DE3780185T2

DE3780185T2 - Stromsonde.

Info

Publication number: DE3780185T2
Application number: DE8787301213T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Cross; Brian Hargreaves
Original assignee: H E M E INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: H E M E INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 1986-02-15
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2007-02-13
Also published as: EP0233756A1; DE3780185D1; ATE78104T1; EP0233756B1; US4825154A; GB8603781D0

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Stromsonde der Bauart, welche zur Ferndetektion von durch einen Leiter fließenden elektrischen Strom eingesetzt wird, welcher beispielsweise ein Teil eines Kabelbaums eines Kraftfahrzeugs bilden kann.
Eine übliche Bauart einer Stromsonde nutzt den Hall-Effekt und ist in GB-PS 2099159B beschrieben. Die Sonde hat ein Körperteil, welches derart ausgelegt ist, daß es von der Hand einer Bedienungsperson ergriffen werden kann, und an einem Ende des Körperteils ist gelenkig ein Paar von Backen angebracht, welche zusammen einen Ring aus magnetisierbarem Material bilden. Die Backen sind zwischen einer Offenstellung, in welcher sie sich über einen elektrischen Leiter legen lassen, und einer Schließstellung beweglich, in welcher die Backen um einen Leiter gelegt aufeinandertreffen, und der Ring ist im wesentlichen geschlossen. Obgleich diese Bauart einer Sonde weitgehend zufriedenstellend zum Messen eines in einem elektrischen Leiter fließenden Stromes ist, welcher leicht zugänglich ist, kann es hingegen schwierig oder sogar unmöglich werden, die Sonde in zufriedenstellender Weise anzuordnen, wenn der elektrische Leiter unter gedrängten Platzverhältnissen angeordnet ist oder es sich um einen Leiter einer Mehrzahl von Leitern handelt, da die offenen Backen der Sonde hängen bleiben können.
Eine weitere Schwierigkeit tritt auf, wenn der elektrische Leiter sich in einer solchen Lage befindet, daß zur Durchführung einer zufriedenstellenden Messung der Leiter zur Bedienungsperson gezogen werden muß. Bei einer Sonde mit Gelenkbacken kann dies zu einem Durchrutschen führen, und obgleich dies in gewissem Maße beispielsweise durch den Einsatz einer starken Feder in der Sonde vermieden werden kann, welche die Backen ständig in einem Schließzustand vorbelastet, ist dennoch eine solche Auslegung keineswegs zufriedenstellend, da es dann schwierig wird, die Backen zu öffnen, wenn man nicht eine zusätzliche mechanische Einrichtung zur Unterstützung in die Auslöseeinrichtung einbaut.
Die vorstehend genannten Schwierigkeiten werden in einem gewissen Maße durch eine weitere an sich bekannte Sonde überwunden, welche an Stelle von Gelenkbacken eine Auslegung hat, bei der ein rechteckförmiger Ring aus magnetisierbarem Material am Ende eines grifförmigen Körpers angebracht ist. Eine Seite des Rings ist von den restlichen drei Seiten desselben geteilt und in dem Griff der Sonde gleitbeweglich, um hierdurch einen Zugang zu dem Ring eines Leiters zu haben. Die gleitbewegliche Seite des Rings wird in eine Position zurückgedrückt, in welcher der Ring vervollständigt ist, und zwar mittels einer Kompressionsfeder, welche im Griff untergebracht ist.
Eine Schwierigkeit bei dieser zweiten Bauart einer an sich bekannten Sonde ist darin zu sehen, daß die Vorbelastungsfeder nur längs der Linie der Gleitbewegung wirkt, da die Teilungslinie parallel zur Liniengleitbewegung ist. Dies bedeutet seinerseits, daß dann, wenn der Ring vollständig ist, zusätzliche Federeinrichtungen vorgesehen sein müssen, um einen guten Kontakt zwischen dem gleitbeweglichen Teil des Rings und dem festen Teil sicherzustellen. Eine ähnliche Sonde ist in DE-C-822570 angegeben. Ein Nachteil einer derartigen Sonde liegt darin, daß in unerwünschter Weise Raum durch das Vorhandensein des gleitbeweglichen Teils des Rings und durch das Vorsehen der Federeinrichtungen in Anspruch genommen wird, welche das gleitbewegliche Teil des Rings in guten Kontakt mit dem restlichen Teil des Rings vorbelastet. Diese Schwierigkeit ist nicht so kritisch wie bei einer Sonde der Bauart, bei der die Backen gelenkig sind; aber andererseits ist diese Problematik dennoch nicht vernachlässigbar.
