WO2014095312A1 - Method for calibrating a current sensor - Google Patents
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- WO2014095312A1 WO2014095312A1 PCT/EP2013/075173 EP2013075173W WO2014095312A1 WO 2014095312 A1 WO2014095312 A1 WO 2014095312A1 EP 2013075173 W EP2013075173 W EP 2013075173W WO 2014095312 A1 WO2014095312 A1 WO 2014095312A1
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
- G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
Definitions
- the invention relates to a method for calibrating a current sensor, a method for measuring a current and a control device for carrying out the method.
- a current sensor can be connected in series between the electrical energy source and the electrical consumers.
- a current sensor is known for example from DE 10 2011 078 548 AI.
- a method of calibrating a current sensor configured to measure a current comprises the steps of:
- the current sensor specified is based on the consideration that the measurement of the current is temperature-dependent, which has an influence on the current sensor, which should not be underestimated and which adversely affects the measurement result, especially in applications with strongly fluctuating ambient temperatures.
- the specified current sensor is further based on the consideration that this influence especially at inexpensive current sensors, in which the measurement result varies greatly depending on the temperature, could be compensated by a characteristic in which a temperature-error-free current is compared with the current detected with the low-cost current sensor current. In this way, a current value detected with the inexpensive current sensor could always be associated with a precise current value.
- this temperature-dependent characteristic curve would have to be determined in advance of the measurement.
- the aforementioned characteristic would have to be recorded at different ambient temperatures of the current sensor.
- the effort required to generate the ambient temperature of the current sensor is not negligible.
- the recording of the abovementioned characteristic curve can take place comparatively quickly, so that the current sensor can be reliably calibrated in this temperature range at an ambient temperature once set via the power loss, without the need for an external heat source for simulating the temperature range necessary for the calibration.
- the current sensor is calibrated when a fluctuation of the measured temperature falls below a predetermined value, so that the calibration of the current sensor takes place at least in the context of a quasi-stationary, if not even in the context of a stationary temperature state of the current sensor.
- the specified method includes the steps
- the calibration of the current sensor should be started at the lowest temperature to be considered for the calibration and then increased successively, since the power sensor can heat up quickly due to the power loss.
- a value is selected for the heating current at which a predetermined temperature is established at the current sensor.
- the heating current can be adjusted based on the predetermined temperature via a controller or via a control in which the heating current is set based on a setpoint / actual value comparison of the temperature measurable at the current sensor.
- the current sensor has an internal resistance which can be set based on a control signal and is adjusted based on the control signal such that a voltage drop caused by the current to be measured remains constant, so that the control signal is dependent on the current to be measured.
- Such a current sensor is particularly favorable in the calibration, because the individual current control signal characteristics (not the above
- Kalbibr istlinien linearly dependent on the internal resistance.
- the set internal resistance only determines the maximum measurable current, which increases with increasing internal The result is getting smaller and smaller. This can be used to calibrate the current sensor in the context of the specified method, in order to realize an equal power dissipation at a high internal resistance of the aforementioned current sensor even with low heating currents.
- the variable and adjustable via the control signal internal resistance may be, for example, a field effect transistor.
- a method of measuring a current based on a current sensor comprises the steps of:
- the specified method comprises the steps:
- a control device is arranged to carry out a method according to one of the preceding claims.
- the specified control device has a memory and a processor.
- the specified method is stored in the form of a Compu ⁇ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
- a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
- a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
- a current sensor comprises a specified controller.
- a vehicle includes a specified controller.
- Fig. 1 is a schematic diagram of a circuit for calibrating a current sensor
- Fig. 2 is a schematic diagram of a circuit for performing a measurement with the current sensor of Fig. 1 show.
- Fig. 1 shows a schematic diagram of a circuit for calibrating a current sensor 2.
- the current sensor 2 is connected to a controllable current source 4, which outputs a current 6 to the current sensor 2.
- a reference sensor 8 is connected in the present embodiment. The current sensor 2 enters here
- the reference current signal 12 and the current measurement signal 10 can be fed to a characteristic plotter 14, which writes a characteristic from both signals 10, 12, in which the values of the reference current signal 12 are plotted against the values of the current measurement signal 10. If the current sensor 10 thus outputs the current measurement signal 10, it is possible to look up the written characteristic curve of the characteristic plotter 14 as to what the analog reference current signal 12 looks like.
- the characteristic with the characteristic curve recorder 14 must be written. This is detected in a temperature-dependent manner in the present embodiment, for which reason a temperature sensor 16 for detecting the temperature 18 around the current sensor 2 is arranged on the current sensor 2.
