DE202007005947U1

DE202007005947U1 - Measuring device of current measurements e.g. for contact free current measurements, has current measuring sensor such as Hall effect sensor with appropriate evaluation unit arranged in housing

Info

Publication number: DE202007005947U1
Application number: DE200720005947
Authority: DE
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-04-26

Abstract

The measuring instrument (1) has a current measuring sensor such as a Hall effect sensor (15) with an appropriate evaluation unit (16) arranged in a housing (2). An electrically shielding cover (5) surrounds the housing and on an electrical conductor (20) by a fixable holding device (8, 9). The sensors with an evaluation unit are on a building group carrier (10) and inserted into the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für eine kontaktlose Strommessung an einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter.The The invention relates to a measuring device for a contactless current measurement on a current-carrying electrical conductor.

Eine derartige Messeinrichtung wird benötigt, um die Stromstärke zu ermitteln, die durch einen elektrischen Leiter zu einem Verbraucher fließt. Wobei sichergestellt ist, dass die Stromstärke mehrerer beieinander liegenden elektrische Leiter unabhängig voneinander ermittelbar ist.A such a measuring device is needed to determine the amperage, which flows through an electrical conductor to a consumer. In which It is ensured that the current strength of several lying together electrical conductors independent of each other can be determined.

Stand der TechnikState of the art

Aus einer Firmenschrift der Fa. Ziehl Industrie-Elektronik GmbH ist ein Stromsensor S1 bekannt, der zur Erfassung von Schweißströmen im Bereich ab ca. 5 A einsetzbar ist, und zur Montage an einem Massekabel vorgesehen ist. Dabei ist darauf zu achten, dass bei mehreren stromführenden Kabeln ein Übersprechen der Stromimpulse durch eine beabstandet gehaltene Kabelführung vermieden wird.Out a company font of the company Ziehl Industrie-Elektronik GmbH is a current sensor S1 known for detecting welding currents in the field from about 5 A, and intended for mounting on a ground cable is. It is important to ensure that with several current-carrying Cables crosstalk the current pulses is avoided by a spaced held cable guide.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kleine Messeinrichtung zur Überwachung der durch einen Strom beaufschlagten elektrischen Leiter zu ermitteln und damit auch den Stromverbrauch eines daran angeschlossenen Verbrauchers.Of the Invention is therefore based on the object, a simple and small Measuring device for monitoring to determine the acted upon by a current electrical conductor and thus also the power consumption of a connected consumer.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein als Strommesssensor vorgesehener Hallsensor mit einer entsprechenden Auswerteeinheit in einem Gehäuse angeordnet ist, das zumindest teilweise von einer elektrisch abschirmenden Abdeckung umgeben ist und auf einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter mittels einer lösbaren Haltevorrichtung fixierbar ist.These Task is solved by in that at least one Hall sensor provided as a current measuring sensor arranged with a corresponding evaluation in a housing is, at least partially by an electrically shielding Cover is surrounded and on a current-carrying electric Ladder by means of a detachable Holding device is fixable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2–5 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in claims 2-5.

Zur Kontrolle einer Strommessung wird außerhalb des elektrischen Leiters ein so genannter Hallsensor angeordnet, der durch die Erfassung des durch den Stromfluss erzeugten Magnetfeldes, den durch den Leiter fließenden Strom ermittelt.to Control of a current measurement is outside of the electrical conductor a so-called Hall sensor arranged by the detection the magnetic field generated by the flow of current through the conductor flowing Electricity determined.

Jeder stromführende Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Dabei ist die Größe dieser Magnetfeldstärke H im freien Raum direkt proportional zum Strom I des Leiters und umgekehrt proportional zum Abstand r, entsprechend der Formel H = I/2rπ. Aus diesem Grund ist es naheliegend, einen Hall-Sensor zur Messung des Magnetfeldes einzusetzen, um den Strom zu messen, der dieses Magnetfeld verursacht.Everyone current carrying Head is surrounded by a magnetic field. Here is the size of this magnetic field strength H in free space directly proportional to the current I of the conductor and inversely proportional to the distance r, according to the formula H = I / 2rπ. Out For this reason, it is obvious, a Hall sensor for measuring the magnetic field to measure the current that causes this magnetic field.

Um umfangreiche, maßgenaue und kalibrieraufwändige Einstellmaßnahmen bezüglich der Hallsensoren zu minimieren, werden vorteilhaft zwei Hallsensoren zur Messung des Stromdurchsatzes an einem elektrischen Leiter in die Messeinrichtung integriert. Damit kann die Distanzabhängigkeit 1/r herausgerechnet werden.Around extensive, custom-made and calibration-consuming adjustment measures in terms of To minimize the Hall sensors, advantageously two Hall sensors for measuring the current throughput on an electrical conductor in the measuring device integrated. This can be the distance dependence 1 / r are deducted.

