DE8907501U1

DE8907501U1 - Netzfreischalter oder FI-Schutzschalter

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Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-02-21
Anticipated expiration: 1999-06-21

Description

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Netzfreischalter oder Fl-Scfuitsschaiter

Die Neuerung betrifft einen Netzfreischalter oder FI-Schutzsehalter als elektronischen Netzabschalter, wobei der Stromfluß im zu überwachenden 8stz erfaßt wir«?. vM abhängig von a*r Unter- oder Überschreitung einer bestimmte* Stromstärke die zu überwachenden Leitungen abgeschaltet werden.

Derartige elektronische Netzabschalter in ihrer Anwendung als Netzfreischalter oder als fl-Schutzschalter sind bereits bekannt, wobei in der Anwendung als Netzfreischalter in ein zu überwachendes Netz hineingemessen wird und bei Unterschreitung einer bestimmten Stromstärke, d.h. wenn im wesentlichen kein Strom mehr verbraucht wird das zu überwachende Netz abgeschaltet wird. Sinn dierer Maßnahme ist es, insbesondere in der Nacht den Schlafort von stromdurchflossenen Leitern freizuhalten, um ein von elektrischen Feldern ungestörtes Schlafklima zu gewährleisten.

In der Anwendung als Fl-Schutzschalter ergibt sich die umgekehrte Funktion, d.h. wenn auf einer zu überwachenden Leitung eine bestimmte Stromstärke überschritten wird, wird das zu überwachende Netz abgeschaltet.

Die bisher bekannten Netzfreischalter beruhen im wesentlichen auf dem induktiven Meßprinzip, wobei die zu erfaßende Stromstärke 1m zu überwachenden Netz induktiv erfaßt wird, wobei nachteilig eine relativ hohe Unempfindlichkeit eines derartigen Netzfrei schalters in Kauf genommen werden muß. Das gleiche gilt bei der Anwendung als

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Fl-Schutzschalter, wo der Strom in dem zu überwachenden Netz ebenfalls induktiv erfaßt wird und ft^rbei abhängig von der Stromstärke ein Relais geschaltet wird. Hierbei tritt ebenfalls der Nachteil einer relativ geringen Empfindlichkeit auf.

Weiterer Nachteil der induktiven Meßmethode ist, fr.Z kapazitive

f Verbraucher nur schwer oder garnicht erkannt werden, weil bei derartigen

kapazitiven Verbrauchern Blindströme fließen, welche zu einer Phasenverschiebung im zu überwachenden Netz führen und in Verbindung danpt mittels induktiven Erfassungsmethoden nicht erkannt werden können. In dieser Hinsicht können insbesondere keine Dimmerschaltungen und andere kapazitive Verbraucher erkannt werden.

Es sind ferner Netzfreischalter bekannt geworden, welche im zu überwachenden Netz eine Überwachungs-Gleichspannung erzeugen, was allerdings auch mit dem Nachteil verbunden ist, daß induktive und kapazitive Verbraucher nur aufgrund ihres Einschaltstromstoßes { z.B. Induktionsstoßes) erkannt werden können.

Der vorliegenden Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen NetzschaHer in seiner Anwendung als Netzfreischalter oder als FI-Schalter so weiterzubilden, daß eine wesentlich höhere Empfindlichkeit erreicht werden kann, daß insbesondere auf kapazitive und induktive Verbraucher ein Ansprechen mit hoher Empfindlichkeit erfolgt, und daß im übrigen ein betriebssicheres Arbeiten gewährleistet ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Neuerung dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des, Stromflußes in einem gegen elektromagnetische Felder abschirmenden Becher zwei gegeneinander gerichtete Magnetfeldsensoren angeordnet sind, die zwischen sich den

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stromdurchflossenen Leiter aufnehmen.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird ein wesentlicher Fortschritt in

der Erfassung schwachstromdurchflossener Leiter erzielt. i!

Es ist damit nun erstmals möglich, Ströme im Bereich von 100 Mikroampere j

zu erkennen und im weiteren eine derartige Schaltung in Netzverteiler- ]

Installationen einzusetzen, ohne daß die Schaltung auf Störfelder .: reagiert, wie sie sonst in Hausinstallationen zu erwarten sind.

