DE29512624U1

DE29512624U1 - Stromzange

Info

Publication number: DE29512624U1
Application number: DE29512624U
Authority: DE
Original assignee: SLG PRUEF und ZERTIFIZIERUNGS
Current assignee: SLG PRUEF und ZERTIFIZIERUNGS
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2005-08-06

Description

Stromzange

Die Erfindung betrifft eine Stromzange nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Derartige Stromzangen werden vorrangig in der Energietechnik, aber auch im Elektrohandwerk eingesetzt. Es sind vielfaltige Ausfuhrungsformen bekannt.

Die europäische Patentanmeldung EP 532 345 beschreibt ein Multimeter, dessen ferromagnetisches Material enthaltende Zangenbacken einen stromführenden Leiter umschließen und derart induktiv an den Leiter angekoppelt werden. Die Backen werden manuell mittels eines Betätigungshebels geöffnet, um das Gerät an den Leiter anzulegen bzw. es zu entfernen. Die Backen sind ebenso wie der Betätigungshebel an einem Gehäuse angelenkt, das zwei Bereiche aufweist. Der von den Backen entfernte Bereich ist als Handgriff ausgeführt. In diesem Bereich befinden sich der Betätigungshebel sowie ein Tastenfeld und diverse Ein- und Ausgangsklemmbuchsen. In dem Handgriffbereich ist ferner ein Mikroprozessor untergebracht. Der an die Backen angrenzende Bereich weist ein Batteriefach und eine Anzeigeeinrichtung auf. Die Anzeigeeinrichtung ist als Digitaldisplay mit Oszilloskopfünktion ausgeführt.

Der Mikroprozessor wird über die Tastatur gesteuert, wodurch die Meßgrößen- und Meßbereichsauswahl erfolgt. Beides wird menüartig an der Anzeigeeinrichtung dargestellt. Die Tastatur weist dementsprechende Tasten auf. Mittels der Ein-/Austaste erfolgt die Aktivierung und Deaktivierung des Gerätes. Die Betätigung der Menütaste bewirkt das Verschieben eines Cursors auf dem Display, wodurch die Auswahl der Meßgröße, des Meßbereichs und der Darstellungsart vorgenommen wird. Mittels der Entertaste wird die derart ausgewählte Funktion zur Ausführung gebracht. Wird die Haltetaste betätigt, verbleibt eine angezeigte Mitteilung in der Anzeige. Gemessen werden können Spannung, Strom, Leistung, Leistungsfaktor, Widerstand, Durchgang und Sperre von Dioden, Leitfähigkeit, Spitzen- und Mittelwerte, darüber hinaus können Wellenformen oszilloskopisch dargestellt werden.

Mittels einer mechanischen Verriegelung werden die Anschlußklemmen ausgewählt, so daß die Messungen beeinflussende Falschanschlüsse vermieden werden. Zusätzlich ist eine Potentialtrennung, vorzugsweise in Form eines Optokopplers, zwischen dem Mikroprozessor und dem Digitalausgang vorgesehen. Diese Maßnahmen dienen der Sicherheit des Bedienpersonals, da sowohl die Ausgabe der Meßwerte an eine

weiterverarbeitende und/oder eine Speichereinrichtung als auch die Erfassung der Meßgrößen außer des Stroms durch einen Leiter über Anschlußleitungen erfolgt, die mit den Eingangsklemmen verbunden werden.