Eine weitere Sonde ist in FR-A-2170303 angegeben, welche einen viereckförmigen Ring aus magnetisierbarem Material hat, welcher längs einer Querlinie unterteilt ist. Ein Teil des Rings ist fest mit einem Griffkörper verbunden und liegt an einem distalen Ende der Sonde, während das andere Teil linear im Körper in einer Richtung senkrecht zur Trennlinie gleitbeweglich ist.
Eine weitere Sonde mit einem rechteckförmigen Ring ist in FR-A-2538556 gezeigt. Hierbei haben sowohl ein festes Ringteil als auch ein gleitbewegliches Ringteil Endflächen, welche längs einer schrägen Trennlinie liegen.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Stromsonde bereitzustellen, welche kompakt ausgelegt ist, sich auf einfache Weise bei gedrängten Platzverhältnissen einsetzen läßt und welche auch genau arbeitet.
Nach der Erfindung wird hierzu eine Stromsonde, welche Griffeinrichtungen, ein erstes Ringteil aus magnetisierbarem Material, welches relativ zu den Griffeinrichtungen fest ist, und ein zweites Ringteil aus magnetisierbarem Material aufweist, welches relativ zum ersten Ringteil zwischen einer Position, in der es in Eingriff mit dem ersten Ringteil zur Bildung eines geschlossenen Ringes aus magnetisierbarem Material ist, welcher einen elektrischen Leiter umgibt, und einer Position linear gleitbeweglich ist, in welcher der Ring offen ist, wobei die ersten und zweiten Ringteile jeweils Endflächen haben, die Flächen eines Teils mit den Flächen des anderen Teils längs einer Teilungslinie zusammenarbeiten, welche schräg zur Richtung der linearen Gleitbewegung des zweiten Ringteils ist, bereitgestellt, welche sich dadurch auszeichnet, daß die Sonde ferner Dämpfungseinrichtungen aufweist, welche derart arbeiten, daß die Bewegung des zweiten Ringteils von der Position, in welcher der Ring offen ist, zu der Position gedämpft wird, in weicher der Ring geschlossen ist.
Für die günstigste Genauigkeit ist der Ring vorzugsweise kreisförmig derart ausgelegt, daß die magnetische Asymmetrie und die Schwierigkeiten bei der Herstellung möglichst gering gemacht werden können. Die übliche rechteckförmige Gestalt besitzt die Tendenz, daß in das Sondensignal Fehler infolge der Asymmetrie im Magnetkreis eingebracht werden. Die kreisförmige Auslegung hat einen weiteren Vorteil, insbesondere bei einer Hall-Effektsonde, und zwar dahingehend, daß es im allgemeinen einfacher ist, einen viereckförmigen Ring herzustellen, da im Gebrauchszustand die Windungen zur Erstellung des rechteckförmigen Rings eine Unterbrechung an der jeweils zugeordneten Ecke des Rings haben müssen. Vorzugsweise wird das linear gleitbewegliche zweite Teil des Rings mittels einer Einrichtung vorbelastet, welche auch so wirkt, daß die zugeordneten, durch die Teilung gebildeten Flächen des zweiten Teils gegen die zugeordneten Flächen des ersten Teils des Ringes beaufschlagt werden. Die Vorbelastungseinrichtung kann ein oder mehrere Kompressionsfedern aufweisen, welche in dem Griffteil angeordnet sind, und welche dazu dienen, einen gleitbeweglichen Träger in Richtung auf das Ringende der Griffeinrichtung zu belasten, um hierdurch das linear gleitbewegliche Teil des Rings in Kontakt mit dem festen Teil anzudrücken. Das gleitbewegliche Teil des Rings kann ständig an dem gleitbeweglichen Träger angebracht werden und in einem Backenelement eingebettet werden. Das feste Teil kann auf ähnliche Weise in ein Backenelement eingebettet sein, wobei die beiden Backenelemente zusammen die öffenbaren Backen bilden.
Der gleitbewegliche Träger kann in dem Körper der Griffeinrichtung mit Hilfe eines mittels eines Daumens betätigbaren Auslösers beweglich sein, welcher mit dem Träger verbunden ist und längs eines Schlitzes in der Griffeinrichtung gleitbeweglich ist.
Die Dämpfungseinrichtung verhindert, daß das zweite Teil des Rings sich zu schnell von einer Position, in welcher der Ring offen ist, zu einer Position bewegt, in welcher der Ring geschlossen ist. Dies stellt ein wesentliches Merkmal dar, um Beschädigungen der Kontaktflächen der zugeordneten Ringe zu vermeiden und um auch Signalfehler im Magnetkreis zu vermeiden oder zu unterdrücken, wenn die Sonde in Gebrauch ist. Es könnten sonst Fehler infolge einer Störung im Magnetfeld auf Grund der Stoßbelastung bei einem heftigen Schließvorgang des Ringes auftreten. Die Dämpfungseinrichtung kann in zweckmäßiger Weise mit dem gleitbeweglichen Träger verbunden sein, wobei der Träger mit einer Zahnstange versehen sein kann, welche in Kämmeingriff mit einem Stirnrad ist, und wobei ein Dämpfungszylinder an einer Dämpfungszylinder-Tragplatte angebracht werden kann, welche fest mit der Griffeinrichtung verbunden ist.
