkeit. Dies bedeutet, dass sie aufgrund des eingebauten elektronischen Schaltkreises sowohl autark, das heißt unabhängig von einer externen Spannungsquelle, aber auch angeschlossen an eine solche betrieben werden kann.
Für Werkstätten, welche sowohl mit Handheldgeräten wie auch mit stationären Geräten arbeiten, hat dies den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Strommesszange bedenkenlos gleichermaßen zum Anschluss an beide Gerätetypen verwendet werden kann. Es brauchen also nicht mehr unterschiedliche
Strommesszangen mit jeweils individueller Eignung für eines der Geräte angeschafft zu werden. Daraus resultiert eine Kostenersparnis auf Anwenderseite. Gleichzeitig folgt aus der universellen Verfügbarkeit der Strommesszangen gemäß der Erfindung die Möglichkeit zur ■ Herstellung und zum Aösatz höherer Stuckzahlen der universellen Strom essza.ngen im Vergleich zu mehreren unterschiedlichen Ausfuhrungen.
Der Beschreibung sind insgesamt vier Figuren beigefugt, wobei
Zeichnungen
Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für den erfindungsgemaßen elektronischen Schaltkreis;
Figur 2 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel für den erfindungsgemaßen elektronischen Schaltkreis;
Figur 3 ein drittes Ausfuhrungsbeispiel für den erfindungsgemaßen elektronischen Schaltkreis;
Figur 4 eine Strommesszange gemäß der Erfindung; und
Figur 5 ein viertes Ausfuhrungsbeispiel für den erfindungsgemaßen elektronischen Schaltkreis.
zeigt .
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausfuhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 detailliert beschrieben.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für den erfindungsgemaßen elektronischen Schaltkreis 100. Dieser dient zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung V+, 0V für einen elektronischen Verbraucher 200. Der elektronische Schaltkreis 100 weist e ne interne Spannungsquelle 120 auf zum Bereitstellen einer internen Gleicnspannunq 05c Bei der internen Spanrungsquelle 120 hanαelt es s.cn typischεrweise um eine Batterie oder einen ^k'-^um^lator . Parallel zu der internen Spannungsquelle 120 ist eine Reihenschaltung geschaltet, welche bei dem m Figur 1 gezeigten ersten Ausfuhrungsbeispiel eine erste Diode Di, eine mit ihrem einen Ende an αie Kathode der ersten Diode Dl geschaltete Impedanzemricntung m Form des Widerstandes Rl und eine erste elektrische Verbindung Ll zur Verbindung des anderen Endes der Impedanzeinrichtung Rl mit dem
Minuspol der internen Spannungsquelle 120 aufweist. In dem ersten usfuhrungsbeispiel ist die erste ele triscne Verbindung Ll als normale elektrische Leitung ausgebildet Über eine zweite elektrische Verbindung L2 ist der Pluspol +Vex eirer externen Spannungsquelle (hier nicht gezeigt) mit der Kathode der ersten Diode Dl verounden. Uoer eine dritte elektrische Verbindung L3 ist der Miruspol OVe^ der externen Spannungsquelle mit der ersten elektrischen Verbindung Ll und mit dem anderen Ende der Impedanzeinrichtung Rl verbunden. Die Versorgungsspannung V4-, 0V ist dann über der Impedanzeinrichtung Rl abzugreifen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Figur 1 gezeigten elektronischen Schaltkreises naher erläutert
Solange keine externe Spannungsquelle an den elektronischen Schaltkreis angeschlossen ist und deshalb auch keine externe Spannung U= verfügbar ist, wird die Versorgungsspannung V-1-, 0V für den Veroraucher 200 aus der internen Spannungsquelle 120 bereitgestellt. Die erste
Diode Dl ist dann m Durchlassrichtung geschaltet und die Versorgungsspannung wird über der Impedanz Rl abgegriffen. Ein derartiger Betrieb wird nachfolgend auch als Batteriebetrieb bezeichnet. Wird doch eine externe Spannungsqαelle mit dem Pluspol +Vex und dem Minuspol OV über die zweite und die dritte Verbindung L2, L3, wie ir Figur 1 gezeigt, an den elektronischen Schaltkreis 100 angescrlossen, und ist d_.e von der externen Spannungsquelle bereitgestellte Spannung großer als die interne Spannung U3at zuzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode Dl, dann wird diese Anschaltung von dem elektronischen Schaltkreis automatisch erkannt und er stellt die Versorgungsspannung V+, 0V für den Verbraucher 200 aus dieser externen Spannung bereit. Die Diode Dl dient dabei quasi als Detektionselement . Sie verhindert in dem zuletzt beschriebenen Fall, dass ein negativer Strom über die interne Spannungsquelle 120 fließen und diese entladen wurde. Aufgrund der Diode Dl sind die interne Spannungsquelle 120 und die externe
Spannungsquelle, obwohl gleichzeitig an den elektronischen Schaltkreis angeschlossen, voneinander entkoppelt, so dass sie s ch zum Beispiel nicht in Form einer Entladung der internen Spannungsquelle 120 negativ beeinflussen wurden.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel des in Figur 1 gezeigten elektronischen Schaltkreises. In beiden Figuren sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen; auch die Funktionsweise ist grundsätzlich dieselbe.