Nachteilig an der beschriebenen Lösung ist, daß die Meßwerte ausschließlich extern gespeichert werden können, da das Meßgerät lediglich über einen für die Oszilloskopfunktion geeigneten und entsprechend dimensionierten Speicher verfugt, der für eine dauerhafte Speicherung von Meßwerten ungeeignet ist, so daß eine hierfür geeignete Einrichtung in räumlicher Nähe installiert und diese über Kabelverbindungen angeschlossen sein muß. Kabelverbindungen stellen aber eine Gefährdung des Bedienpersonals dar und ermöglichen Manipulationen der gespeicherten bzw. zu speichernden Daten.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, Stromzangen derart zu verbessern, daß eine dauerhafte interne Aufzeichnung einer Vielzahl von Meßwerten und den Zeitpunkten der Messungen über einen vorab, vorzugsweise programmtechnisch, bestimmbaren, insbesondere auch längeren Zeitraum unter Ausschluß von Einflußnahmen auf Meßwerte und Meßzeitpunkte ermöglicht wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Stromzange mit einem einen stromführenden Leiter ringförmig umschließenden aus zwei ferromagnetischen Ringsegmenten bestehenden Stromerfassungswandler vorgesehen ist, dabei wenigstens eines der Ringsegmente mit einem Betätigungsglied gekoppelt und der Stromerfassungswandler mit einem Meßwerk verbunden ist, die Zange ein Gehäuse aufweist, an dem der Stromerfassungswandler und das Betätigungsglied beweglich befestigt sind und das wenigstens einen als Handgriff ausgeführten Bereich aufweist, der sich von dem Stromerfassungswandler räumlich entfernt befindet, in dem Gehäuse ein Mikrorechner angeordnet ist, der elektrisch an das Meßwerk angeschlossen ist, in dem Gehäuse ein elektrisch mit dem Mikrorechner verbundener Schreib-Lese-Speicher mit einer Vielzahl von Speicherplätzen und eine elektrisch mit dem Mikrorechner verbundene Datenausgabeschnittstelle angeordnet sind, der Mikrorechner wenigstens einen Analog-/Digitalwandler, einen Verarbeitungsprozessor, einen Zeitgeber, eine Programmeingabeschnittstelle und einen Programmspeicher aufweist und in dem Gehäuse eine Betriebsspannungsquelle vorgesehen ist, die elektrisch mit dem Mikrorechner, dem Schreib-Lese-Speicher und der Datenausgabeschnittstelle verbunden und als autarke

Spannungsquelle vorzugsweise in Form einer Batterie oder eines Akkumulators ausgeführt ist.

Vorteilhaft ausgestaltet wird die Erfindung dadurch, daß der Schreib-Lese-Speicher als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt ist.

Die Datenausgabeschnittstelle kann erfindungsgemäß als Kabelbuchse ausgeführt sein. Die Datenausgabeschnittstelle kann aber auch als Sender ausgestaltet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform des als Datenausgabeschnittstelle eingesetzten Senders besteht in einem Infrarotsender, wodurch insbesondere der Einfluß elektromagnetischer Felder auf die Übertragung der Daten von der Stromzange zu einem Empfänger unterdrückt wird.

Eine Weiterführung der Erfindung besteht darin, daß in das Gehäuse eine elektrisch mit dem Mikrorechner und der Betriebsspannungsquelle verbundene Digitalanzeigeeinheit integriert ist.

Durch Betätigen des Betätigungsgliedes wird der Stromerfassungswandler geöffnet und über den stromführenden Leiter geführt. Die Entlastung des Betätigungsgliedes schließt den Stromerfassungswandler, so daß er den stromführenden Leiter umschließt und eine induktive Kopplung zwischen dem stromführenden Leiter und dem Stromerfassungswandler hergestellt ist. Der Stromfluß durch den Leiter induziert einen Strom im Stromerfassungswandler. Der induzierte Strom wird dem Meßwerk zugeführt und somit quantifiziert. Der analog erfaßte Meßwert wird dem Analog-/Digitalwandler des Mikrorechners zugeführt. Entsprechend des im Programmspeicher des Mikrorechners abgelegten Meßprogramms erfolgt im Verarbeitungsprozessor eine Aufbereitung des digitalisierten Meßwertes. In Verbindung mit dem Zeitgeber wird der Meßzeitpunkt festgestellt. Digitalisierter Meßwert und Meßzeitpunkt werden in den Schreib-Lese-Speicher geschrieben. Gleichzeitig wird der digitalisierte Meßwert an der Anzeigeeinrichtung dargestellt. Die Messung wiederholt sich entsprechend der im Meßprogramm vorab bestimmten Zeitdauer und Zeitabstände. Zeitdauer und Zeitabstände sind in Abhängigkeit der Anzahl der im Schreib-Lese-Speicher zur Verfügung stehenden Speicherplätze frei wählbar. Das Meßprogramm wird vorteilhafterweise mit einem Personalcomputer erstellt und beispielsweise mittels eines geeigneten Programmiergerätes über die Programmeingabeschnittstelle in den