Die Erfindung wird nachstehend nur an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, in welcher darstellt:
Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Sonde, bei der die Backen in einer Schließstellung sind, und
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Sonde von Fig. 1, bei welcher die Backen in einer Offenstellung sind.
Zuerst unter Bezugnahme auf Figur 1 weist die Sonde eine Griffeinrichtung in Form eines Griffkörpers 1 und eine Abdeckplatte 2 auf, welche fest mit dem Griffkörper über vier Schrauben 3, 4, 5 und 6 verbunden ist. An einem Ende des Körpers 1 ist ein Paar von Backen 7, 8 vorgesehen, welche jeweils ein zugeordnetes Teil eines Rings aus magnetisierbarem Material umfassen, was nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 2 näher beschrieben wird. Die Backen 7 und 8 sind in der Schließstellung gezeigt; sie lassen sich aber öffnen, indem die innere Backe 8 in den Griffkörper 1 mit Hilfe eines Daumendrucks auf einen Auslöser 9 gleitbeweglich eingezogen wird, welcher an einem Schlitz 10 der Abdeckplatte 2 gleitbeweglich gelagert ist. Am Ende des Griffkörpers, welches von den Backen 7 und 8 entfernt liegt, ist ein flexibles Zugentlastungsteil 11 üblicher Bauart vorgesehen, wodurch die Belastung auf ein elektrisches Kabel 12 herabgesetzt wird, welcher nur teilweise dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnung ist eine vergrösserte Schnittansicht der Sonde nach Fig. 1 gezeigt, aus welcher jedoch zu ersehen ist, daß die innere Backe 8 in den Griffkörper 1 eingezogen ist, um eine Öffnung zu bilden, in welche ein nicht gezeigtes Kabel eingeführt werden kann.
Eingebettet in die äußere Backe 7 ist ein kreisförmiges Teil 13 eines Rings aus magnetisierbarem Material. Ein entsprechend geformtes Teil 14 ist in die innere Backe 8 eingebettet, und die Teile 13, 14 bilden zusammen einen vollständigen Ring aus magnetisierbarem Material, wenn die innere Backe 8 in Anlageberührung mit der äußeren Backe 7 ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Die innere Backe 8 ist integral mit einem Ende eines gleitbeweglichen Trägers 15 ausgelegt, welcher ein Paar von länglichen Stegen 16, 17 hat, welche jeweils in Gleiteingriff mit den inneren Seiten des Griffkörpers 1 sind. Am Ende des jeweiligen Stegs 16, 17 ist ein zugeordnetes Fußteil 18, 19 vorgesehen, wobei jedes Fußteil eine Öffnung zur Aufnahme einer zugeordneten Achse 20, 21 hat. Jede Achse 20, 21 ist in einem zugeordneten Tragblock 22, 23 fest eingesetzt, welcher mit dem Griffkörper 1 ein Teil bildet und in der Nähe des Zugentlastungsteiles 11 vorgesehen ist. Kompressionsfedern 24, 25 sind um die Achsen 20, 21 zwischen dem jeweils zugeordneten Tragblock 22, 23 und dem jeweils zugeordneten Fuß 18, 19 vorgesehen. Die Kompressionsfedern 24, 25 belasten den gleitbeweglichen Träger 15 und somit die innere Backe 8 in eine Schließstellung vor, wie dies in Figur 1 gezeigt ist.
Dämpfungseinrichtungen sind in die Sonde eingebaut, um ein heftiges Schließen der Backen 7, 8 infolge der Federbelastung zu verhindern oder zu unterdrücken. Die Dämpfungseinrichtungen umfassen eine Zahnstange 26, welche fest mit dem Steg 16 des gleitbeweglichen Trägers 15 verbunden ist, wobei die Zahnstange 26 in Kämmeingriff mit einem Stirnrad 27 ist, welches an einem Ritzel 28 angebracht ist, welches drehfest an einer Tragplatte 29 angebracht ist, welche fest mit der inneren Seite des Griffkörpers 1 mit Hilfe von Schrauben verbunden ist. Das Ritzel 28 umfaßt einen Dämpfungszylinder (nicht gezeigt) üblicher Bauart, welcher die Drehgeschwindigkeit des Stirnrads 27 derart begrenzt, daß die Gleitbewegung des gleitbeweglichen Trägers 15 in dem Griffkörper 1 in gedämpfter und steuerbarer Weise durchgeführt wird, und daß somit das Schließen der inneren Backe 8 bezüglich der äusseren Backe 7 ebenfalls auf eine gedämpfte und steuerbare Weise durchführbar ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die zugeordneten Endflächen 13a, 13b und 14a und 14b der zugeordneten Teile 13, 14 des Rings aus magnetisierbarem Material nicht heftig aufeinandertreffen, wenn der Ring geschlossen wird, was ansonsten der Fall wäre, wenn die Dämpfungseinrichtungen fehlen würden.