Die Messeinrichtung ist in einer Variante auf einem Baugruppenträger untergebracht der in einem Gehäuse gehalten ist, dass wiederum mit einer Abdeckung verschließbar ist, die eine elektromagnetische Abschirmung aufweist. Während in einer zweiten Variante das Gehäuse selber als Baugruppenträger ausgeformt ist.The Measuring device is housed in a variant on a rack in a housing is held, that in turn is closable with a cover, which has an electromagnetic shield. While in a second variant of the housing itself as a rack is formed.

Dabei gelangt durch den Einsatz von MID-Technologie (Molded Interconnect Devices = Formteile mit einer integrierten Leiterbahnstruktur) vorteilhafterweise eine äußerst platzsparende Variante zum Einsatz, wobei mittels Spritzguss ein thermoplastisches Trägermaterial erstellt wird, auf dem in ei nem selektiven Metallisierungsverfahren elektrische Leiterbahnen aufgebracht werden, und zusätzlich die erforderlichen elektronischen Bauteile mit integriert sind.there comes through the use of MID technology (Molded Interconnect Devices = molded parts with an integrated interconnect structure) advantageously a very space efficient Variant for use, wherein by means of injection molding a thermoplastic support material is created on the in a selective metallization process electrical conductor tracks are applied, and in addition the required electronic components are integrated.

Die Abfrage der Signaldaten und die Energieversorgung erfolgt regulär über eine Kabelverbindung, die steckbar oder auch fest angeschlossen ausgeführt sein kann.The Query of the signal data and the power supply takes place regularly over one Cable connection, which can be pluggable or permanently connected can.

Weiterhin ist in einer weiteren Variante vorgesehen, die Messeinrichtung vorteilhaft als autarkes System auszubilden, wobei die Daten drahtlos an eine weiter entfernte Kontrolleinheit weitergeleitet werden.Farther is provided in a further variant, the measuring device advantageous form as a self-sufficient system, the data wirelessly to a be forwarded further remote control unit.

Auch ist durch eine derartige kompakte Anordnung eine einfache Überwachung des Stromflusses in einem zu überwachenden Kabel aber auch eine Kontrolle eines damit verbundenen Verbrauchers möglich.Also is a simple monitoring by such a compact arrangement the flow of current in a monitored Cable but also a control of an associated consumer possible.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below explained in more detail. It demonstrate:

1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Messeinrichtung mit einem Bauträger, 1 an exploded perspective view of a measuring device with a developer,

2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Messeinrichtung, die in MID-Technologie gefertigt ist, und 2 an exploded perspective view of a measuring device, which is manufactured in MID technology, and

3 eine an einem elektrischen Leiter fixierte Messvorrichtung. 3 a fixed to an electrical conductor measuring device.

Die 1 zeigt in einer auseinander gezogenen, perspektivischen Darstellung, eine Messeinrichtung 1 zur Erfassung des Stromflusses durch einen elektrischen Leiter 20.The 1 shows in an exploded, perspective view, a measuring device 1 for detecting the flow of current through an electrical conductor 20 ,

Dabei ist das einen Baugruppenträger 10 aufnehmende Gehäuse 2 an den elektrischen Leiter 20 angelehnt. Wobei durch die hier gezeigten, an dem Gehäuse angeformten Ösen 8 beiderseits des elektrischen Leiters ein separater flexibler Kabelbinder 8.1 zur Fixierung eingesetzt wird.This is a rack 10 receiving housing 2 to the electrical conductor 20 ajar. Where by the here shown, molded on the housing eyelets 8th on both sides of the electrical conductor a separate flexible cable tie 8.1 is used for fixation.

Das im Prinzip hohle und würfelähnliche Gehäuse hat entsprechend der Verrundung des Kabelmantels, mehrere entsprechend dazu geformte Ausnehmungen 3, womit gewisse geometrisch vorgegebene Abstände zwischen den auf dem Baugruppenträger angeordneten Hallsensoren und dem eigentlichen elektrischen Leiter 20 eingehalten werden.In principle, the hollow and cube-like housing has according to the rounding of the cable sheath, several correspondingly shaped recesses 3 , whereby certain geometrically predetermined distances between the arranged on the rack Hall sensors and the actual electrical conductor 20 be respected.

Auf dem Baugruppenträger 10, gefertigt aus einer kleinen Leiterplatte, sind die hier nur schematisch gezeigten Bauteile wie die Hallsensoren 15, eine zur deren Signale erforderliche Auswerteeinheit 16, die auch mit in dem Hallsensor integriert sein kann sowie eine je nach Anwendungsfall erforderliche Übertragungseinheit 17 angeordnet. Eventuell kann auch noch eine Stabilisierungsschaltung für die Spannungsversorgung enthalten sein.On the rack 10 , made of a small printed circuit board, are the components shown here only schematically as the Hall sensors 15 , an evaluation unit required for their signals 16 , which can also be integrated with in the Hall sensor and a required depending on the application transmission unit 17 arranged. Eventually, a stabilization circuit for the power supply may also be included.