Demnach wird mit dem vorliegenden weCzfreischalter eine außerordentlich empfindliche Stromerfassungsschaltung verwirklicht, die aber andererseits gegenüber Störfeldern unempfindlich ist.

Voraussetzung für die empfindliche Stromerfassung ist, daß die beiden Magnetfeldsensoren mechanisch identisch sind und elektrisch im wesentlichen identische Ausgangssignale bei gleichem Magnetfeld erzeugen. Eine derartig ideale Paarung führt zur Erreichung der geforderten hohen Empfindlichkeit.

Gleichzeitig wird durch diese Paarung der Magnetfeldsensoren ein Störsignal optimal ausgeblendet.

Die Ausblendung erfolgt in der Weise, daß wegen der mechanischen Identität der beiden Magnetfeldsensoren und der geforderten elektrischen Identität, insbesondere in Hinsicht auf die Zuschaltung in anti parallel er Anordnung an eine Verstärkerschaltung, ein von außen auf die Magnetfeldanordnung einwirkendes magnetisches Störsignal ausgeblendet wird. Ein derartiges Störsignal erzeugt in dem einen Magnetfeldsensor z. B. ein positives elektrisches Signal und in dem anderen Magnetfeldsensor gleichzeitig ein negatives elektriiches Signal

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gleicher Größe, wodurch diese Signal in idealer Weise ausgelöscht werden.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur im Zwischenraum zwischen den beiden Magnetfeldsensoren das vom stromdurchflossene Leiter erzeugte Magnetfeld erkannt und erfaßt wird.

Dieses Nutzsignal, ausgehend von dem zwischen den Magnetfeldsensoren angeordneten stromdurchflossenen Leiter, erzeugt in beiden Magnetfeldsensoren ein elektrisches Signal gleicher Polarität. In dieser Art dringt beispielsweise das Nutzmagnetfeld in ein Magnetfeldsensor von oben her ein und in den benachbarten Sensor von unten her, so daß wegen der elektrisch gegeneinander geschalteten Anordnung der beiden Magnetfeldsensoren ein Ausgangssignal doppelter Amplitude erzeugt wird in Verbindung mit der Auslöschung von Störsignalen.

Durch die Anordnung eines äußeren, diese Magnetfeldanordnung umschließenden Abschirmbechers wird gleichzeitig dafür gesorgt, dar:; in Hausinstallationen diese hochempfindliche Magnetfeldsensor-Anordnung nicht auf äußere Störfelder anspricht, wodurch es möglich ist, die gegebene technische Lehre zu erfüllen.

Der Abschirmbecher wird vor allem deshalb verwendet, weil trotz angestrebter idealer Paarung der beiden Magnetfeldsensoren dennoch gewiße Unsymmetrien in den elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Magnetfeldsensoren vorkommen können. Derartige Unsymnetrien können auch durch den Einbau der Magnetfeldsensoren auf der Platine zustande kommen.

Ausgehend davon wird deshalb nach der Neuerung ein Abschirmbecher verwendet der dafür sorgt, daß auch stärkste Störfelder - wie sie in

Hausinstallationen vorkommen könne - die Magnetfeldanordnung nicht beeinflussen können.

Analysiert man die Störmagnetfelder und Nutzmagnetfelder so stellt man fest, daß direkt an den Sensoren die Störfelder am schwächsten und <&EEgr;&rgr; Nutzfelder am stärksten sind. Aufgrund dieser Erkenntnis wurde experimentell bewiesen, daß der Nutz-Rauschabstand verstärkt wird, wenn man zusätzlich zu den vorher beschriebenen Maßnahmen noch einen weiteren Abschirmbecher verwendet, der entweder drei geschlossene Seitenwände oder fünf geschlossene Seitenwände aufweist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß das Nutzsignal gebündelt, also verstärkt wird und damit die Empfindlichkeit erhöht wird, währenddessen die von außen einwirkenden Störsignal vollständig ausgeblendet werden.

In dieser Art ist es nun erstmals möglich, einen hochempfindlichen FI-Schutzschalter und einen ebenso empfindlichen Netzfreischalter zu schaffen.