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß auf Grund der gesteuerten Weise des Schließens eine geringe oder keine Stoßbelastung auf die zugeordneten Teile 13, 14 ausgeübt wird, welche den Magnetkreis bilden, und hierdurch ergeben sich seinerseits Verminderungen von Signalfehlern bei der Sonde. Dieses Merkmal ist bei Hall-Effektsonden von Bedeutung, da sie normalerweise elektronische Nullabgleichseinrichtungen enthalten, welche die Eigensignalabweichungen in der Sonde unmittelbar vor der Positionierung der Sonde um einen zu messenden Leiter kompensieren. Diese Nullabgleichung kann nicht vorgenommen werden, wenn die Sonde bereits um den Leiter positioniert ist, da jeglicher durch diesen fließender Strom die Elektronik zur Ausführung der Nullabgleichsfunktion beeinträchtigt. Es ist daher äußerst erwünscht, daß, wenn nach dem Nullabgleich der Ring an einer starken Stoßbelastung ausgesetzt wird, der Magnetkreis nicht geändert werden kann und ein Fehler bei der Messung daher nicht auftreten kann. Ein derartiger Fehler wird herabgesetzt oder eliminiert durch die Dämpfungseinrichtung, da der Stoß beim Schließen der Backen 7, 8 herabgesetzt oder ausgeschaltet wird.
Beim Arbeiten werden die Backen 7, 8 der Sonde in die in Fig. 2 gezeigte Offenstellung dadurch bewegt, daß der Auslöser 9 in dem Schlitz 10 in eine Position verschoben wird, in welcher er dem Zugentlastungsteil 11 am nächsten liegt. Die offenen Backen werden dann um einen zu messenden Leiter gelegt, und dann wird der Auslöser 9 losgelassen. Die Kompressionsfedern 24, 25 beaufschlagen dann den gleitbeweglichen Träger 15 mit einer Druckkraft und drücken somit die innere Backe 8 in eine Schließstellung, welche der in Fig. 1 gezeigten Stellung entspricht, und die Dämpfungseinrichtung stellt sicher, daß das Schließen auf kontrollierbare Weise erfolgt. Somit wird eine Sonde bereitgestellt, welche äußerst zweckmäßig, insbesondere bei gedrängten Platzverhältnissen eingesetzt werden kann und welche auch ermöglicht, daß ein Leiter von der äußeren Backe 7 "hängend angeordnet" werden kann, wenn dies erforderlich ist, sowie in eine Position gezogen werden kann, in welcher eine zufriedenstellende Messung durchführbar ist. Auch ist zu ersehen, daß die Kompressionsfedern 24, 25 zusätzlich zu dem Bereitstellen der Vorbelastung für die Gleitbewegung des inneren Backens 8 in eine Schließstellung auch dazu dienen, die zugeordneten Flächen 14a, 14b des gleitbeweglichen Teils 14 gegen die zugeordneten Flächen 13a, 13b des festen Teils 13 des Rings aus magnetisierbarem Material zu beaufschlagen, so daß man einen guten Kontakt erhält.
Es ist noch zu erwähnen, daß die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sich hauptsächlich auf die Auslegung der Sonde und nicht mit der beim Betrieb eingesetzten elektronischen Schaltung befaßt. Diese elektronische Schaltung ist üblich und ist daher bei der Darstellung aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. In der Praxis jedoch könnte das feste Teil 13 des Rings aus magnetisierbarem Material ein Hall-Chip umfassen, welcher mit einer geeigneten Schaltungsplatte verbunden werden könnte, welche in dem Körper 1 zwischen den Stegen 16 und 17 angeordnet ist.
Jedoch bezieht sich die Erfindung auch auf andere Bauarten von Stromsonden, welche beispielsweise nicht den Hall- Effekt nutzen, und die zur Messung von Gleichstrom eingesetzt werden, wobei in einem solchen Fall die elektronische Schaltung nicht ein Hall-Chip umfaßt.
Die Erfindung ist nicht auf eine rein kreisförmige Ausbildung des Rings aus magnetisierbarem Material beschränkt, sondern andere Formgebungen oder Gestaltungen können gewählt werden, obgleich noch anzumerken ist, daß man bei zunehmender Abweichung von einer Kreisform die eingangs genannten Vorteile in weniger starkem Maße erhält.

