DE102015006051A1 - ground strap - Google Patents
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Abstract
Masseband mit einen ersten Anschlusskontakt und einen zweiten Anschlusskontakt, wobei der erste Anschlusskontakt mit einem Minuspol einer Batterie und der zweite Anschlusskontakt mit einem Massepunkt verschaltet ist, und zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschluss-kontakt ein flacher bandförmiger Leitungsabschnitt ausgebildet ist und der Leitungsabschnitt jeweils unmittelbar mit den beiden Anschlusskontakten verbunden ist und eine Länge L und eine Breite B und eine Dicke D aufweist, wobei die Dicke D höchstens ein Viertel der Breite B und die Länge L wenigstens 5 cm beträgt. Auf dem Leitungsabschnitt ist eine Magnetfeldmesseinrichtung kraftschlüssig verbunden, wobei die Magnetfeldmesseinrichtung wenigstens ein Zehntel der Länge L von den beiden Anschlusskontakten entfernt ist. Die Magnetfeldmesseinrichtung umfasst einen Magnetfeldsensor und eine Auswerteschaltung und eine Schnittstellenanschluss, wobei der Schnittstellenanschluss einen Versorgungsspannungskontakt und einen Bezugspotentialkontakt und einen Signalanschluss aufweist. Die Größe des Magnetfeldsensors ist kleiner als ein Viertel der Breite B des Leitungsabschnittes und der Magnetfeldsensor ist wenigstens ein Fünftel der Breite B von einer der Außenkanten des Leitungsabschnitts angeordnet. Die Magnetfeldmesseinrichtung ist eingerichtet, ein von der Größe eines auf den Magnetfeldsensor einwirkendes Magnetfeld abhängiges Ausgangssignal an dem Signalanschluss als Maß für den durch den Leitungsabschnitt fließenden Strom auszugeben.Ground strap having a first terminal contact and a second terminal contact, wherein the first terminal contact with a negative terminal of a battery and the second terminal contact is connected to a ground point, and between the first terminal contact and the second terminal contact a flat band-shaped line section is formed and the line section respectively is connected directly to the two terminal contacts and has a length L and a width B and a thickness D, wherein the thickness D is at most a quarter of the width B and the length L is at least 5 cm. On the line section, a magnetic field measuring device is non-positively connected, wherein the magnetic field measuring device is at least one tenth of the length L of the two terminals removed. The magnetic field measuring device comprises a magnetic field sensor and an evaluation circuit and an interface terminal, wherein the interface terminal has a supply voltage contact and a reference potential contact and a signal terminal. The size of the magnetic field sensor is smaller than a quarter of the width B of the lead portion, and the magnetic field sensor is disposed at least one-fifth of the width B of one of the outer edges of the lead portion. The magnetic field measuring device is set up to output an output signal dependent on the size of a magnetic field acting on the magnetic field sensor on the signal connection as a measure of the current flowing through the line section.
Description
Die Erfindung betrifft ein Masseband gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ground strap according to the preamble of claim 1.
Aus der
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.Against this background, the object of the invention is to provide a device which further develops the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein Masseband mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by a ground strap having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird ein Masseband mit einen ersten Anschlusskontakt und einen zweiten Anschlusskontakt bereitgestellt, wobei der erste Anschlusskontakt mit einem Minuspol einer Batterie und der zweite Anschlusskontakt mit einem Massepunkt verschaltet ist, und zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschluss-kontakt ein flacher bandförmiger Leitungsabschnitt ausgebildet ist und der Leitungsabschnitt jeweils unmittelbar mit den beiden Anschlusskontakten verbunden ist und eine Länge L und eine Breite B und eine Dicke D aufweist, wobei die Dicke D höchstens ein Viertel der Breite B und die Länge L wenigstens 5 cm, oder vorzugsweise wenigstens 10 cm beträgt. Auf dem Leitungsabschnitt ist eine Magnetfeldmesseinrichtung mit dem Leitungsabschnitt kraftschlüssig verbunden, wobei die Magnetfeldmesseinrichtung wenigstens ein Zehntel der Länge L von den beiden Anschlusskontakten entfernt ist. Die Magnetfeldmesseinrichtung umfasst einen Magnetfeldsensor und eine Auswerteschaltung und eine Schnittstellenanschluss, wobei der Schnittstellenanschluss einen Versorgungsspannungskontakt und einen Bezugspotentialkontakt und einen Signalanschluss aufweist. Die Größe des Magnetfeldsensors ist kleiner als ein Viertel der Breite B des Leitungsabschnittes und der Magnetfeldsensor ist wenigstens ein Fünftel der Breite B von einer der Außenkanten des Leitungsabschnitts angeordnet. Die Magnetfeldmesseinrichtung ist eingerichtet, ein von der Größe eines auf den Magnetfeldsensor einwirkendes Magnetfeld abhängiges Ausgangssignal an dem Signalanschluss als Maß für den durch den Leitungsabschnitt fließenden Strom auszugeben.According to the subject invention, a ground strap having a first terminal contact and a second terminal contact is provided, wherein the first terminal contact is connected to a negative terminal of a battery and the second terminal contact to a ground point, and between the first terminal contact and the second terminal contact flat band-shaped line section is formed and the line section is respectively connected directly to the two terminals and a length L and a width B and a thickness D, wherein the thickness D is at most a quarter of the width B and the length L at least 5 cm, or preferably at least 10 cm. On the line section, a magnetic field measuring device is non-positively connected to the line section, wherein the magnetic field measuring device is at least one tenth of the length L away from the two connection contacts. The magnetic field measuring device comprises a magnetic field sensor and an evaluation circuit and an interface terminal, wherein the interface terminal has a supply voltage contact and a reference potential contact and a signal terminal. The size of the magnetic field sensor is smaller than a quarter of the width B of the lead portion, and the magnetic field sensor is disposed at least one-fifth of the width B of one of the outer edges of the lead portion. The magnetic field measuring device is set up to output an output signal dependent on the size of a magnetic field acting on the magnetic field sensor on the signal connection as a measure of the current flowing through the line section.