Bei Uer Verwendung der Anordung als Netzfreischalter ist es vorteilhaft vorgesehen, in der Verstärkungsschaltung des Netzfrei schalters eine Empfi ndli chkei tsregelung anzuordnen.

Der Netzfreischalter hat die Aufgabe, geringste Ströme in dem zu überwachenden Netz zu erkennen. Wird demnach die Unterschreitung einer bestimmten Stromstärke erkannt, dann wird das zu überwachende Netz abgeschaltet. Eine derartige minimale Stromstärke liegt beispielsweise derzeit sicher bei 100 Mikroampere.

Wird nachfolgend in dem abgeschalteten, zu überwachenden Netz ein Verbraucher eingeschaltet, dann wird ein geringer Strom in der Schaltung erzeugt, weil am Ausgang des überwachenden Netzes eine Spannung von z.

B. 5 Volt anliegt und dann ein minimaler Strom überschritten wird. Der Netzfreischalter schaltet dann das zu überwachende Netz wieder an die Netzleitung an.

Um im weiteren zu verhindern, daß bei angeschaltetem Net? Netzfreischalter auf irgendwelche Störmagnetfelder reagiert ist demnach vorgesehen, daß mit dem Einschalten des Netzfrei schalters gleichzeitig die Empfindlichkeit des Netzfreischaltars verringert wird.

Durch die Verringerung der Empfindlichkeit wird auch sichergestellt, daß Kleinverbraucher z.B. Kontroi leuchten, Glimmlampen, Nachtlicher und dgl. den Netzfreischalter nicht zum Abschalten bringen»

Wäre eine derartige Empfindlichkeitsregelung nicht vorhanden, dann würde der Netzfreischalter auch derartige zugelassene Kleinverbraucher wit: &zgr;. B. auch Dimmer, Kontrolleuchten, Schalterkontrolleuchten, Nachtlichter und dgl. als Verbraucher erkennen und das zu viberwachendo Netz n^'cht abschalten.

Dies bedeutet, daß der vorliegende Netzfreischalter nur dann das zu überwachende Netz abschaltet, wenn im wesentlichen kein Verbraucher mehr vorliegt oder nur Verbraucher die einen minimalen Strom von weniger als 5 Milliampere verbrauchen.

In vorteil hafer Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Abschirmbecher, oestehend aus Unter- und Oberteil, auf einer Mutterplatine angeordnet ist, von welcher der stromdurchflossene Leiter ausgeht und die Magnetfeldsensoren mit ihren Anschlüssen innerhalb des Abschirmbechers auf einer Tochterplatine angeordnet sind.

Hierzu ist es im weiteren vorteilhaft, daß die Magnetfeldsensoren

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zwisehen sich einen zylindrischen Querschnitt nach Art eines Rundprofils ausbilden, der von dem stromdurchflossenen Leiter durchgriffen wird, wobei der Leiter - ausgehend von der Mutterplatine - U-formig | ausgebildet ist und mit seinem waagerechten Teil die Hagnetfeldsensoren durchsetzt, während die Signal ableitung der Magnetfeldsensoren | gegenüberliegend auf die Tochterplatine erfolgt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den % Unteransprüchen. |

Im folgenden wird die Neuerung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen SchutzansprUche untereinander.

Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die 1n den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder 1n Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Es zeigen:

Figur 1: schematisiert die Anordnung von zwei paarweise verwendeten Magnetfeldsensoren gemäß der Neuerung;

Figur 2: schematisiert ein Schaltbild zur Realisierung eines Netzfrei-

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schalters mit Magnetfeldsensoren nach Figur 1;

Figur 3: schematisiert die mechanische und elektrische Anordnung der Magnetfeldsensoren beim Eindringen einer Störung;

Figur 4' die SfinaKumj nach Figur 3 beim Hasssr? eines Nützsvgnäls:

Figur 5: eine Schaltung mit parallel geschalteten Sensoren zur Erfassung von Störungen;

Figur 6: die mechanische Bautei1 anordnung der Schaltung nach Figur 2, insbesondere mit Mutter- und Tochterplatine;

Figur 7: im Detail die Anordnung der Magnetfeldsensoren in Bezug auf den stromdurchflossenen Leiter;

Figur 8: eine vorteilhafte Gehäusegestaltung zur Aufnahme der Schaltung nach Figur 2.