Allerdings ist zum Beispiel in Figur 2 e ne elektronische Schalteinrichtung S zwischen dem Pluspol der internen Spannungsquelle 120 und der Anode der ersten Diode Dl vorgesehen. Diese Schalteinrichtung ermöglicht im
Batteriebetrieb vorteilhafterweise das An- und Abschalten der internen Spannungsquelle von dem Verbraucher 200. Wenn dagegen d e Versorgungsspannung aus der externen Spannung generiert wird, dann hat die Schalteinrichtung S keine Funktion. Um bei Anschluss< einer zweipoligen externen Spannungsquelle mit einem Pluspol +Vex und einem Minuspol OV und einer bereitgestellten externen Spannung Ue;.:, welche kleiner als die Summe aus der internen Spannung UBä- und der
Durchlassspannung der ersten Diode ist, einen unerwünschten Stromfluss von der Kathode der ersten Diode Dl zu dem Pluspol +Vex der externen Spannungsquelle zu verhindern, ist die zweite und/oder die dritte elektrische Verbindung L2, L3 vorteilhafterweise als Schutzdiode Ds ausgebildet.
Ist die zweite elektrische Verbindung L2 als Schutzdiode Ds ausgebildet, so muss die Anode dieser Diode Ds mit dem Pluspol +Vex der externen Spannungsquelle verbunden sein. Ist alternativ oder zusätzlich die dritte elektrische Verbindung L3 als Schutzdiode ausgebildet, in Figur 2 nicht gezeigt, so muss die Kathode dieser Schutzdiocle an den Minuspol der externen Spannungsquellε angeschlossen sein.
Benötigt der Verbraucher 200 im Unterschied zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine dreipolige
Versorgungsspannung umfassend ein Pluspotential V+, 0V und V-, so kann das noch fehlende negative Potential V- der Versorgungsspannung für den Verbraucher durch durch Vorsehen eines zu dem Widerstand Rl parallel geschalteten Schaltelementes 130 generiert werden.
Alle in Figur 2 gezeigten und soeben beschriebenen Modifikationen des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreises, das heißt insbesondere das Schaltelement S, die Schutzdioden Ds und das Schaltungselement 130 können einzeln unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination miteinander in dem elektronischen Schaltkreis 100 vorgesehen sein. Wenn der Verbraucher eine symmetrische Versorgungsspannung V+, OV, V- (für seinen Betrieb benötigt, empfiehlt es sich, den elektronischen Schaltkreis nicht, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, mit einer zweipoligen, sondern, wie in Figur 3 gezeigt, mit einer dreipoligen externen Spannungsquelle zu betreiben. Die Impedanzeinrichtung ist bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel als Reihenschaltung zweier Widerstände Rl und R2 ausgebildet. Gleichzeitig ist die erste elektrische Verbindung Ll in Form einer zweiten Diode D2 ausgebildet, welche mit ihrer Kathode an den Minuspol der internen Spannungsquelle 120 angeschlossen ist. Die dritte Verbindung L3 verbindet nun den Minuspol -Vex, das heißt den negativen Pol der externen Spannungsquelle mit der Anode der Diode D2. Die gesamte Versorgungsspannung zwischen dem Pluspol V+ und dem Minuspol V- wird nun über der Reihenschaltung von Rl und R2 abgegriffen. Ein Mittelabgriff M zwischen den vorzugsweise gleich groß ausgebildeten Widerständen Rl und R2 dient über eine daran angeschlossene Treibereinrichtung 140 zur Bereitstellung eines Nullpotentials OV für die dreipolige symmetrische Versorgungsspannung. Dieses Mullpotential ist mit dem Nullpotential der externen Spannungsquelle verbunden und repräsentiert insgesamt dann das Nullpotential des elektronischen Schaltkreises.