- the temperature 18 is supplied to the characteristic plotter 14 and a calibration device 20, the current 6 from the controllable current source 4 via a heater 22 can control.
- a coordinator 24 controls the calibration process in the following manner. First of all, the coordinator 24 instructs the heater 22 to generate a sufficiently high current 6 with the current source 4 via a heating signal 26, so that the reference sensor 8 and the current sensor 2 are at a predetermined temperature 28 via the high current 6 and the associated power loss be heated. This predetermined tempera ⁇ tur 28, for example, the coordination device 24 can be specified directly. The coordination device 24 then sets, as soon as the temperature 18 has settled on the current sensor 2 to the predetermined temperature 28 via
- the characteristic ⁇ recorder 14 controls the power source 4, moves all relevant to the characteristic curve to be created current with the current 6 and writes the characteristic in the manner already mentioned.
- the predetermined Tempe ⁇ temperature can be increased 28 and the characteristic write operation begins for a new predetermined temperature 28 from the front. In this way, a temperature-dependent characteristic pair for the current sensor 2 can be created, with which the measurement accuracy of the current sensor 2 in the aforementioned manner can be significantly increased.
- a structogram for carrying out a measurement with the current sensor 2 of Fig. 1 shows. Is the power source 4 now an unknown, to be measured
- the reference measuring signal 12 can then be selected based on the current measuring signal 10 from the current sensor 2 so that the reference sensor 8 would output.
- the sensor 8 is a high precision, so represents the Refe rence ⁇ measuring signal 12 in the frame of FIG. 2, a measurement signal represents that the current 6 with the high precision of the reference sensor 8 is resist.
- the present invention proposes to correct the current measuring signal 10 based on a known reference current, for example from a reference current source.
- the characteristic curve point in the temperature-dependent selected characteristic curve of the characteristic plotter 16 would be known for this reference current since it would not change without the lifetime-related drift. However, with the lifetime-related drift, the characteristic point changes so that a drift correction current 34 would be necessary to return the current measurement at the reference current back to the original characteristic point.
- This drift correction current 34 is output in the present embodiment from a drift corrector 36 which determines the drift correction current 34 based on the above considerations.
- the current sensor 2 could for example be an active shunt, as disclosed in DE 10 2011 078 548 AI. As part of the active shunt, a not further referenced voltage drop at the current sensor 2 is kept constant due to the current 6 via a setting of an internal resistance of the current sensor 2, so that a corresponding adjustment signal from the current to be measured 6 is dependent. This setting signal would thus be the current measuring signal 10.
- a current sensor 2 with an internal resistance which can be set by means of a control signal it would be possible, for example, to choose a transistor, in particular a field-effect transistor, in which the control signal does not enter the channel and falsifies the measurement result.
Abstract
The invention relates to a method for calibrating a current sensor (2) which is set up to measure a current (6), comprising: -applying (32) a heating current (6) to the current sensor (2), -measuring (16) a temperature (18) which is established at the current sensor (2) on account of a power loss caused by the heating current (6), and -calibrating (14) the current sensor (2) at the measured temperature (18).
Description
Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors Method for calibrating a current sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors, ein Verfahren zum Messen eines Stromes und eine Steuervorrichtung zur Durchführung der Verfahren. The invention relates to a method for calibrating a current sensor, a method for measuring a current and a control device for carrying out the method.
Zur Durchführung von Messungen eines von einer elektrischen Energiequelle an einen elektrischen Verbraucher abgegebenen elektrischen Stromes in einem Kraftfahrzeug können in Reihe zwischen die elektrische Energiequelle und den elektrischen Verbraucher ein Stromsensor geschaltet werden. Ein derartiger Stromsensor ist beispielsweise aus der DE 10 2011 078 548 AI bekannt . To carry out measurements of an electric current delivered by an electrical energy source to an electrical consumer in a motor vehicle, a current sensor can be connected in series between the electrical energy source and the electrical consumers. Such a current sensor is known for example from DE 10 2011 078 548 AI.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Schaltung der Stromsensoren in Reihe zwischen Energiequelle und Verbraucher zu verbessern . It is an object of the present invention to improve this circuit of the current sensors in series between the power source and consumer.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab¬ hängigen Ansprüche. The object is solved by the features of the independent claims. Preferred further developments are subject of the dependent claims from ¬.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors, der eingerichtet ist, einen Strom zu messen, die Schritte: According to one aspect of the invention, a method of calibrating a current sensor configured to measure a current comprises the steps of:
Anlegen eines Heizstromes an den Stromsensor, Applying a heating current to the current sensor,
Messen einer Temperatur, die sich aufgrund einer durch den Heizstrom verursachten Verlustleistung am Stromsensor einstellt, und Measuring a temperature that is due to a caused by the heating current power loss on the current sensor, and
Kalibrieren des Stromsensors bei der gemessenen Temperatur. Calibrate the current sensor at the measured temperature.