Figur 9: Seitenansicht eines weiteren Abschirmbechers; Figur 10: die um 90° gedrehte Ansicht des Abschirmbechers nach Figur 9;

Figur 11: eine weitere AusfUhrungsform eines Abschirmbechers 1n Seitenansicht;

Figur 12: die um 90° gedrehte Ansicht des Abschirmbechers nach Figur

In Figur 1 ist schematisiert ein stromdurchflossener Leiter 3 im Schnitt dargestellt, der vorteilhaft bügeiförmig geführt ist, wobei um den Leiter herum ein kreisförmiges Magnetfeld erzeugt wird, von dem

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lediglich eine einzige Feldlinie 4 dargestellt ist.

In gleicher Orientierung zueinander, jedoch gegeneinander gestellt, sind zwei Magnetfeidsensors» 1,2 angeordnet, wobei die Sensoren 1,2 in einem zylindrischen Querschnitt 24 nach Figur 7 zwischen sich den Leiter 3 aufnehmen.

Nachdem die beiden Sensoren 1,2 die gleiche Orientierung im Raum haben, aber gegeneinander gestellt sind, wird der eine Sensor 1 von der Fellinis 4 in üer einen gichturig durchflossen, während der andere Sensor 2 von der Feldlinie 4 in der andereR Richtung durchflossen wird, wodurch sich eine Addition der Nutzsignsle ergibt.

Die Sensoren 1,2 bestehen in an sich bekannter Weise aus einem magnetempfindlichen Material, wobei zur Vormagnetisierung jeweils ein Permanentmagnet 5,6 an der Außenseite des Sensors 1,2 aufgeklebt ist.

über Zuleitungen 25,26 nach Figur 1 und den Figuren 6 und 7 werden die Nutzsignale in Verbindung mit einer Schaltung nach Figur 2 zu bzw. abgeleitet.

In Figur 1 ist nun erkennbar, in Verbindung mit Figur 3, daß eine äußere Störung mit Feldlinien 7 die Sensoren 1,2 durchsetzt, wobei die einander gegenüberliegenden Sensoren 1,2 in gleicher Richtung von den Feldlinien 7 z. ß. einer Störung durchsetzt werden, wodurch die Störung ausgeblendet wird.

Die Sensoren 1,2 sind gemäß der Schaltung nach Figur 2 bzw. nach den Schaltungen der Figuren 3 und 4 elektrisch anti parallel zueinander geschaltet.

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Jeder Sensor 1,2 ist intern als Brückenschaltung ausgebildet, wobei nach Figur 2 über die Leitung 11 eine Versorgungsspannung den brückenweise oesehaTteten Sensoren 1,2 ^u^eführt. wird. Hierbei sind intern über die Leitungen 9 die Sensoren miteinander verbunden und liegen an Masse, während über die Leitungen 10 und 12 nach Art einer Brückenschaitung die Meßspannung abgeführt wird.

Über den Mittenabgrif* der Leitung 12 wird am Trimmpotuntiometer TR 1 die Spannung an der ersten Verstärkerstufe IC la eingestellt in Verbindung mit einem Kondensator C 1 als Gleichspannungsblocker.

Bei der Verstärkerschaltung nach Figur 2 handelt es sich mit den Bausteinen IC la und IC Ib um eine einfache zweistufige Verstärkerschaltung, woboi im weiteren das Ausgangssignal über eine Schmitt-Trigger Stufe IC 2a einem weiteren Verstärker IC 2b zugeführt wird, an dessen Ausgang in Verbindung mit LED Anzeigen rot und grün ein bestimmter Schaltzustand des Netzfrei schalters optisch wahrnehmbar dargestellt ist.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß sich wegen der antiparallelen Schaltung der Sensoren 1,2 eine gegensätzliche Polung 14,15 ergibt. VIenn im weiteren die Sensoren 1,2 von einer Störung mit den Feldlinier, 7 durchsetzt werden, so heben sich demnach die Signa!spannungen am Eingang des Verstärkers auf, wodurch am Ausgang des Verstärkers keine Spannung erscheint. Hierdurch erfolgt somit eine vollständige Kompensation von Störungen, die durch äußere Magnetfelder verursacht werden könnte.

