DE102007025911B4

DE102007025911B4 - Sonde zur dreidimensionalen, potentialfreien Messung elektrischer Wechselfelder

Info

Publication number: DE102007025911B4
Application number: DE200710025911
Authority: DE
Inventors: Dernedde & Lorenz Gmbh Erfindergemeinschaft
Original assignee: Erfindergemeinschaft Dernedde & Lorenz GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Niels Dernedde 90579 Langenzenn)
Current assignee: Radontec De GmbH
Priority date: 2007-06-02
Filing date: 2007-06-02
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-06-03
Also published as: DE102007025911A1

Abstract

Sonde zur dreidimensionalen, potentialfreien Messung elektrischer Wechselfelder mittels Feldplattenpaaren
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der Feldplattenpaare flächig und ausreichend groß dimensioniert wird, um die gesamte Elektronik dazwischen unterzubringen, während die beiden anderen Feldplattenpaare schmäler und quasi streifenförmig oder linienförmig ausgeführt sind um insgesamt eine in einer Dimension flache Geometrie erreichen zu und
dass die Feldplattenpaare durch elektronische Schaltungen zum Erreichen gleicher Messsignale für deren unterschiedliche Signalausbeuten kompensiert sind.

Description

Stand der Technik
Als nächstliegender Stand der Technik wird die Offenlegungsschrift DE 44 28 336 A1 betrachtet. Darin wird ein „würfelförmiger Sensor für die richtungsunabhängige Messung der elektrischen Feldstärke" beschrieben, der rein prinzipiell ähnlich der hier beschriebenen Erfindung funktioniert (Anspruch 1 „... dadurch gekennzeichnet, dass er würfelförmig ist"). Mit dem Begriff „würfelförmig" ist direkt der Unterschied zur hier beschriebenen Erfindung genannt: Im Gegensatz zum Stand der Technik liegt die neue Erfindung gerade darin, dass der Sensor nicht würfelförmig, sondern zumindest in einer Dimension erheblich kleiner dimensioniert ist.
Um die Feldverläufe nicht zu beeinflussen wird die Elektronik gem. Stand der Technik zwischen den Feldplatten untergebracht und für eine Echtzeitmessung die Messwerte über ein Lichtwellenleiter zu einer einige Meter entfernte Anzeigeeinheit übertragen.
Nachteile von Sonden gemäß dem Stand der Technik
Der annährend kubische Aufbau von Sonden gemäß dem oben zitierten Stand der Technik lässt sich im Vergleich zu einem für die moderne Flachbaugruppenfertigung optimierten, eher zweidimensionalen geometrischen Aufbau nur mit erheblichem Mehraufwand realisieren. Auch die Übertragung der Messwerte über Lichtwellenleiter ist vergleichsweise aufwendig und erfordert von vorn herein zwei Gehäuse und Schaltungen zu deren Realisierung. Gegenüber einer drahtlosen Übertragung ergibt sich zudem der Nachteil, dass die Reichweite des Glasfaserkabels in der Praxis begrenzt ist.
Aufgabenstellung
Aufbauend auf dem Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, eine Sonde zu entwickeln, welche eine für die Flachbaugruppenfertigung optimierte Sondengeometrie ermöglicht und dennoch die drei Dimensionen im Rahmen der Toleranzen verfälschungsfrei messen kann. Eine spezielle Ausformung bietet auch die Möglichkeit für eine Messwertanzeige direkt im Sondengehäuse oder aber eine drahtlose Fernauslesemöglichkeit
Beschreibung und Neuheitsgehalt der Erfindung
Die Erfindung benutzt wie die Sonden gemäß dem Stand der Technik drei „Feldplattenpaare" für die Messung. Im Unterschied zu Sonden gemäß dem Stand der Technik jedoch werden die Sonden gemäß der Erfindung sehr unterschiedlich groß dimensioniert und positioniert, speziell