Es versteht sich, dass der Magnetfeldsensor auf dem Masseband derart angeordnet wird, dass das Magnetfeld des Stromes in dem Leitungsabschnitt gemessen wird. Anders ausgedrückt fließt der Strom unter dem Magnetfeldsensor hindurch. Des Weiteren sei angemerkt, dass der Magnetfeldsensor vorzugsweise in der Mitte bezogen auf die Breite des Leitungsabschnitts angeordnet ist und der Leitungsabschnitt im Allgemeinen aus einem Geflecht von Kupferdrähten aufgebaut ist. Vorzugsweise wird das Masseband in dem Auto oder LKW für die Verbindung von dem Minuspol der Batterie zu der Karosserie verwendet. Es sei angemerkt, dass sich auch in einer alternativen Ausführungsform für den Leitungsabschnitt ein ferromagnetisches Leitermaterial verwenden lässt bzw. der Leitungsabschnitt ein derartiges Material umfasst, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Eine derartige Anordnung entspricht einer sogenannten ”Back Bias” Magnet Anordnung.It is understood that the magnetic field sensor is arranged on the ground strap in such a way that the magnetic field of the current in the line section is measured. In other words, the current flows under the magnetic field sensor. Furthermore, it should be noted that the magnetic field sensor is preferably arranged in the middle with respect to the width of the line section and the line section is generally constructed from a mesh of copper wires. Preferably, the ground strap in the car or truck is used for connection from the negative pole of the battery to the body. It should be noted that in an alternative embodiment, a ferromagnetic conductor material can also be used for the line section or the line section comprises such a material in order to generate a magnetic field. Such an arrangement corresponds to a so-called "back bias" magnet arrangement.
Ein Vorteil ist, dass mittels der Anordnung des Magnetsensors unmittelbar auf dem Leitungsstück auf einfache und zuverlässige Weise die Stromstärke in dem Masseband bestimmen lässt. Zwar sind Strommessungen mit Magnetfeldsensoren lange bekannt, jedoch ist trotz einiger allgemeiner Hinweise, der Fachmann bisher davon ausgegangen, dass mit Magnetfeldsensoren bei Massebändern nur unzulässige Stromstärkebestimmungen durchführen lassen. Insbesondere bei Strömen in dem Ampere Bereich werden im Allgemeinen Shunt Widerstände eingesetzt.An advantage is that by means of the arrangement of the magnetic sensor directly on the line piece in a simple and reliable way to determine the current in the ground strap. Although current measurements with magnetic field sensors have long been known, however, despite some general indications, the expert has hitherto assumed that only impermissible current intensity determinations can be carried out with magnetic field sensors in grounding straps. Shunt resistors are generally used in particular in the case of currents in the ampere range.
Untersuchungen haben demgegenüber gezeigt, dass in überraschender Weise mit einer vorliegenden erfinderischen Anordnung von Magnetfeldsensoren auf den Leitungsabschnitt sich die Ströme im Ampere Bereich reproduzierbar und genau bestimmen lassen. Vorteilhaft hierfür ist, dass der Leitungsabschnitt als flaches Band ausgeführt ist. Erst dann lässt sich der Magnetfeldsensor so vorteilhaft platzieren, dass eine ausreichende Genauigkeit erzielt wird.Investigations have shown, however, that in a surprising manner with a present inventive arrangement of magnetic field sensors on the line section, the currents in the ampere range can be determined reproducibly and accurately. The advantage for this is that the line section is designed as a flat band. Only then can the magnetic field sensor be placed so favorably that sufficient accuracy is achieved.
