專利名稱：由印刷電路板和另外的板組成的板對及電流強度測量方法
技術領域：
本發明涉及一種測量流過電流導體的電流的電流強度的方法。本發明也涉及ー種改裝具有多個電流導體的開關柜的方法。在此方面，本發明涉及ー種由印刷電路板和另外的板組成的板對以及這樣的印刷電路板。
背景技術：
在家庭以及在エ業領域中，一直力求降低耗電。為 控制和優化能耗，關鍵是要盡可能地了解各個用電器和用電器組的當前能耗。目前，在開關柜內多個電流導體分別安裝了換流器，所述換流器檢測電流強度、通過信號變流器將其歸一化且最后將其數字化。另外，如果希望檢測其它量，則需要另外的硬件部件。這種情況例如是在交流電情況下檢測相位角以確定無功損耗。測量裝置的安裝與高的設計和實施成本以及安裝成本相關聯。希望的是，能夠(尤其在開關柜內)事后容易地實現對于流過電流導體的電流的電流強度的測量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是事后實現測量電流強度的可能性，且尤其是方便對于開關柜的改裝。為解決此技術問題，提供了根據本發明的由印刷電路板和另外的板組成的板對、印刷電路板，使用了根據本發明的板對的方法，且最后為解決此技術問題也提供一種用于改裝帶有多個電流導體的開關柜的方法，其中，又使用了根據本發明的用于測量流過電流導體的電流的電流強度的方法。根據本發明的板對除了印刷電路板之外還包括另外的板，其與印刷電路板可這樣地耦連，使得例如通過在ー個或兩個板上提供特定的耦連裝置或也通過例如夾子(Schelle)等的輔助裝置的輔助而耦連，而使得通過兩個相互耦連的板由于耦連而提供至少ー個用于電流導體的(在優選的實施例中圓形的)通道。印刷電路板包括至少ー個用于非接觸地測量流過每個通道內的電流導體的電流的電流強度的傳感器裝置。因此，通過印刷電路板提供了形式為傳感器裝置的固有測量裝置。測量裝置在此不必與電流導體接觸，因為所述測量裝置也被設計用于非接觸地測量電流強度。印刷電路板簡單地可固定在電流導體上或用于電流導體的固定裝置上，方式是使其與另外的板耦連，然后兩個板平面地包圍電流導體，也即不必使得電流導體被斷開或拆下等。優選地，另外的板也是印刷電路板，所述另外的板本身包括至少ー個用于非接觸地測量流過每個通道內的電流導體的電流的電流強度的傳感器裝置。更多的傳感器裝置的使用實現了對電流強度的精確測量，即使在電流導體并非恰好位于它在通道內的應處位置處的情況下。由為同一通道配設的兩個不同的傳感器裝置所測量的信號可被相互補償，以可精確地給出實際的電流強度。
當每個印刷電路板同時包括兩個傳感器且各自在板被相互耦連時對稱地布置吋，這尤其如此。作為傳感器裝置，特別合適的是包括利用磁阻效應的傳感器的傳感器裝置。在此，可以是各向異性磁阻效應，巨磁阻效應，隧道磁阻效應或其他效應。利用這些磁阻效應之一的傳感器包括由磁阻材料制成的且在磁場作用下改變其電阻的傳導件，且傳感器必須可僅檢測此改變；磁場在此也源自通過電流導體流入通道的電流。替代地或補充地，至少ー個傳感器裝置可包括霍爾傳感器，即其中由于磁場的作用而形成霍爾電壓的傳感器，所述霍爾電壓被測量且作為對于耦合的磁場的度量。用于測量另外的量的改裝也可容易地實現。因此，至少ー個印刷電路板可包括帶有電極的裝置，以通過容性方式測量電壓過零。以此方式，在交流電的情況中可精確地測量相位角。此容性測量當然是非接觸式的。