Die Figur 4 zeigt die Verarbeitung eines Nutzsignals entsprechend der Feldlinie 4, wobei die Signalspannung jeweils in Richtung der Polung 14,15 in Serie liegt, wobei hierdurch eine Addition erfolgt und am Ausgang des Verstärkers eine entsprechende verdoppelte Signa!spannung

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abgreifbar ist.

Anstatt der gegenüberliegenden Anordnung der anti parallel geschalteten Magnetfeldsensoren ist es auch möglich, statt eines Paares von Sensoren deren zwei Paare zu verwenden, wobei diese beiden Paare ebenfalls um versetzt zu den ersten Paaren angeordnet sind. In dieser Art könnten beliebig viele Sensoren zueinander angeordnet sein, wobei wichtig ist, daß die Sensoren tangential zu der vom Leiter 3 erzeugten Feldlinie 4 vorgesehen sind.

In einer Weiterbildung ist es auch möglich, die Sensoren parallel zu schalten, um in dieser Art nun entgegengesetzt das Nutzsignal auszublenden und das Störsignal zu erfassen. Damit kann nach Figur 5 ein Störsignal in Größe und Richtung erfaßt werden, um in Abhängigkeit davon Abhilfemaßnahmen z. B. in Bezug auf die Abschirmung zu ergreifen.

In dieser Art nach den Figuren 1 bis 5 kann die vorliegende Anordnung mit den Magnetfeldsensoren 1,2 als Netzfreischalter oder Feldabschalter verwendet werden, aber auch als FI-Schalter und Motorschutzschalter und als elektronische Sicherung.

In Figur 6 ist in mechanischer Anordnung der Bauteile eine Schaltung nach Figur 2 realisiert, wobei auf einer Mutterplatine 17, die in einem nicht näher dargestellten Kunststoffgehäuse eingebaut ist, ein geerdetes Unterteil 18 eines Abschirmbechers aufgeklebt oder aufgelötet ist, um derart eine elektrostatische Abschirmung zu gewährleisten.

Im Unterteil 18 des Abschirmbechers sind Schlitze 19 angeordnet, durch welche die Anschlußfahnen 20 hindurchgreifen, welche die Stromversorgung für eine parallele zu der Mutterplatine 17 im Abschirmbecher 18, 18a

angeordnete Tochterplatine 21 erbringen.

Hierbei fließt auf der Mutterplatine 17 ebenso wie auf der Tochterplatine 21 Netzstrom, wobei entsprechende Siebkondensatoren 22 vorgesehen sind in Verbindung mit einer elektronischen Schaltung 23 gemäß Figur 2.

Nach der Neuerung ist nun zur Gewährleistung einer bestmöglichen Störungsfrei heit die Magnetfeldsensor-Anordnung 1,2 zwischen der Mutterplatine 17 und der Tochterplatine 21 angeordnet.

Hierbei ist ferner wichtig, daß die beiden Magnetfeldsensoren 1,2 zwischen sich den zylindrischen Querschnitt 24 freilassen, der von dem stromdurchflossenen Leiter 3 durchgriffen ist.

Zur Sicherstellung einer optimalen Störungsfrei heit gegen fremde magnetische Störungen wird es hierbei bevorzugt, wenn der stromdurchflossene Leiter in einer Höhe von 1,15 mm über der Oberkante der Magnetfeldsensoren 1,2 angeordnet ist und das Rundprofil 24 zwischen den beiden Magnetfeldsensoren 1,2 keinen größeren Durchmesser als 3 mm aufwei st.