Dem angegebenen Stromsensor liegt die Überlegung zugrunde, dass die Messung des Stromes temperaturabhängig ist, was gerade in Anwendungsbereichen mit stark schwankenden Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise im Automobilbereich, einen nicht zu unterschätzenden, das Messergebnis verfälschenden Einfluss auf den Stromsensor hat. Dem angegebenen Stromsensor liegt weiter die Überlegung zugrunde, dass dieser Einfluss gerade bei besonders
kostengünstigen Stromsensoren, bei denen das Messergebnis in Abhängigkeit der Temperatur sehr stark schwankt, durch eine Kennlinie ausgeglichen werden könnte, in der ein von Temperaturfehlern befreiter Strom dem mit dem kostengünstigen Stromsensor erfassten Strom gegenübergestellt ist. Auf diese Weise könnte ein mit dem kostengünstigen Stromsensor erfasster Stromwert immer einem präzisen Stromwert zugeordnet werden. The current sensor specified is based on the consideration that the measurement of the current is temperature-dependent, which has an influence on the current sensor, which should not be underestimated and which adversely affects the measurement result, especially in applications with strongly fluctuating ambient temperatures. The specified current sensor is further based on the consideration that this influence especially at inexpensive current sensors, in which the measurement result varies greatly depending on the temperature, could be compensated by a characteristic in which a temperature-error-free current is compared with the current detected with the low-cost current sensor current. In this way, a current value detected with the inexpensive current sensor could always be associated with a precise current value.
Dazu müsste jedoch im Vorfeld der Messung diese temperatur- abhängige Kennlinie bestimmt werden. Im Rahmen des angegebenen Stromsensors wird dabei erkannt, dass dazu die zuvor genannte Kennlinie bei verschiedenen Umgebungstemperaturen des Stromsensors aufgezeichnet werden müsste. Der dazu notwendige Aufwand zur Erzeugung der Umgebungstemperatur des Stromsensors ist jedoch nicht unerheblich. For this, however, this temperature-dependent characteristic curve would have to be determined in advance of the measurement. In the context of the specified current sensor is thereby recognized that for this purpose, the aforementioned characteristic would have to be recorded at different ambient temperatures of the current sensor. However, the effort required to generate the ambient temperature of the current sensor is not negligible.
Um diesen Aufwand zu reduzieren, wird um Rahmen des angegebenen Stromsensors vorgeschlagen, die Verlustleistung, die der Stromsensor bei der Stromaufnahme des zu messenden Stromes ohnehin erzeugt, zur Erzeugung der Umgebungstemperatur zu verwenden. Dieser Ausführung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich die Umgebungstemperatur um den Stromsensor nicht To reduce this effort, it is proposed to frame the specified current sensor to use the power loss, which generates the current sensor anyway in the current consumption of the current to be measured, to generate the ambient temperature. This design is based on the consideration that the ambient temperature around the current sensor is not
schlagartig ändern kann. Demgebenüber kann die Aufzeichnung der oben genannten Kennlinie vergleichsweise schnell erfolgen, so dass sich der Stromsensor bei einer einmal über die Verlustleistung eingestellten Umgebungstemperatur zuverlässig in diesem Temperaturbereich kalibrieren lässt, ohne dass eine externe Wärmequelle zur Simulation des für die Kalibrierung notwendigen Temperaturbereichs benötigt wird. can change abruptly. On the other hand, the recording of the abovementioned characteristic curve can take place comparatively quickly, so that the current sensor can be reliably calibrated in this temperature range at an ambient temperature once set via the power loss, without the need for an external heat source for simulating the temperature range necessary for the calibration.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Stromsensor kalibriert, wenn eine Schwankung der gemessenen Temperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet, so dass die Kalibrierung des Stromsensors zumindest im Rahmen eines quasistationären, wenn nicht sogar im Rahmen eines stationären Temperaturzustandes des Stromsensors erfolgt. In a development of the method, the current sensor is calibrated when a fluctuation of the measured temperature falls below a predetermined value, so that the calibration of the current sensor takes place at least in the context of a quasi-stationary, if not even in the context of a stationary temperature state of the current sensor.