Parallel zu der Impedanzeinrichtung Rl und R2 ist vorteilhafterweise eine Lampe 150 geschaltet, welche grundsätzlich dann leuchtet, wenn der elektronische Schaltkreis in Betrieb ist; dies gilt unabhängig davon, ob die Versorgungsspannung V+, 0V, V- von der internen
Spannungsquelle 120 oder von der externen Spannungsquelle generiert wird. Figur 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung für den erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreis 100 in Form einer .Strommesszange 300. Diese dient zum Messen eines durch einen elektrischen Leiter 400 fließenden elektrischen Stromes. Dieser fließende Strom induziert in der Messzange 300 ein Magnetfeld, welches von einem Hallelement erfasst und einer Strommessschaltung ausgewertet wird. Die auf 'diese Weise registrierte Stärke des Magnetfeldes ist ein Maß für die Stärke des durch den Leiter 400 fließenden elektrischen Stromes. Die besagte Strommessschaltung ist ein Verbraucher 200 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Wenn mit dieser Strommessschaltung lediglich ein positiver oder lediglich ein negativer Strom gemessen werden soll, so ist es ausreichend, wenn die Strommessschaltung lediglich mit einer zweipoligen Versorgungsspannung V+, 0V beziehungsweise 0V, V- versorgt wird. Sollen dagegen mit dieser Stro messschaltung sowohl positive wie auch negative Stromanteile gemessen werden, so bedarf die Strommessschaltung einer symmetrischen Versorgungsspannung V+, 0V, V-. Die Strommessschaltung 200 erzeugt in jedem Fall eine Ausgangsmessspannung Uüut, wie dies in Figur 1 angedeutet ist, welche den Betrag des durch den Leiter 400 fließenden Stromes repräsentiert. In ihrer Standardausführung umfasst die erfindungsgemäße Ξtrommesszange 300 mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreis 100 ein Kabel 310 und einen sechspoligen Verbindungsstecker 320, über welchen sie an eine externe Spannungsquelle anschließbar ist. Der sechspolige Verbindungsstecker 320 umfasst neben drei Anschlüssen für die externe Spannungsquelle +Vex, 0V, -Vex zwei Pins zur Ausgabe des Messsignais Uu- und einen Codierungspin, welcher ein Informationssignal ausgibt, mit welcher Messeinheit das Messsignal zu interpretieren ist. Letzteres hängt von der Art der verwendeten Strommesszange ab, je nachdem ob diese zum Beispiel für das Erfassen von Strömen bis zu 20 A oder für das Erfassen von Strömen bis zu 1000 A ausgelegt ist.
Soll die erfindungsgemäße Strommesszange dagegen nicht an einem stationären Gerät mit externer Spannungsquelle, sondern an einem mobilen Multimeter- oder an einem Handheldgerät betrieben werden, so ist für diesen Zweck ein auf den sechspoligen Stecker 320 aufsteckbarer Adapter 322 vorgesehen, welcher außer den beiden Pins für das
Messsignal U0ut alle anderen Pins des sechspoligen Steckers isoliert und lediglich die beiden Pins zur Ausgabe des Messsignals über zwei Bananenstecker 32 zum Einstecken in das Multimeter- oder das Handheldgerät bereitstellt.
Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für den elektronischen Schaltkreis gemäß der Erfindung. Er zielt auf die Problematik eines Mullabgleichs des von der Stromzange 300 bereitgestellten Messsignals U0ut- Dazu sei angemerkt, dass die Stromzange 300 typischerweise eine interne Einrichtung 310 zum Realisieren eines Nullabgleichs des Messsignals U0ut aufweist, um stromzangeninterne Effekte, wie zum Beispiel Temperatur- oder Alterungseffekte, die einen unerwünschten Spannungsoffset bei dem Messsignal Uout bewirken, der sich dem Messsignal überlagert und dieses verfälscht, zu verhindern.