Der stromdurchflossene Leiter 3 ist hierbei gemäß Figur 7 bügel- bzw. U-förmig ausgebildet, d.h. er greift nur mit seinem waagerechten Teil durch den lichten Profi!querschnitt 24 zwischen den Magnetfeldsensoren 1,2 hindurch, wobei wichtig ist, daß die elektrische Ableitung der Magnetfeldsensoren in Form der Anschlüsse 25,26 gemäß den Figuren 6 und 7 nach oben in die Tochterplatine 21 erfolgt, wobei die Meßstrecke so angebracht ist, daß die Anschlußstellen nicht parallel zu den Sensoranschlüssen 25,26 verlaufen. Hierdurch wird in Verbindung mit der U-förmigen Formgebung des zu messenden stromdurchflossenen Leiters 3

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eine erhöhte Störsicherheit erreicht.

Gemäß Figur 6 sind auf der Tochterplatine 21 noch Abgleichpotentiometer 27,28 angeordnet, wobei einerseits die Empfindlichkeit der Meßanordnung und andererseits die Symmetrierung der Meßsignale der Anschlußleiter 25,26 in Bezug auf die nachgeschaltete Meßschaltung erfolgt.

In Figur 8 ist ein Gerätegehäuse 29 dargestellt, welches bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial besteht. In diesem Gerätegehäuse ist auf der linken Seite der in Figur 6 dargestellte Schaltungsaufbau mit dem Abschirmbecher, bestehend aus Unter- und Oberteil 18, 18a, untergebracht.

In Schraffierung ist dargestellt, daß zur weiteren Erhöhung der Störsicherheit noch außen oder innen auf dem Gerätegehäuse 29 eine Abschirmfolie 38 befestigt sein könnte. Die Abschirmfolie besteht hierbei ebenfalls aus einem Mu-Metall.

An der Oberseite des Gerätegehäuses 29 sind ein Ein- Ausschalter sowie zwei Kontrolleuchten 31,32 nach Figur 2 angebracht.

Anhand der Figur 2 wird nun die neuerungsgemäße Empfindlichkeitsregelung der vorliegenden Schaltung erläutert.

Die Meßschaltung wird insgesamt unempfindlich, wenn das Relais 33 geschaltet hat, wobei der Anschluß 34a auf den Anschluß 34 gemäß Figur geschaltet wird. Mit dem Schalten des Relais 33 wird gleichzeitig aufgrund der Erzeugung eines Meßsignals in den Magnetfeldsensoren 1,2 im Transistor 35 ein Stromfluß erzeugt, der über die Anschlüsse A, B dem Optokoppler 36 zugeführt wird. Dieser Optokoppler schließt im weiteren den Parallelwiderstand 37 im Rückkoppel zweig dem Verstärker IC Ib hinzu,

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wodurch die Verstärkung der Schaltung in erwünschter Weise herabgesetzt wird.

Aus der Figur 2 ist die Funktion der Schaltungsanordnung in Bezug auf einen Netzfreischalter ersichtlich, wobei die zu überwachenden Leitungen an Masse bzw. am Eingangspunkt MD liegen. Wie nur schematisch nach Figur 2 angedeutet, ist hierbei die Leitung 3 betreffend die Phase der zu überwachenden Leitung bügeiförmig zwischen den Magnetfeldsensoren 1,2 angeordnet. Beim Abschalten von Verbrauchern wird dies von den Magnetfeldsensoren registriert, wodurch insgesamt bei gleichzeitiger Herabsetzung der Verstärkung das Relais 33 schaltet und hierbei über Schaltkontakte das zu überwachende Netz von der Netzzuleitung trennt. Werden etwaige Verbraucher wieder eingeschaltet, so schaltet in Verbindung mit der Registrierung des erzeugten Magnetfeldes die Schaltungsanordnung nach Figur 2 die Netzzuleitung an die Verbraucher wieder zu. Hierbei wird der Betriebszustand mit der roten Kontrolleuchte 31 angezeigt bzw. die Trennung der Leitungen mittels der grünen Kontrolleuchte 32. Die rote Kontrolleuchte lieqt in Serie mit dem Optokoppler, wodurch gleichzeitig die Verstärkung der Schaltungsanordnung herabgesetzt wird.

Bei einer Trennung der zu überwachenden Leitungen wird über den Schaltungspunkt MD im weiteren eine stabilisierte Spannungsversorgung für die Schaltungsanordnung sichergestellt.