Programmspeicher des Mikrorechners geschrieben. Die Sicherheit des Programms und ebenso der Meßdaten gegen Manipulationen jedweder Art ist dadurch gewährleistet, daß der Mikrorechner und der Schreib-Lese-Speicher mechanisch gekapselt im Gehäuse der Stromzange angeordnet und über einen Zugriffscode, eine Ausgabesperre oder dergleichen geschützt sind.

Die gespeicherten Daten sind die Meßwerte und die Meßzeitpunkte. Als Meßwerte können beispielsweise Strom, Leistung oder Last in verschiedenen Meßbereichen sowie Abweichungen von Soll-, Maximal-, Minimal oder Durchschnittswerten und diese absolut oder relativ programmseitig bestimmt werden. Die Speicherung erfolgt analog einer Datenbankdatei, so daß die Ausgabe nach Abschluß der Meßreihe oder zu jedem beliebigen vorab im Meßprogramm vereinbarten Zeitpunkt an ein Datensichtgerät oder einen Drucker sowohl als Tabelle als auch grafisch, beispielsweise in Kennlinienform, möglich ist. Für die Ausgabe der Daten wird an die Datenausgabeschnittstelle das zur Darstellung der Datei vorgesehene Gerät angeschlossen. Im Falle der Ausführung der Datenausgabeschnittstelle als Kabelbuchse ist hierzu ein Verbindungskabel erforderlich. Vorteilhafterweise ermöglicht das Meßprogramm dabei die Datenausgabe lediglich dann, wenn die Meßreihe beendet ist und die Stromzange von dem stromführenden Leiter abgenommen ist, um Gefährdungen des Personals zu vermeiden. Im Falle der Ausführung der Datenausgabeschnittstelle als Sender kann diese Vorsichtsmaßnahme entfallen, zumal eine Funkübertragung der Daten die räumliche Trennung von Stromzange und Datensichtgerät ermöglicht. Eine drahtlose Übertragungsstrecke im infraroten Bereich stellt eine einfache und insbesondere für geringe Entfernungen, beispielsweise zwischen einer Verteilerstation und einer Stellwarte, geeignete Ausfuhrungsform für die Datenausgabe dar.

Die Erfindung wird nachfolgend in Form zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stromzange;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Stromzange und
Fig. 3 das Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Stromzange.

Die in Fig. 1 dargestellte Stromzange besteht aus einem Stromerfassungswandler 1 mit zwei isolierten Ringsegmenten aus ferromagnetischem Material, die in einem Gehäuse 3 an je einem Drehpunkt 2 drehbar befestigt sind. Die Ringsegmente sind mit einer nicht dargestellten Feder beaufschlagt, die die Ringsegmente geschlossen hält. Über die Drehpunkte 2 hinaus ist jedes Ringsegment elektrisch isoliert starr mit einem Handgriff 5 verbunden, so daß ein zangenartiger Doppelhebel gebildet wird. An der Oberfläche des Gehäuses 3 ist eine Anzeigeeinheit 4 angeordnet. In einem der Handgriffe 5 befindet sich die Meß- und Datenverarbeitungselektronik 6, deren Bestandteile im Zusammenhang mit den Beschreibungen der Ausführungsformen anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden. Ebenfalls in dem Handgriff 5 ist eine Datenausgabeschnittstelle 7 angeordnet, die mit der Meß- und Datenverarbeitungselektronik 6 elektrisch verbunden ist.

