DE19928399A1 - Stromsensor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Messen des von einem Stromleiter geführten Stroms, mit einem Magnetfeldsensor und mit einem dem Magnetfeldsensor zugeordneten Verstärker. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Stromleiter aus leitendem, ferritischem Material hergestellt. Der Stromleiter weist eine bandförmige Gestalt auf. Ferner umschließt der Stromleiter den Magnetfeldsensor zumindest bereichsweise.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stromsensoren nach dem Stand der Technik bestehen aus einem Magnetfeldsensor, einem Eisenkern und einem Verstärker. Der Eisenkern umgibt eine den zu messenden Strom führende Stromleitung aus vorzugsweise Kupfer, wodurch im Eisenkern anhängig von der Stärke des Stroms ein Magnetfeld erzeugt wird. Innerhalb eines Spalts des Eisenkerns ist der Magnetfeldsensor angeordnet. Die Feldlinien des im Eisenkern vom zu messenden Strom induzierten Magnetfelds bewegen sich so durch den Magnetfeldsensor, der ein dem zu messenden Strom proportionales Ausgangssignal erzeugt, welches vom Verstärker verstärkt wird. Diesbezügliche Details können dem Aufsatz "Analoge Stromsensoren zum Messen aller Stromformen, Honeywell Outline, Jahrgang 9 (1995), Heft 2, S. 10-11" entnommen werden.

Der bei Stromsensoren nach dem Stand der Technik übliche Eisenkern übernimmt in erster Linie zwei Aufgaben, nämlich einerseits die Leitung des vom zu messenden Strom induzierten Magnetfelds durch den Magnetfeldsensor und andererseits die Abschirmung des Magnetfeldsensors gegenüber Fremdfeldern. Durch die Verwendung der Eisenkerne sind die Stromsensoren nach dem Stand der Technik jedoch zu teuer und zu groß.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde einen neuartigen Stromsensor zu schaffen, der klein sowie preiswert und dennoch fremdfeldsicher ist.

Zur Lösung dieses Problems ist der eingangs genannte Stromsensor durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Stromsensor kommt ohne Eisenkern aus. Der aus leitendem, ferritischem Material hergestellte Stromleiter, der den Magnetfeldsensor zumindest bereichsweise umschließt, übernimmt demnach die Funktionen des sonst üblichen Eisenkerns.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Stromsensors in Seitenansicht,

Fig. 2 eine stark vereinfachte Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Stromsensors gemäß Fig. 1 in Draufsicht, und

Fig. 3 den Stromsensor gemäß Fig. 1 in Verbindung mit eine Leiterplatte.

Die in der Zeichnung dargestellten Stromsensoren dienen der Messung des von einem Stromleiter geführten Stroms.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor 10 in einer stark schematisierten Darstellung. Der Stromsensor 10 verfügt über einen Magnetfeldsensor 11 - im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Hall-Sensor - und über einen dem Magnetfeldsensor 11 zugeordneten Verstärker (nicht gezeigt). Der Magnetfeldsensor 11 und der Verstärker sind auf einer Trägerplatte 12 montiert.

Der Magnetfeldsensor 11 wird erfindungsgemäß vom Stromleiter 13, der den zumessenden Strom führt, zumindest bereichsweise umschlossen. Hierzu verfügt der Stromleiter 13 über eine bandförmige Gestalt. Darüber hinaus ist der Stromleiter 13 aus leitendem, ferritischem Material hergestellt. Dieser aus leitendem, ferritischem Material hergestellte und die bandförmige Gestalt aufweisende Stromleiter 13 ist um der Magnetfeldsensor 11 herum angeordnet. Der so ausgebildete Stromleiter 13 sorgt demnach für eine Abschirmung des Magnetfeldsensors 11 gegenüber Fremdfeldern. Des weiteren wird auf diese Weise das vom zu messenden Strom erzeugte Magnetfeld durch den Magnetfeldsensors 11 geführt. Auf den bei Stromsensoren nach dem Stand der Technik nötigen Eisenkern kann also verzichtet werden. Der erfindungsgemäße Eisenkern ist demnach klein sowie preiswert und fremdfeldsicher.