Derart können mit der Schaltung nach Figur 2, insbesondere in Verbindung mit deren räumlichen Aufbau, kleinste Ströme und deren Magnetfelder unter Ausblendung der Störmagnetfelder erfaßt werden.

Durch die speziell Anordnung der Bauteile in Verbindung mit der Meßmethode werden auch phasenverschobene Ströme ausgewertet, z.B. Dimmer

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mit kapazitiver oder induktiver Last.

Durch die neuerungsgemäße Anordnung der Empfindlichkeitsumschaitung in einem Optokoppler 36, der in den Rückkopplungszweig eines Verstärkers zusätzlich einen Widerstand 37 parallel schaltet, ist es möglich, den % gleichen Schaltvorgang wahlweise durch den Steuerstrom bzw. den % Laststrom auszulösen. f!

In Verbindung mit der Anordnung der Magnetfeldsensoren in einem -■ Abschirmgehäuse werden Reststörmagnetfelder ausgeblendet und dabei gleichzeitig geringe Unsymmetrien im Aufbau ausgeglichen. Durch die Erdung des Abschirmgehäuses werden vorteilhaft auch elektrische Felder abgeleitet.

Eventuell extrem stark auftretende Magnetfelder können durch eine zusätzlich anzubringende Abschirmfolie ausgeschaltet werden.

In Verbindung mit dem neuerungsgemäßen räumlichen Aufbau der Schaltungsanordnung nach Figur 1 bzw. den Figuren 6 und 7 wird erreicht, daß zwischen Nutzsignal und Störsignal unterschieden werden kann, so daß Insgesamt eine äußerst betriebssichere Anordnung geschaffen wird. Die Betriebssicherheit wird noch erhöht dadurch, daß die elektronische Schaltung, die das Magnetfeldsignal verarbeitet, je nach Schaltzustand Ihre Empfindlichkeit verändert.

Insgesamt wird demnach ein Schaltvorgang dann ausgelöst, wenn je nach Ausführung eine bestimmte Stromstärke Über- oder unterschritten wird. Im weiteren 1st die Schaltung so ausgelegt, daß je nach Ausführung ein Schaltvorgang zurückgestellt wird oder nicht, wenn ebenfalls eine bestimmte Stromstärke über- oder unterschritten wird.

In den Figuren 9 und 10 ist als Ausführungsbeispiel ein weiterer Abschirmbecher dargestellt, der im Innenraum des Abschirmbechers 18,18a angeordnet ist. Durch die Anordnung eines weiteren Abseinrmbechers 39 wird ein wesentlich verbesserter Nutz-Störsignal abstand erreicht.

In der beschr iebenar« Ausfiihrungsform besteht der Abschimbeeher 33 aus einer Ma-Metallfolie, welche in der Form eines U-Profils gebogen ist, wobei das U-Profil aus zwei einander gegenüberliegenden offenen Seitenwänden 46 und 2 miteinander über eine Bodenfläche verbundene geschlossene Seitenwände 42 gebildet ist.

Hierbei wird es bevorzugt, wenn an der Oberseite Schenkel 40 angeformt sind, mit denen leitfähig der Abschirmbecher 39 mit Leiterbahnen 41 der Tochterplatine 21 verbunden sind.

Die Figur 10 zeigt die Seitenansicht der Anordnung nach Figur 9.

In den Figuren 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform eines Abschirmbechers 43 gezeigt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus fünf miteinander verbundenen geschlossenen Seitenwänden 44,45 besteht, die über eine untere Bodenwand 47 miteinander verbunden sind.

ZEICHNUNGS-LEGENDE

1	Sensor	29 Gerätegeftäuse
2	Sensor	30 Ein- Ausschalter
*k	Leiter	31 KantroTleuchten
4	Feldlinie	32 Kontrolleuchten
5	Permanentmagnet	33 Relais
&bgr;	Permanen-tmagnet	34, 34a Anschluß
7	FeldHnie	35 Transistor
		36 Optokoppler
9	Leitung	37 Parallelwiderstand
10	Il	38 Abschirmfolie
11	Il	39 Abschirmbecher
12	M	40 Schenkel
13	"	41 Leiterbahn
14	Polung	42 Seitenwand
15	Polung	43 Abschinrbecher
		44 Seitenwand
17	Mutterplatine	45 Seitenwand
18,	18a Unterteil, Oberteil	46 Seitenwand
19	Schlitze	47 Bodenwand
20	Anschlußfahnen
21	Tochterplatine
22	Siebkondensatoren
23	elektronische Schaltung
24	zylindrischer Querschnitt
25	Anschlüsse
26	Anschlüsse
27	Abgiei chpotenti ometer
28	Abgleichpotentiometer