Durch einen die Federkraft überwindenden Druck auf die beiden Handgriffe 5 wird der Stromerfassungswandler 1 geöffnet und kann so über einen stromführenden Leiter geführt oder von diesem abgenommen werden. Das Umschließen des stromführenden Leiters koppelt die Stromzange induktiv an diesen an.

Das in Fig. 2 gezeigte Blockschaltbild der ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromzange stellt gewissermaßen deren komfortabelste Variante dar. Eine den Stromerfassungswandler 1 symbolisierende Spule mit Eisenkern ist mit einem Meßwerk 63 verbunden. Das Meßwerk ist mit einem nicht dargestellten Meßbereichsumschalter ausgestattet. An das Meßwerk 63 ist ein Mikrorechner 61 angeschlossen, der wenigstens einen Analog-/Digitalwandler, einen Verarbeitungsprozessor, einen Zeitgeber, eine Programmeingabeschnittstelle und einen Programmspeicher aufweist. Ein erster Ausgang des Mikrorechners 61 ist mit der Anzeigeeinheit 4 verbunden, ein zweiter Ausgang mit der Datenausgabeschnittstelle 7. Ein bidirektionaler Anschluß des Mikrorechners 61 führt zu einem Schreib-Lese-Speicher 62, so daß dieser beschrieben und gelesen werden kann. Mikrorechner 61, Schreib-Lese-Speicher 62, Anzeigeeinheit 4 und Datenausgabeschnittstelle 7 sind an eine Betriebsspannungsquelle 64 angeschlossen. Der Schreib-Lese-Speicher 62 ist als nichtflüchtiger Speicher, vorzugsweise als EEPROM ausgeführt. Er verfügt über eine Vielzahl von Speicherplätzen und ist vorzugsweise für 8 oder 16 bit breite Datenworte ausgelegt. Als Betriebsspannungsquelle 64 dient ein Akkumulator. Die Datenausgabeschnittstelle 7 ist ein Sender, der Signale im infraroten Frequenzbereich

überträgt. Die Empfangsstation ist nicht dargestellt. Sie ist ausgangsseitig an ein ebenfalls nicht dargestelltes Datensichtgerät angeschlossen.

Ein in dem Stromerfassungswandler 1 aufgrund der induktiven Kopplung an den stromführenden Leiter induzierter Strom und somit ein Abbild des durch den Leiter fließenden Stromes fließt in das Meßwerk 63, das dessen Stromstärke mißt. Der Meßwert gelangt in den Analog-ZDigital-Wandler des Mikrorechners 61 und wird als digitale Größe dem Verarbeitungsprozessor zugeführt. Entsprechend des Meßprogramms, das im Programmspeicher abgelegt ist, wird der digitale Stromwert verarbeitet. Gemäß des Meßprogramms wird der Stromwert als solcher oder als Abweichung von einem vorab dem Programm eingeprägten oder vom Programm errechneten Vergleichswert in den Schreib-Lese-Speicher 62 geschrieben. Dies erfolgt unter Einbeziehung des Meßzeitpunktes, der von dem Zeitgeber zur Verfugung gestellt und mit dem Meßwert korrespondierend gespeichert wird. Als Vergleichswert sind Maximalwert, Minimalwert, Durchschnittswert oder Sollwert programmierbar. Gleichzeitig wird der Stromwert in der Anzeigeeinheit 4 sichtbar gemacht. Die Strommessung erfolgt programmgesteuert in der Weise, daß in Abhängigkeit von der Speicherkapazität des Schreib-Lese-Speichers 62 die Zeitdauer und die Frequenz der Messungen im Meßprogramm festgelegt werden. In der Anzeigeeinheit 4 erscheint stets der aktuelle, d.h. der jeweils zuletzt ermittelte Meßwert. Nach der Beendigung der Meßreihe werden die gespeicherten Meßwert-Meßzeitpunkt-Daten als Datei aus dem Schreib-Lese-Speicher 62 ausgelesen und über den Infrarotsender 7 an eine Empfangsstation gesendet und einem Datensichtgerät, vorzugsweise einem Personalcomputer zugeführt, woraufhin ein Ausdruck als Tabelle oder in grafischer Form, beispielsweise als Lastkennlinie möglich ist.