Weiterhin ist ein Steckeranschluss 13 vorgesehen, der in einer Variante auch gegen ein fest angebundenes Funktionskabel austauschbar ist.Furthermore, a plug connection 13 provided, which is interchangeable in a variant against a firmly connected functional cable.

Zusammengehalten wird die Messeinrichtung durch eine das Gehäuse 2 zumindest bereichsweise umgreifende, U-förmige Abdeckung 5 das zur Abschirmung elektromagnetischer Felder aus Mu-Metall gefertigt ist.The measuring device is held together by a housing 2 at least partially encompassing, U-shaped cover 5 which is made of mu-metal for shielding electromagnetic fields.

Dazu sind die beiden abgewinkelten Seitenflächen mittig mit einer Ausnehmung versehen, so dass jeweils zwei Arme 6 herausgebildet sind, die bei der Montage um die Ösen 8 der Haltevorrichtung herum reichen und mit nach innen gewinkelten Blechenden 7 um einen Vorsprung 4 am Gehäuse 3, nahe am elektrischen Leiter 20 verrasten.For this purpose, the two angled side surfaces are provided centrally with a recess, so that in each case two arms 6 are formed during assembly around the eyelets 8th the holding device around and with inwardly angled sheet metal ends 7 for a lead 4 on the housing 3 , close to the electrical conductor 20 lock.

Die 2 zeigt einen in MID-Technologie (Molded Interconnect Devices = Formteile mit einer integrierten Leiterbahnstruktur) als Kunststoffspritzteil erstellten Baugruppenträger 11.The 2 shows a built in MID technology (Molded Interconnect Devices = molded parts with an integrated wiring pattern) as a plastic injection rack 11 ,

Hierbei ist die Steckvorrichtung bereits mit dem kastenförmigen Baugruppenträger einteilig gefertigt, während die elektronischen Bauteile, wie Hallsensor 15, Auswerteeinheit 16 und Übertragungseinheit 17 direkt auf die mit entsprechenden Leiterbahnen versehene Innenfläche aufgebracht, bzw. implementiert sind.Here, the plug-in device is already made in one piece with the box-shaped rack, while the electronic components, such as Hall sensor 15 , Evaluation unit 16 and transmission unit 17 applied directly to the provided with corresponding tracks inner surface, or are implemented.

Dabei werden die Signale und die Energieversorgung über elektrische Leiter an eine hier nicht weiter gezeigte Kontrolleinheit weitergeleitet.there The signals and the power supply via electrical conductors to a forwarded here not shown control unit.

Parallel dazu ist in einer Variante eine Messenrichtung vorgesehen, die mit einer integrierten Stromversorgung für eine drahtlose Datenübermittlung an eine weiter entfernte Kontrolleinheit vorgesehen ist.Parallel For this purpose, a measuring direction is provided in a variant with an integrated power supply for wireless data transmission is provided to a remote control unit.

In der 3 ist eine zusammengefügte Messenrichtung 1, fixiert an einem elektrischen Leiter 20 dargestellt, an deren Haltevorrichtung 9 ein Kabelbinder 8.1 angefügt ist.In the 3 is an assembled measurement direction 1 , fixed to an electrical conductor 20 shown at the holding device 9 a cable tie 8.1 is attached.

Dazu ist vorgesehen, diesen mit dem Gehäuse 2 verbundenen Kabelbinder 8.1 ebenfalls mit Mu-Metall Elementen auszustatten.This is provided, this with the housing 2 connected cable ties 8.1 also to equip with Mu-metal elements.

Claims

Measuring device ( 1 ) for a contactless current measurement on a current-carrying electrical conductor, wherein at least one Hall sensor provided as a current sensor ( 15 ) with a corresponding evaluation unit ( 16 ) in a housing ( 2 ) arranged at least partially by an electrically shielding cover ( 5 ) is surrounded and on a current-carrying electrical conductor ( 20 ) by means of a releasable holding device ( 8th . 9 ) is fixable.

Measuring device according to claim 1, characterized in that one or more Hall sensors ( 15 ) with an evaluation unit ( 16 ) on a rack ( 10 ) in the housing ( 3 ) are insertable.

Measuring device according to claim 1, characterized in that one or more Hall sensors ( 15 ) with further components, a subrack designed in MID technology ( 11 ) exhibit.

Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the subrack ( 10 . 11 ) a transmission unit ( 17 ) and is connected for data transmission to an external control unit with an electrical cable.

Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the subrack ( 10 . 11 ) together with the transmission unit ( 17 ) as an autonomous system with its own power supply for wireless data transmission to the external control unit is formed.