In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren
die Schritte In another development, the specified method includes the steps
Anlegen eines weiteren Heizstromes an den Stromsensor nach der Kalibrierung des Stromsensors, der größer ist als der erste Heizstrom, Applying a further heating current to the current sensor after the calibration of the current sensor, which is greater than the first heating current,
- Messen einer Temperatur, die sich aufgrund einer durch den weiteren Heizstrom verursachten Verlustleistung am Stromsensor einstellt, und - Measuring a temperature which is due to a caused by the further heating current power loss on the current sensor, and
Kalibrieren des Stromsensors bei der gemessenen Temperatur. Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass es vergleichsweise einfach ist, den Stromsensor basierend auf der Verlustleistung des an den Stromsensor angelegten Heizstromes zu erwärmen. Das Abkühlen des Stromsensors ist jedoch nicht ohne weiteres oder nur unter erhöhtem Zeitaufwand möglich. Daher sollte die Kalibrierung des Stromsensors bei der geringsten für die Kalibrierung zu berücksichtigenden Temperatur gestartet und dann sukzessive erhöht werden, da sich der Stromsensor durch die Verlustleistung rasch erwärmen lässt. In einer noch anderen Weiterbildung des angegeben Verfahrens wird für den Heizstrom ein Wert gewählt, bei dem sich am Stromsensor eine vorbestimmte Temperatur einstellt. Der Heizstrom kann dabei basierend auf der vorbestimmten Temperatur über eine Steuerung oder über eine Regelung eingestellt werden, bei der der Heizstrom basierend auf einem Soll-/Istwertvergleich der am Stromsensor messbaren Temperatur eingestellt wird. Calibrate the current sensor at the measured temperature. The further development is based on the consideration that it is comparatively easy to heat the current sensor based on the power loss of the heating current applied to the current sensor. The cooling of the current sensor is not readily possible or only with increased expenditure of time. Therefore, the calibration of the current sensor should be started at the lowest temperature to be considered for the calibration and then increased successively, since the power sensor can heat up quickly due to the power loss. In yet another further development of the specified method, a value is selected for the heating current at which a predetermined temperature is established at the current sensor. The heating current can be adjusted based on the predetermined temperature via a controller or via a control in which the heating current is set based on a setpoint / actual value comparison of the temperature measurable at the current sensor.
In einer besonderen Weiterbildung weist der Stromsensor einen basierend auf einem Steuersignal einstellbaren Innenwiderstand auf, der basierend auf dem Steuersignal derart eingestellt wird, dass ein durch den zu messenden Strom hervorgerufener Spannungsabfall konstant bleibt, so dass das Steuersignal vom zu messenden Strom abhängig ist. Ein derartiger Stromsensor ist besonders günstig bei der Kalibrierung, weil die einzelnen Strom-Steuersignal-Kennlinien (nicht die oben genannten In a particular development, the current sensor has an internal resistance which can be set based on a control signal and is adjusted based on the control signal such that a voltage drop caused by the current to be measured remains constant, so that the control signal is dependent on the current to be measured. Such a current sensor is particularly favorable in the calibration, because the individual current control signal characteristics (not the above
Kalbibrierungskennlinien) , linear vom Innenwiderstand abhängig sind. Der eingestellte Innenwiderstand bestimmt lediglich den maximal messbaren Strom, der mit einem steigenden Innenwi-
derstand immer kleiner wird. Dies kann zur Kalibrierung des Stromsensors im Rahmen des angegebenen Verfahrens genutzt werden, um eine gleiche Verlustleistungsaufnahme bei einem hohen Innenwiderstand des zuvor genannten Stromsensors schon mit niedrigen Heizströmen zu realisieren. Der variable und über das Steuersignal einstellbare Innenwiderstand kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor sein. Kalbibrierungskennlinien), linearly dependent on the internal resistance. The set internal resistance only determines the maximum measurable current, which increases with increasing internal The result is getting smaller and smaller. This can be used to calibrate the current sensor in the context of the specified method, in order to realize an equal power dissipation at a high internal resistance of the aforementioned current sensor even with low heating currents. The variable and adjustable via the control signal internal resistance may be, for example, a field effect transistor.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Messen eines Stromes basierend auf einem Stromsensor die Schritte : According to another aspect of the invention, a method of measuring a current based on a current sensor comprises the steps of:
Kalibrieren des Stromsensors mit einem angegebenen Verfahren, und Calibrating the current sensor with a specified method, and
Messen des Stromes mit dem kalibrierten Stromsensor. Measuring the current with the calibrated current sensor.