• wird ein Feldplattenpaar so groß dimensioniert, dass die gesamte Auswerteelektronik aller 3 Feldplattenpaare, eine Stromversorgung und die Anzeigeeinrichtung der Sonde in weitgehender Flachbaugruppenfertigung auf etwa derselben Fläche Platz hat. Eine exakt gleich große Dimensionierung ist Vorteilhaft jedoch nicht zwingend erforderlich. Das erste Feldplattenpaar befindet sich dann über und unter der Flachbaugruppe.
• werden die beiden anderen Feldplattenpaare eher „streifen-" oder „linienförmig" ausgebildet, wobei die Streifen innerhalb eines Paares zweckmäßigerweise gleich sind (wobei auch mit innerhalb eines Paares unterschiedlichen Streifen oder unterschiedlichen Streifenpaaren noch ausreichende Genauigkeiten erzielt werden können). Wie breit ein „Streifen" höchstens sein kann, ergibt sich aus dem aus der Bauhöhe der verwendeten Bauteile inkl. Batterie definierten minimalen Abstand zwischen den beiden „großen" Platten, zu denen er noch einige Millimeter Abstand einhalten sollte um die kapazitive Verkopplung zu minimieren. Die Mindestbreite ergibt sich aus der benötigten Auflösung (und der hieraus resultierenden Signalstärke) einerseits und aus den minimalen Strukturbreiten der Leiterplatten-Äztechnik bzw. der Leiterplattendicke, da man die „Streifen" praktischerweise mittels chemischer Durch kontaktierung an den vier Rändern z. B. der schaltungstragenden Hauptplatine herstellen kann, auf der anderen Seite. Verwendet man linienförmige Feld "platten" so ist es vorteilhaft, sie so weit aus der ersten Feldplattenpaar herausragen zu lassen, dass die Feldlinienkonzentration durch die spitze Struktur einen Teil der geringeren Sensitivität durch den keinen Flächenanteil kompensiert (Blitzlableiter-Effekt).

Vorteilhaft (jedoch nicht zwingend erforderlich) ist es, wenn alle drei Feldplattenpaare dergestalt zueinander angeordnet sind, dass sie in der jeweiligen Achse die beiden äußersten leitfähigen Punkte/bzw. die beiden äußersten leitfähigen Flächen der gesamten, dreidimensionalen Sondenkonstruktion darstellen.
Aufgrund der Prinzipien des mathematischen „Strahlensatzes" hat die gegenüber den Konstruktionen gem. Stand der Technik unterschiedliche Dimensionierung der Feldplatten keinen verfälschenden Einfluss, solange sie bzgl. der drei Achsen jeweils zentriert angeordnet werden. Die unterschiedliche Stärke der feldstärkeproportionalen Messsignale, die sich aus den unterschiedlichen Größen der Feldplatten ergeben, werden durch entsprechende elektronische Kompensationsschaltungen egalisiert, so dass sie die jeweilige Feldstärke unabhängig von der Achse richtig gemessen werden kann.
Eine spezielle Ausformung bietet auch die Möglichkeit für eine direkte Messwertanzeige direkt im Sondengehäuse, dergestalt, dass eine der Feldplatten einen Ausschnitt für eine Anzeige ausweis (vorzugsweise Digitalanzeige, z. B. LCD). Diese Oberfläche dieser Anzeigeeinheit wird vorzugsweise gegenüber der Oberfläche der Feldplatte leicht versenkt angeordnet.
Ebenso ist eine drahtlose Übertragung der Messwerte möglich, z. B. durch Funk- oder Infrarottechnik.

Claims

Sonde zur dreidimensionalen, potentialfreien Messung elektrischer Wechselfelder mittels Feldplattenpaaren dadurch gekennzeichnet, dass eines der Feldplattenpaare flächig und ausreichend groß dimensioniert wird, um die gesamte Elektronik dazwischen unterzubringen, während die beiden anderen Feldplattenpaare schmäler und quasi streifenförmig oder linienförmig ausgeführt sind um insgesamt eine in einer Dimension flache Geometrie erreichen zu und dass die Feldplattenpaare durch elektronische Schaltungen zum Erreichen gleicher Messsignale für deren unterschiedliche Signalausbeuten kompensiert sind.
Messsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der oder beide flächigen Feldplatten zur Unterbringung einer von außen gut sichtbaren Anzeigeeinheit durchbrochen ist
Messsonde nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übertragung der Messsignale von der Sonde zur einer entfernten Anzeigeeinheit ein drahtloses Verfahren verwendet wird.