Claims

Anmelder: Peter Böhner, Carl Weinberger Straße 26, 8150 Holzkirchen

Schutzanspr ü c h e

1. Netzfreischalter oder Fl-Schutzschalter und dgl. als elektronischer Netzabschalter, wobei der Stromfluß im zu überwachenden Netz erfaßt wird und abhängig von der Unter- oder Überschreitung einer bestimmten Stromstärke die zu überwachenden Leitungen abgeschaltet werden,, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Stromflußes in einem gegen elektrostatische und elektromagnetische Felder abschirmenden geerdeten Becher zwei gegeneinander gerichtete Magnetfeldsensoren (1,2) angeordnet sind, die zwischen sich den stromdurchflossenen Leiter (3) aufnehmen.

elephon: IUmMu(O 83 82) 7M2S

6 43 74 VKAOt-d)

patrt-ftndau

Facsimile/Telefax: Bankkonten: Poecheconto &diams;49-8382-7 8027 Bayer. Vtretaabar* Undau (8) Nr. 1257110(BLZ 735ZO074) MOncher-&Mgr;&Mgr;&bgr;-&bgr;&Ogr;&bgr; .··, .·· ··, ···< «rt«-B»HkUno»u(B)Nf.ee70-32ee43(BLZ73320442) (BLZ7U0100eO) V»*»bint< U-JUl(B) Nr. 51 «2000 (BLZ 735 901 20)

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2. Netzfreischalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren (1,2) nach Art einer Paarung mechanisch identisch sind und elektrisch antiparallel am Eingang einer Verstärkerschaltung anliegen.

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zeichnet, daß der Abschirmbecher, bestehend aus Unter- und Oberteil (18,18a) auf einer Mutterplatine (17) angeordnet ist, von welcher der stromdurchflossene Leiter (3) ausgeht und die Magnetfeldsensoren (1,2) mit ihren Anschlüssen (25,26) innerhalb des Abschirmbechers auf einer Tocherplatine (21) angeordnet sind.

4. Netzfreischalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abschirmbechers ein weiterer Abschirmbecher vorhanden ist, der die Magnetfeldsensoren (1,2) direkt umgibt.

5. Netzfreischalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet-, daß der weitere Abschirmhecher (39) aus einer Abschirmfolie in Form eines U-Profils mit zwei seitlichen einander gegenüberliegenden, offenen Seitenwänden besteht.

6. Netzfreischalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Abschirmbecher auf fünf Seiten geschlossen ist.

7. Netzfreischalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren (1,2) zwischen sich einen zylindrischen Querschitt (24) nach Art eines Rundprofils ausbilden, der von dem stromdurchflossenen Leiter (3) durchgriffen wird, wobei der Leiter (3) ausgehend von der Hutterplatine (17) U-förmig augebildet ist

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und mit seinem waagerechten Teil bügelförmig die Magnetfeldsensoren (1,2) durchsetzt, während die Signalableitung (25,26) der Magnetfeldsensoren (1,2) gegenüberliegend auf die Tochterplatine (21) erfolgt.

8. Netzfreischalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gpkpnnzpi r h &eegr; &rgr; t. daß bpi der Anordnung als Netzfreischalter in der nachfolgenden Verstärkungsschaltung eine Empfindlichkeitsregelung zur Herabsetzung der Verstärkung je nach Schaltzustand vorgesehen ist.

9. Netzfreischalter nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzei chnet, daß der Abschirmbecher in einem Gerätegehäuse (29) aus Kunststoff untergebracht ist, auf welches oder in welches zusätzlich eine Abschirmfolie (38) anbringbar ist.

10. Netzfreischalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal spannung eine Wechselspannung ist.