In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte : In a further development, the specified method comprises the steps:
Bestimmen eines Drifts des Stromsensors basierend auf einer Referenzstromquelle und Determining a drift of the current sensor based on a reference current source and
- Korrigieren des gemessenen Stroms basierend auf dem be¬ stimmten Drift. - correcting the measured current based on the ¬ be voted drift.
Dieser Weitebildung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich ein Messwertwert für den gemessenen Strom im Falle eines lebens- dauerbedingten Drifts des Stromsensors immer weiter von einem an sich wertgleichen Referenzwert wegbewegen würde. Ist dem Stromsensor dieser Referenzwert jedoch bekannt, so könnte er basierend auf diesem Referenzwert die lebensdauerbedingte Drift korrigieren. Dies wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens durch das Einführen der Referenzstromquelle in den Stromsensor erreicht, die damit den Referenzwert für den Stromsensor be¬ reitstellt. This development is based on the consideration that a measured value for the measured current in the case of a life-related drift of the current sensor would always move away from a reference value of the same value. However, if the current sensor is aware of this reference value, it could correct the lifetime drift based on this reference value. This is achieved within the specified process by inserting the reference current source in the current sensor, which thus the reference value for the current sensor be ¬ riding up.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuer- Vorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. According to a further aspect of the invention, a control device is arranged to carry out a method according to one of the preceding claims.
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist
die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Compu¬ terprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist. In a further development of the specified control device has the specified device has a memory and a processor. In this case, the specified method is stored in the form of a Compu ¬ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird. According to a further aspect of the invention, a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt. According to a further aspect of the invention a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ¬ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Stromsensor eine angegebene Steuervorrichtung. According to another aspect of the invention, a current sensor comprises a specified controller.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung. According to another aspect of the invention, a vehicle includes a specified controller.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei : The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in conjunction with the drawings, in which:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Kalibrierung eines Stromsensors; und Fig. 1 is a schematic diagram of a circuit for calibrating a current sensor; and
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Durchführung einer Messung mit dem Stromsensor der Fig. 1 zeigen. Fig. 2 is a schematic diagram of a circuit for performing a measurement with the current sensor of Fig. 1 show.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. In the figures, the same technical elements with the same Numeral provided and described only once.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Kalibrierung eines Stromsensors 2 zeigt. Reference is made to Fig. 1, which shows a schematic diagram of a circuit for calibrating a current sensor 2.
Zur Kalibrierung ist der Stromsensor 2 an eine steuerbare Stromquelle 4 angeschlossen, die einen Strom 6 an den Stromsensor 2 ausgibt. In Reihe zwischen die Stromquelle 4 und den Stromsensor 2 ist in der vorliegenden Ausführung ein Refe- renzsensor 8 geschalten. Der Stromsensor 2 gibt dabei einFor calibration, the current sensor 2 is connected to a controllable current source 4, which outputs a current 6 to the current sensor 2. In series between the current source 4 and the current sensor 2, a reference sensor 8 is connected in the present embodiment. The current sensor 2 enters here
Strommesssignal 10 basierend auf dem Strom 6 aus, während der Referenzsensor 8 ein Referenzstromsignal 12 ausgibt. Current measuring signal 10 based on the current 6 off, while the reference sensor 8 outputs a reference current signal 12.
Das Referenzstromsignal 12 und das Strommesssignal 10 können einem Kennlinienschreiber 14 zugeführt werden, der aus beiden Signalen 10, 12 eine Kennlinie schreibt, in der die Werte des Referenzstromsignal 12 über die Werte des Strommesssignals 10 aufgetragen sind. Gibt der Stromsensor 10 damit das Strommesssignal 10 aus, so kann über die geschriebene Kennlinie des Kennlinienschreibers 14 nachgesehen werden, wie das analoge Referenzstromsignal 12 aussieht. The reference current signal 12 and the current measurement signal 10 can be fed to a characteristic plotter 14, which writes a characteristic from both signals 10, 12, in which the values of the reference current signal 12 are plotted against the values of the current measurement signal 10. If the current sensor 10 thus outputs the current measurement signal 10, it is possible to look up the written characteristic curve of the characteristic plotter 14 as to what the analog reference current signal 12 looks like.