Bei Betrieb der Strommesszange über die externe Spannungsquelle +Vex, OVex, -Vex bildet das in der Regel mehrere Meter lange Kabel 310 jedoch eine zusätzliche
Quelle für derartige unerwünschte Offsetspannungen. Eine solche unerwünschte Offsetspannung entsteht dann, wenn durch dieses Kabel 310 ein Strom fließt, wodurch über diesem Kabel 310 ein Spannungsabfall in Form des unerwünschten Offset abfällt. Je nach verwendetem Kabel und Größe des fließenden Stromes kann dieser Offset durchaus einige Millivolt betragen.
Das in Figur 5 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel zeigt eine Lösung auf, wie dieser unerwünschte Spannungsab all über dem Kabel 310 vermieden werden kann. Das vierte Ausführungsbeispiel basiert ganz wesentlich auf dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel; gleiche elektronische Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Unterschied zu Figur 1 veranschaulicht Figur 5 jedoch in anschaulicher Weise den Betrieb der Strommesszange über die externe Spannungsquelle (nicht gezeigt) mit den Potentialen +Vext, -Vext, vorzugsweise eingebaut in ein Motortestgerät 500. Darüber hinaus empfängt das Motortestgerät 400 die den gemessenen Strom I repräsentierende Ausgangsspannung Uou , um diese elektronisch aufzubereiten und. einem Benutzer anzuzeigen. Es ist zu erkennen, dass diese Ausgangsspannung U0ut gegen die Masse der Strommesszange, das heißt gegen das Potential des Nullleiters L3 gemessen wird.
Bei einer unsymmetrischen Spannungsversorgung, wie sie bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreises vorgesehen ist, würde die von der externen Spannungsquelle bereitgestellte Versorgungsspannung +Vex, 0V einen Stromfluss lh-2, I 3 durch den Leiter L2 über die Strommessschaltung 200 und den Leiter L3, 310 wieder zurück in di-e externe Spannungsquelle beziehungsweise das Motortestgerät 500 bewirken. Dieser Versorgungsstrom I-b3 würde jedoch auf der in der Regel mehrere Meter langen Verbindungsleitung L3, 310 zwischen der Strommessschaltung 200 mit den Abgriffen für die Ausgangsspannung Uout und dem Messeingang A-B des Motortestgerätes 500 einen nicht unerheblichen Spannungsabfall von typischerweise einigen Millivolt bewirken. Dieser Spannungsabfall beziehungsweise diese Offsetspannung würde sich am Messeingang A-B des Motortestgerätes 500 mit der die eigentliche Messgröße repräsentierenden Ausgangsspannung U0ut unerwünschterweise überlagern und auf diese Weise zu falschen Messergebnissen führen. Anders ausgedrückt: selbst bei einer mit Hilfe einer stromzangeninternen Abgleicheinrichtung 350 auf 0 V abgeglichenen Ausgangsspannung U0ut würde am Messeingang A-B der Motortesteinrichtung 400 ein Spannungsabfall ungleich 0 V in Höhe des Spannungsabfalls über der Verbindungsleitung L3 anliegen.
Um einen derartigen unerwünschten Spannungsabfall zu verhindern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Strom durch den Mullleiter L3 bei Versorgung der Strommesszange über die externe Spannungsquelle zu null zu machen. Dies wird erfindungsgemäß, wie in Figur 5 veranschaulicht, dadurch realisiert, dass eine Leitung L4 zwischen den Anschluss für das negative Potential -Vex der Spannungsquelle und dem Masseleiter L3 vorgesehen wird, wobei in diese Leitung L4 ein geeignet dimensionierter Symmetrierwiderstand eingebaut ist. Der
Sy metrierwiderstand Rsym ist so zu dimensionieren, dass er den Gesamtwiderstand repräsentiert, wie er sich ohne Berücksichtigung des Symmetrierwiderstandes ergibt, wenn von der externen Spannungsquelle in die an. sie angeschlossene Schaltung hineingeschaut wird. Für die in Figur 1 gezeigte Schaltung wäre der Symmetrierwiderstand R-sm so zu dimensionieren, dass er die Parallelschaltung aus dem Widerstand Rl und der Impedanz der Strommessschaltung 200 repräsentiert. Mit der in Figur 5 gezeigten Schaltungsanordnung wird dann sichergestellt, dass ein betraglich gleicher Strom über die externe Zuleitungen L2 und L4 fließt und dass über den Mullleiter L3, 310 kein Versorgungsstrom fließt. Es kann dann auch keine unerwünschte Offsatspannung über dem Leiter L3 abfallen.