Claims

1. Stromsonde, welche Griffeinrichtungen (1, 2), ein erstes Ringteil (13) aus magnetisierbarem Material, welches relativ zu den Griffeinrichtungen (1, 2) fest ist, und ein zweites Ringteil (14) aus magnetisierbarem Material aufweist, welches relativ zum ersten Ringteil (13) zwischen einer Position, in der es in Eingriff mit dem ersten Ringteil (13) zur Bildung eines geschlossenen Ringes aus magnetisierbarem Material ist, welcher einen elektrischen Leiter umgibt, und einer Position linear gleitbeweglich ist, in welcher der Ring offen ist, wobei die ersten und zweiten Ringteile (13, 14) jeweils Endflächen haben, die Flächen eines Teils mit den Flächen des anderen Teils längs einer Teilungslinie zusammenarbeiten, welche schräg zur Richtung der linearen Gleitbewegung des zweiten Ringteils (14) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde ferner Dämpfungseinrichtungen (26, 27, 28, 29) aufweist, welche derart arbeiten, daß die Bewegung des zweiten Ringteils (14) von der Position, in welcher der Ring (13, 14) offen ist, zu der Position gedämpft wird, in welcher der Ring (13, 14) geschlossen ist.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung eine Zahnstange (26) und ein Zahnrad (27) aufweist, welches in Eingriff mit der Zahnstange (26) ist.

3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ringteil (14) fest mit einem Träger (15) verbunden ist, welcher bezüglich der Griffeinrichtungen (1,2) linear gleitbeweglich ist, und daß die Zahnstange (26) mit dem gleitbeweglichen Träger (15) verbunden ist.

4. Sonde nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, welche einen Dämpfungszylinder enthält, welcher derart angeordnet ist, daß die Drehgeschwindigkeit des Zahnrads (27) begrenzt wird.

5. Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13, 14) kreisförmig ausgelegt ist.

6. Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 25) zum Vorbelasten des zweiten Ringteils (14) gegen das erste Ringteil (13).

7. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ringteil (14) derart ausgelegt ist, daß es in die Griffeinrichtungen (1, 2) einfahrbar ist, wenn es die Position einnimmt, in welcher der Ring (13, 14) offen ist, und daß die Vorbelastungseinrichtung ein oder mehrere Kompressionsfedern (24, 25) aufweist, welche in den Griffeinrichtungen angeordnet und derart ausgelegt sind, daß das zweite Ringteil (14) in den Kontaktzustand mit dem ersten Ringteil (13) gedrückt wird.

8. Sonde nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ringteil (14) permanent fest mit dem gleitbeweglichen Träger (15) verbunden und in ein Backenelement (8) eingebettet ist.

9. Sonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ringteil (13) in ein weiteres Backenelement eingebettet ist, wobei die Backenelemente (7, 8) zusammen öffenbare Backen bilden.

10. Sonde nach einem der Ansprüche 3, 4, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels des Daumens beaufschlagbare Auslöseeinrichtung (9) vorgesehen ist, welche mit dem gleitbeweglichen Träger (15) verbunden und längs eines Schlitzes (10) in den Griffeinrichtungen (1, 2) gleitbeweglich ist, wobei der gleitbewegliche Träger (15) sich in den Griffeinrichtungen (1, 2) befindet.