Dieser Sachverhalt kann genutzt werden, um mit einem vergleichsweise niederwertigen Stromsensor 2 die hohe Messqualität eines vergleichsweise hochwertigen Referenzsensors 8 zu si¬ mulieren, in dem im Rahmen jeder Messung basierend auf der geschriebenen Kennlinie nachgesehen wird, welches Referenzstromsignal 12 der Referenzsensor 8 im Falle eines real er- fassten Strommesssignal 10 aus dem Stromsensor 2 ausgeben würde. This fact can be used with a relatively low-flow sensor 2, the high measuring quality of a relatively high-quality reference sensor 8 to si ¬ formulate, each measurement is checked based on the written characteristic in the in the frame, which reference current signal 12 of the reference sensor 8 in the case of a real detected current measurement signal 10 would output from the current sensor 2.
Dazu muss jedoch erst die Kennlinie mit dem Kennlinien¬ schreiber 14 geschrieben werden. Diese wird in der vorliegenden Ausführung temperaturabhängig erfasst, weshalb am Stromsensor 2 ein Temperatursensor 16 zur Erfassung der Temperatur 18 um den Stromsensor 2 angeordnet ist. For this purpose, however, first the characteristic with the characteristic curve recorder 14 must be written. This is detected in a temperature-dependent manner in the present embodiment, for which reason a temperature sensor 16 for detecting the temperature 18 around the current sensor 2 is arranged on the current sensor 2.
Die Temperatur 18 wird dem Kennlinienschreiber 14 und einer Kalibriervorrichtung 20 zugeführt, die den Strom 6 aus der
steuerbaren Stromquelle 4 über eine Heizeinrichtung 22 steuern kann. Eine Koordinationseinrichtung 24 steuert dabei den Kalibrierungsvorgang in nachstehender Weise. Zunächst weist die Koordinationseinrichtung 24 die Heizeinrichtung 22 an, über ein Heizsignal 26 mit der Stromquelle 4 einen ausreichend hohen Strom 6 zu erzeugen, so dass der Referenzsensor 8 und der Stromsensor 2 über den hohen Strom 6 und die damit verbundene Verlustleistung auf eine vorbestimmte Temperatur 28 aufgeheizt werden. Diese vorbestimmte Tempera¬ tur 28 kann beispielsweise der Koordinationseinrichtung 24 direkt vorgegebenen werden. Die Koordinationseinrichtung 24 legt dann, sobald sich die Temperatur 18 am Stromsensor 2 auf die vorbestimmte Temperatur 28 eingeschwungen hat, über ein The temperature 18 is supplied to the characteristic plotter 14 and a calibration device 20, the current 6 from the controllable current source 4 via a heater 22 can control. A coordinator 24 controls the calibration process in the following manner. First of all, the coordinator 24 instructs the heater 22 to generate a sufficiently high current 6 with the current source 4 via a heating signal 26, so that the reference sensor 8 and the current sensor 2 are at a predetermined temperature 28 via the high current 6 and the associated power loss be heated. This predetermined tempera ¬ tur 28, for example, the coordination device 24 can be specified directly. The coordination device 24 then sets, as soon as the temperature 18 has settled on the current sensor 2 to the predetermined temperature 28 via
Schaltsignal 30 die Temperatur 18 und das Strommesssignal 10 an den Kennlinienschreiber 14 an. Switching signal 30, the temperature 18 and the current measurement signal 10 to the characteristic plotter 14 at.
Mittels eines Schreibsignals 32 steuert der Kennlinien¬ schreiber 14 dann die Stromquelle 4 an, fährt alle für die zu erstellende Kennlinie relevanten Stromwerte mit dem Strom 6 ab und schreibt die Kennlinie in der bereits genannten Weise. By means of a write signal 32, the characteristic ¬ recorder 14 then controls the power source 4, moves all relevant to the characteristic curve to be created current with the current 6 and writes the characteristic in the manner already mentioned.
Ist die Kennlinie geschrieben, kann die vorbestimmte Tempe¬ ratur 28 erhöht werden, und der Kennlinienschreibvorgang beginnt für eine neue vorbestimmte Temperatur 28 von vorn. Auf diese Weise kann eine temperaturabhängige Kennlinienschaar für den Stromsensor 2 erstellt werden, mit der die Messgenauigkeit des Stromsensors 2 in der zuvor genannten Weise deutlich erhöht werden kann. If the characteristic is written, the predetermined Tempe ¬ temperature can be increased 28 and the characteristic write operation begins for a new predetermined temperature 28 from the front. In this way, a temperature-dependent characteristic pair for the current sensor 2 can be created, with which the measurement accuracy of the current sensor 2 in the aforementioned manner can be significantly increased.