Der Stromleiter 13 ist vorzugsweise aus Eisen oder einer Eisenlegierung hergestellt, jedoch kann auch anderes gut leitendes, ferritisches Material zum Einsatz kommen.

In zwei sich gegenüberliegenden Abschnitten 14, 15 verfügt der erfindungsgemäß ausgestaltete Stromleiter 13 über je eine Einkerbung 16, 17, wobei durch die Einkerbungen 16, 17 gebildete, benachbarte Kanten 18 bzw. 19 voneinander beabstandet sind und demnach einander nicht berühren. Der Magnetfeldsensors 11 ist benachbart - also im Bereich - zu der Einkerbung 17 positioniert. Durch die Einkerbungen 16, 17 wird der den Stromleiter 13 durchfließende Strom U-förmig geführt und als Folge werden die vom zu messenden Strom erzeugten Feldlinien des Magnetfelds durch den Magnetfeldsensors 11 geführt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die benachbarten Kanten 18 bzw. 19 auch einander überlappen können, ohne jedoch dabei einander zu berühren. Dies ist für die verbesserte Abschirmung des Magnetfeldsensors 11 von Bedeutung.

Auch soll darauf hingewiesen werden, daß der Magnetfeldsensor 11 als magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein kann. Magnetoresistive Sensoren verfügen gegenüber Hall- Sensoren über eine höhere Empfindlichkeit sowie Dynamik. Bei Verwendung eines magnetoresistiven Sensors muß lediglich die Einbauweise desselben geändert werden. Dies ist dem hier angesprochenen Fachmann jedoch geläufig.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Stromsensor 10 in seiner bevorzugtem Verwendungsform zur Messung des von einer Leiterplatte 20 geführten Stroms. Über Anschlüsse 21 steht der Stromleiter 13 mit nicht dargestellten, den Leiterplattenstrom führenden Leitungen in Kontakt. Über Anschlüsse 22 sind die Meßwerte des Stromsensors 10 zur Weiterverarbeitung abgreifbar.

Bezugszeichenliste

10

Stromsensor

11

Magnetfeldsensor

12

Trägerplatte

13

Stromleiter

14

Abschnitt

15

Abschnitt

16

Einkerbung

17

Einkerbung

18

Kanten

19

Kanten

20

Leiterplatte

21

Anschlüsse

22

Anschlüsse

Claims (8)

1. Stromsensor zum Messen des von einen Stromleiter (13) geführten Stroms, mit einem Magnetfeldsensor (11), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Stromleiter (13) aus leitendem, ferritischem Material hergestellt ist,
• b) der Stromleiter (13) um den Magnetfeldsensor (11) herum angeordnet ist, derart, daß der Stromleiter (13) den Magnetfeldsensor (11) zumindest bereichsweise umschließt.

2. Stromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter (13) aus Eisen oder einer Eisenlegierung hergestellt ist.

3. Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter (13) eine bandförmige Gestalt aufweist.

4. Stromsensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter (13) mindestens eine Einkerbung (16, 17) aufweist, wobei die durch die oder jede Einkerbung (16, 17) gebildeten, benachbarten Kanten (18, 19) voneinander beabstandet sind.

5. Stromsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter (13) in zwei sich vorzugsweise gegenüberliegenden Abschnitten (14, 15) je eine Einkerbung (16, 17) aufweist.

6. Stromsensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Kanten (18, 19) einander berührungslos überlappen.

7. Stromsensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (11) benachbart zu einer Einkerbung (16, 17) des Stromleiters (13) angeordnet ist.

8. Verwendung eines Stromsensors nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 zur Strommessung des von einer Leiterplatte (20) geführten Stroms.