In einer Weiterbildung umfasst die Magnetfeldmesseinrichtung zwei Magnetfeldsensoren mit jeweils einem unterschiedlichen Empfindlichkeitsbereich. Hierdurch lassen sich mit hoher Genauigkeit sowohl kleine Stromstärken bis 5 A als auch große Stromstärken bis 100 A, oder vorzugsweise bis oberhalb einigen kA zuverlässig messen. Sofern mehrere Magnetfeldsensoren mit unterschiedlichen Strommessbereichen auf dem Leitungsabschnitt angeordnet sind, ist es vorteilhaft, die Magnetfeldsensoren entweder hintereinander in Richtung der Längserstreckung des Leitungsabschnittes jeweils in der Mitte anzuordnen oder quer zu der Längserstreckung unmittelbar um die Mitte des Leitungsabschnitts nebeneinander anzuordnen.In a further development, the magnetic field measuring device comprises two magnetic field sensors each having a different sensitivity range. As a result, small currents up to 5 A as well as high currents up to 100 A, or preferably up to a few kA, can be reliably measured with high accuracy. If a plurality of magnetic field sensors with different current measuring ranges are arranged on the line section, it is advantageous to arrange the magnetic field sensors either one behind the other in the direction of the longitudinal extent of the line section in the middle or to arrange them transversely to the longitudinal extent directly adjacent to the middle of the line section.
In einer Ausführungsform ist die Magnetfeldmesseinrichtung auf dem Leitungsabschnitt mittels einer Klebeverbindung kraftschlüssig befestigt. In einer alternativen Ausführung ist die Messeinrichtung mittels einer Befestigungsvorrichtung auf den Leitungsabschnitt kraftschlüssig verbunden.In one embodiment, the magnetic field measuring device is attached to the line section by means of an adhesive connection frictionally. In an alternative embodiment, the measuring device is non-positively connected to the line section by means of a fastening device.
Vorzugsweise sind der Magnetfeldsensor und die Auswerteschaltung monolithisch in einem Halbleiterkörper integriert. In einer Weiterbildung umfasst die Magnetfeldmesseinrichtung einen Flusskonzentrator, wobei der Flusskonzentrator eine plattenförmige, schwalbenschwanzförmige Form aufweist. Hierbei weist der Flusskonzentrator eine kleine Stirnfläche und eine große Stirnfläche auf. Die kleine Stirnfläche ist unmittelbar benachbart zu dem Magnetfeldsensor angeordnet, um den maximalen magnetischen Fluss dem Magnetfeldsensor zur Verfügung zu stellen. Es ist vorteilhaft, wenn die kleine Stirnfläche des Flusskonzentrators im Wesentlichen der Größe des Magnetfeldsensors entspricht. In einer Weiterbildung ist auf beiden Seiten des Magnetfeldsensors jeweils ein Flusskonzentrator angeordnet. Preferably, the magnetic field sensor and the evaluation circuit are monolithically integrated in a semiconductor body. In one development, the magnetic field measuring device comprises a flux concentrator, wherein the flux concentrator has a plate-shaped, dovetail-shaped form. In this case, the flux concentrator has a small end face and a large end face. The small face is located immediately adjacent to the magnetic field sensor to provide the maximum magnetic flux to the magnetic field sensor. It is advantageous if the small end face of the flux concentrator essentially corresponds to the size of the magnetic field sensor. In a further development, a flux concentrator is arranged on each side of the magnetic field sensor.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Magnetfeldmesseinrichtung einen als Hallplatte ausgebildeten Hallsensor. Vorzugsweise steht die Hallplatte senkrecht auf dem Leitungsabschnitt, wobei die Haupterstreckungsrichtung der Hallplatte parallel zu der Außenkante des Leitungsabschnitts verläuft.In another embodiment, the magnetic field measuring device comprises a Hall sensor designed as a Hall plate. Preferably, the Hall plate is perpendicular to the line section, wherein the main extension direction of the Hall plate is parallel to the outer edge of the line section.
In einer anderen Weiterbildung umfasst der Magnetfeldsensor einen Schwellwertschalter oder ist als Schwellwertschalter ausgebildet. In einer Alternative wird bei einem Überschreiten eines Schwellwertes der Stromfluss in dem Leitungsabschnitt unterbrochen. In einer anderen Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor als Schalter ausgebildet und sendet bei überschreiten eines Schwellwertes ein Signal zur Trennung eines der Anschlusskontakte von dem Minuspol oder von dem Massepunkt.In another development, the magnetic field sensor comprises a threshold value switch or is designed as a threshold value switch. In an alternative, when a threshold value is exceeded, the flow of current in the line section is interrupted. In another embodiment, the magnetic field sensor is designed as a switch and, when a threshold value is exceeded, transmits a signal for disconnecting one of the connection contacts from the negative pole or from the ground point.
Untersuchungen haben gezeigt, dass nach dem Aufbringen der Magnetfeldsensoren auf den Leitungsabschnitt die Magnetfeldmesseinrichtung insgesamt kalibriert wird. Hierdurch lässt sich die Messgenauigkeit der Vorrichtung erhöhen.Investigations have shown that after applying the magnetic field sensors to the line section, the magnetic field measuring device is calibrated as a whole. As a result, the measurement accuracy of the device can be increased.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d. h. die Abstände und die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Here similar parts are labeled with identical names. The illustrated embodiments are highly schematic, d. H. the distances and the lateral and the vertical extensions are not to scale and, unless stated otherwise, also have no derivable geometrical relations to one another. It shows:
Die Abbildung der
Auf dem bandförmigen Leitungsabschnitt
Die Größe des Magnetfeldsensors
In der Abbildung der
Die Abbildung der
In der Abbildung der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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