Dazu wird auf Fig. 2 Bezug genommen, ein Struktogram zur Durchführung einer Messung mit dem Stromsensor 2 der Fig. 1 zeigt . Gibt die Stromquelle 4 nun einen unbekannten, zu messendenFor this purpose, reference is made to Fig. 2, a structogram for carrying out a measurement with the current sensor 2 of Fig. 1 shows. Is the power source 4 now an unknown, to be measured
Strom 6 aus, ohne dass die Referenzstromquelle 8 vorhanden ist, kann basierend auf der Temperatur 18 um den Stromsensor 2 die zur Temperatur 18 gehörende Kennlinie der zuvor erwähnten Kenn-
linienschaar herausgesucht werden. In dieser herausgesuchten Kennlinie kann dann basierend auf Strommesssignal 10 aus dem Stromsensor 2 das Referenzmesssignal 12 herausgesucht werden, dass der Referenzsensor 8 ausgeben würde. Weist der Refe- renzsensor 8 eine hohe Präzision auf, so stellt das Refe¬ renzmesssignal 12 im Rahmen der Fig. 2 ein Messsignal dar, dass den Strom 6 mit der hohen Präzision des Referenzsensors 8 widergibt . Um die hohe Präzision unabhängig von einer lebensdauerbedingten Drift des Stromsensors 2 bereitzustellen, schlägt die vor¬ liegende Ausführung vor, das Strommesssignal 10 basierend auf einem bekannten Referenzstrom beispielsweise aus einer Referenzstromquelle zu korrigieren. Der Kennlinienpunkt in der temperaturabhängig ausgewählten Kennlinie des Kennlinienschreibers 16 wäre zu diesem Referenzstrom bekannt, da er sich ohne der lebensdauerbedingten Drift nicht ändern würde. Mit der lebensdauerbedingten Drift ändert sich der Kennlinienpunkt jedoch, so dass ein Driftkorrekturstrom 34 notwendig wäre, um Strommessung beim Referenzstrom wieder in den ursprünglichen Kennlinienpunkt zurückzuführen. Dieser Driftkorrekturstrom 34 wird in der vorliegenden Ausführung von einer Driftkorrektureinrichtung 36 ausgegeben, die den Driftkorrekturstrom 34 basierend auf den zuvor genannten Überlegungen bestimmt. Current 6 from, without the reference current source 8 is present, based on the temperature 18 around the current sensor 2, the characteristic associated with the temperature 18 of the aforementioned Kenn- be picked out. In this selected characteristic curve, the reference measuring signal 12 can then be selected based on the current measuring signal 10 from the current sensor 2 so that the reference sensor 8 would output. Refer- ence, the sensor 8 is a high precision, so represents the Refe rence ¬ measuring signal 12 in the frame of FIG. 2, a measurement signal represents that the current 6 with the high precision of the reference sensor 8 is resist. In order to provide the high precision independently of a lifetime-related drift of the current sensor 2, the present invention proposes to correct the current measuring signal 10 based on a known reference current, for example from a reference current source. The characteristic curve point in the temperature-dependent selected characteristic curve of the characteristic plotter 16 would be known for this reference current since it would not change without the lifetime-related drift. However, with the lifetime-related drift, the characteristic point changes so that a drift correction current 34 would be necessary to return the current measurement at the reference current back to the original characteristic point. This drift correction current 34 is output in the present embodiment from a drift corrector 36 which determines the drift correction current 34 based on the above considerations.
Der Stromsensor 2 könnte beispielsweise ein aktiver Shunt sein, wie er in der DE 10 2011 078 548 AI offenbart ist. Im Rahmen des aktiven Shunts wird ein nicht weiter referenzierter Spannungsabfall am Stromsensor 2 aufgrund des Stromes 6 über eine Einstellung eines Innenwiderstandes des Stromsensors 2 konstant gehalten, so dass ein entsprechendes Einstellsignal vom zu messenden Strom 6 abhängig ist. Dieses Einstellsignal wäre damit das Strommesssignal 10. Als Stromsensor 2 mit einem über ein Steuersignal einstellbaren Innenwiderstand könnte beispiels- weise ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekttransistor gewählt werden, bei dem das Steuersignal nicht in den Kanal eindringt und das Messergebnis verfälscht.