Anstelle der Speicherung der Strommeßwerte bzw. der Abweichungen der gemessenen Stromwerte können selbstverständlich auch davon abgeleitete Größen unmittelbar gespeichert werden wie beispielsweise die Leistung, die Last oder deren Abweichungen von eingeprägten oder errechneten Vergleichswerten.

Das in Fig. 3 gezeigte Blockschaltbild der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromzange stellt eine einfache Variante dar. Wegen der Übereinstimmung wird bezüglich des als Spule mit Eisenkern symbolisierten Stromerfassungswandlers 1, des Meßwerks 63, des Mikrorechners 61, des Schreib-Lese-Speichers 62 und der Betriebsspannungsquelle 64 sowie deren Verbindungen

• ·

einschließlich ihrer Wirkungsweise auf die vorstehend erläuterte Ausfuhrungsform Bezug genommen. Der Unterschied zwischen den beiden Ausfuhrungsformen besteht darin, daß die zweite Ausfuhrungsform nach Fig. 3 keine Anzeigeeinheit aufweist und als Datenübertragungsschnittstelle 7 eine Kabelbuchse Verwendung findet. Hinsichtlich der Wirkungsweise ergibt sich, daß eine Anzeige des aktuellen bzw. jeweils zuletzt gemessenen Stromwertes entfallt und daß die Übertragung der Meßwerte-Meßzeitpunkte-Datei an ein Datensichtgerät wie vorteilhafterweise einem Personalcomputer mittels einer nach Beendigung der Meßreihe und Abnahme der Stromzange von dem stromführenden Leiter herzustellenden Kabelverbindung vorgenommen wird.

Claims

• · · I Schutzansprüche

1. Stromzange mit einem einen stromführenden Leiter ringförmig umschließenden aus zwei Ringsegmenten bestehenden Stromerfassungswandler, wobei wenigstens eines der Ringsegmente mit einem Betätigungsglied gekoppelt und der Stromerfassungswandler mit einem Meßwerk verbunden ist, einem Gehäuse, an dem der Stromerfassungswandler und das Betätigungsglied relativ zu dem Gehäuse beweglich befestigt sind und das wenigstens einen als Handgriff ausgeführten Bereich aufweist, der sich von dem Stromerfassungswandler räumlich entfernt befindet, und einem in dem Gehäuse angeordneten Mikrorechner, der elektrisch an das Meßwerk angeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Gehäuse (3) ein elektrisch mit dem Mikrorechner (61) verbundener Schreib-Lese-Speicher (62) mit einer Vielzahl von Speicherplätzen und eine elektrisch mit dem Mikrorechner (61) verbundene Datenausgabeschnittstelle (7) angeordnet sind, der Mikrorechner (61) wenigstens einen Analog-/Digitalwandler, einen Verarbeitungsprozessor, einen Zeitgeber, eine Programmeingabeschnittstelle und einen Programmspeicher aufweist und in dem Gehäuse (3) eine Betriebsspannungsquelle (64) angeordnet ist, die elektrisch mit dem Mikrorechner (61), dem Schreib-Lese-Speicher (62) und der Datenausgabeschnittstelle (7) verbunden ist und als autarke Spannungsquelle vorzugsweise in Form einer Batterie oder eines Akkumulators ausgeführt ist.

2. Stromzange nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schreib-Lese-Speicher (62) als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt ist.

3. Stromzange nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Datenausgabeschnittstelle (7) als Kabelbuchse ausgeführt ist.

4. Stromzange nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Datenausgabeschnittstelle (7) als Sender ausgeführt ist.

5. Stromzange nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Sender ein Infrarotsender ist.

6. Stromzange nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß in das Gehäuse (3) eine elektrisch mit dem Mikrorechner (61) und der Betriebsspannungsquelle (64) verbundene Digitalanzeigeeinheit (4) integriert ist.