Schließlich sei angemerkt, dass in allen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreis die Diode Dl auch elektronisch, zum Beispiel mit Hilfe eines Feldeffekttransistors realisiert werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Elektronischer Schaltkreis (100) zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung (V+, OV, V-) für einen elektronischen Verbraucher (2.00), insbesondere eine Strommessschaltung einer Strommesszange (300); gekennzeichnet durch: eine interne Spannungsquelle (120) zum Bereitstellen einer internen Spannung (Ußat); eine zu der internen Spannungsquelle (120) parallel geschaltete Reihenschaltung umfassend mindestens eine erste Diode (Dl), eine mit ihrem einem Ende an die Kathode der ersten Diode (Dl) geschaltete Impedanzeinrichtung (Rl, Rl, + R2 ) und eine erste elektrische Verbindung (Ll) zum Verbinden des anderen Endes der Impedanzeinrichtung (Rl) mit dem Minuspol der internen Spannungsquelle (120);
eine zweite elektrische Verbindung (L2) zwischen dem Pluspol (+Vex) einer wahlweise zuschaltbaren externen Spannungsquelle und der Kathode der ersten Diode (Dl), wobei die von der externen Spannungsquelle zwischen deren Plus- und Minuspol bereitgestellte externe Spannung (UV.;) größer als die interne Spannung { sa- zuzüglich der Durchlassspannung von der ersten Diode (Dl) sein muss; und
eine dritte elektrische Verbindung (L3) zwischen dem Minuspols (OVex, -Vex) der externen Spannungsquεlle (Ue:.:) und der ersten elektrischen Verbindung (Ll); wobei die Versorgungsspannung (V+, OV, V-) für den Verbraucher (110) über der Impedanzeinrichtung (Rl, Rl, + R2) zum Abgreifen bereitsteht.
2. Elektronischer Schaltkreis (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung weiterhin eine elektronische Schalteinrichtung (S) aufweist zum An- und Abschalten der internen Spannungsquelle (120).
3. Elektronischer Schaltkreis (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und/oder die dritte elektrische Verbindung (L2, L3) zumindest im Wesentlichen als Schutzdiode (Ds) ausgebildet sind/ist zum Verhindern eines Stromflusses von der Kathode der ersten
Diode (Dl) zum Pluspol (+Vex) der externen Spannungsquelle .
4. Elektronischer Schaltkreis (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein parallel zu der ersten Impedanzeinrichtung (Rl) geschaltetes Schaltungselement (130) zum Erzeugen eines negativen Potentials (V-) für die Versorgungsspannung.
5. Elektronischer Schaltkreis (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Impedanzeinrichtung ( Rl + R2 ) eine Re ihens chaltung zweier vorzugsweise gleichgroßer Widers tä nde ( Rl , P.2 ) aufweist ; die erste elektrische Verbindung ( Ll ) zumindes t im
Wesent lichen als eine zweite Diode ( D2 ) ausgebi ldet is t , welche mit ihrer Kathode an den Minuspol der internen 13
Spannungsquelle (120) und mit ihrer Anode an die Impedanzeinrichtung (Rl + R2 ) und die dritte elektrischen Verbindung geschaltet ist; eine Treibereinrichtung (140) vorgesehen ist zwischen einem Mittelabgriff (M) zwischen den beiden Widerständen (Rl, R2 ) und Massepotential; und das Mull-Potential der externen Versorgungsspannungsquelle (0V) leitend mit dem Massepotential verbunden ist.
6 . Strommesszange (300) zum Messen des durch einen elektrischen Leiter (400) fließenden elektrischen Stromes, umfassend:
eine Strommessschaltung (200) zum Erfassen des Betrags des fließenden Stromes durch Auswerten eines von dem Strom in der Strommesszange induzierten Magnetfeldes, vorzugsweise mit Hilfe einer Hallsonde;
gekennzeichnet durch
den elektronischen Schaltkreis (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung (V+, 0V, V-) für die Strommessschaltung (200) als elektrischen Verbraucher.
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