The current sensor 2 could for example be an active shunt, as disclosed in DE 10 2011 078 548 AI. As part of the active shunt, a not further referenced voltage drop at the current sensor 2 is kept constant due to the current 6 via a setting of an internal resistance of the current sensor 2, so that a corresponding adjustment signal from the current to be measured 6 is dependent. This setting signal would thus be the current measuring signal 10. As a current sensor 2 with an internal resistance which can be set by means of a control signal, it would be possible, for example, to choose a transistor, in particular a field-effect transistor, in which the control signal does not enter the channel and falsifies the measurement result.
Claims
1. Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors (2), der eingerichtet ist, einen Strom (6) zu messen, umfassend: A method of calibrating a current sensor (2) arranged to measure a current (6), comprising:
- Anlegen (32) eines Heizstromes (6) an den Stromsensor (2), Messen (16) einer Temperatur (18), die sich aufgrund einer durch den Heizstrom (6) verursachten Verlustleistung am - applying (32) a heating current (6) to the current sensor (2), measuring (16) a temperature (18), which is due to a by the heating current (6) caused power loss on
Stromsensor (2) einstellt, und Current sensor (2) sets, and
Kalibrieren (14) des Stromsensors (2) bei der gemessenen Temperatur (18) . Calibrating (14) the current sensor (2) at the measured temperature (18).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stromsensor (2) kalibriert wird, wenn eine Schwankung der gemessenen Temperatur (18) einen vorbestimmten Wert unterschreitet. 2. The method of claim 1, wherein the current sensor (2) is calibrated when a fluctuation of the measured temperature (18) falls below a predetermined value.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: 3. The method of claim 1 or 2, comprising:
Anlegen (32) eines weiteren Heizstromes (6) an den Applying (32) a further heating current (6) to the
Stromsensor (2) nach der Kalibrierung (14) des Stromsensors (2), der größer ist als der erste Heizstrom (6), Current sensor (2) after the calibration (14) of the current sensor (2), which is greater than the first heating current (6),
- Messen einer Temperatur (19) , die sich aufgrund einer durch den weiteren Heizstrom (6) verursachten Verlustleistung am Stromsensor (2) einstellt, und - Measuring a temperature (19), which is due to a caused by the further heating current (6) power loss on the current sensor (2), and
Kalibrieren des Stromsensors (2) bei der gemessenen Temperatur (18) . Calibrating the current sensor (2) at the measured temperature (18).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für den Heizstrom (6) ein Wert gewählt wird, bei dem sich am Stromsensor (2) eine vorbestimmte Temperatur (28) einstellt. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein a value is selected for the heating current (6), wherein the current sensor (2) adjusts a predetermined temperature (28).
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) einen basierend auf einem Steuersignal (10) einstellbaren Innenwiderstand aufweist, der basierend auf dem Steuersignal (10) derart eingestellt wird, dass ein durch den zu messenden Strom (6) hervorgerufener Spannungsabfall konstant bleibt, so dass das Steuersignal (10) vom zu messenden Strom (6) abhängig ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the current sensor (2) based on a control signal (10) adjustable internal resistance, which is adjusted based on the control signal (10) such that a by the current to be measured (6) evoked Voltage drop remains constant, so that the control signal (10) depends on the current to be measured (6).
6. Verfahren zum Messen eines Stromes (6) basierend auf einem
Stromsensor (2), umfassend: 6. A method for measuring a current (6) based on a Current sensor (2) comprising:
Kalibrieren (14) des Stromsensors (2) mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, und Calibrating (14) the current sensor (2) with a method according to one of the preceding claims, and
Messen des Stromes (6) mit dem kalibrierten (14) Stromsensor (2 ) . Measuring the current (6) with the calibrated (14) current sensor (2).
7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend 7. The method of claim 6, comprising
Bestimmen eines Drifts (34) des Stromsensors (2) basierend auf einer Referenzstromquelle (36) und Determining a drift (34) of the current sensor (2) based on a reference current source (36) and
Korrigieren des gemessenen Stroms (10) basierend auf dem bestimmten Drift (34) . Correcting the measured current (10) based on the determined drift (34).
8. Steuervorrichtung (14), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. A control device (14) arranged to carry out a method according to any one of the preceding claims.
9. Stromsensor (2, 14) umfassend eine Steuervorrichtung (14) nach Anspruch 8.
9. current sensor (2, 14) comprising a control device (14) according to claim 8.
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