因此，現在在由板組成的板對的情況下，印刷電路板是選擇手段，因為在此印刷電 路板上除固有的傳感器裝置外也可另外提供布線(導電連接)。印刷電路板本身可包括用于讀取和評估傳感器裝置測量值的裝置，但優選地印刷電路板僅包括一個通過導電連接與至少ー個傳感器裝置耦連(且在使用用于容性電壓測定的電極時也與此裝置耦連)的接ロ，以讀取測量值。因此，在兩個相互耦連的板的組合上可簡單地附加固有的測量設備，也即在較少干擾的位置上附加。在印刷電路板中的ー個上使用接ロ時，兩個板相對輕，且因此可在無需高成本的情況下安裝在電流導體上。為便于在具有預定直徑的電流導體上的安裝，通道可與電流導體完全匹配地構造，不過優選使用在兩個板上、也即同樣在所提供的通道的區域內的相互互補的插接件，因此，此插接件可包圍電流導體且用于兩個相互耦連的板的固定保持以及被包圍的導體的有利的定心。在提供根據本發明的板對的情況中，優選地也使用帶有至少ー個磁阻傳感器和/或至少ー個霍爾傳感器的印刷電路板，所述傳感器本身也是ー項發明。在根據本發明的用于測量流過電流導體的電流的電流強度的方法中規定(在電流導體上或在保持電流導體的裝置上)安裝由兩個板組成的板對，其中所述板對應是根據本發明的由板組成的板對。安裝應實現為使得在兩個板之間提供了由電流導體穿過的通道。如上所述，此安裝可毫無困難地實現，因為兩個板自身分別簡單地僅需保持在電流導體上。方法包括使用至少ー個傳感器裝置以用于測量電流強度，為此，在使用印刷電路板上的接ロ時如需要連接讀取且評估測量值的測量裝置。在根據本發明的用于改裝帶有多個電流導體(為每個所述電流導體對應配設安全裝置)的開關柜的方法中執行根據本發明的用于測量電流強度的方法，其中使用由兩個板組成的此板對，所述板對對于電流導體的每個在相互耦連時提供了通道且每個此通道具有至少ー個傳感器裝置。以此方式，可檢測通過全部電流導體的電流；而無需另外的措施很快地提供電流強度的值。
在下文中通過參考附圖詳細描述本發明的優選實施形式，其中各圖為圖I以俯視圖示出了根據本發明的在此由兩個印刷電路板組成的板對的第一實施形式，和圖2示出了此板對以及在橫截面圖中示出的電流導體，圖3在透視圖中示出了帶有六個通道的圖I所示的由印刷電路板組成的板對以及三個電流導體，圖4示出了這種由印刷電路板組成的板對在帶有十個電流導體的開關柜中的使用，圖5示出了根據本發明的由印刷電路板組成的板對的作為圖I所示實施形式的補充的實施形式，和圖6和圖7在俯視圖中示出了可如何插入插接件，其中圖6示出了處于未插入狀態的插接件，而圖7示出了處于插入狀態的插接件。
具體實施例方式提供了兩個印刷電路板10和12作為用于測量流過特別是開關柜內的電流導體的電流的電流強度的裝置的基本部件，所述印刷電路板分別具有多個凹ロ 14、16，所述凹ロ在此嚴格地為半圓形，但也可略少于半圓形。凹ロ 14和16分別互補而成為通道18，所述通道18在此由于單個的凹ロ 14和16的半圓形形狀而成為圓形的通道。在圖I中示出了兩個印刷電路板10和12，所述印刷電路板剛好提供了三個通道，在圖2中示出了來自較大的印刷電路板的僅ー個相應地大的截面，且圖3示出了帶有用于六個通道的凹ロ的兩個印刷電路板10和12。為清晰起見，印刷電路板10和12以及凹ロ 14和16在所有印刷電路板板對中具有相同的附圖標記。每個的兩個印刷電路板10和12現在具有用于每個凹ロ 14、16以及用于每個通道18的兩個傳感器20、22 (在印刷電路板10中)和24、26 (在印刷電路板12中)，所述傳感器在印刷電路板10和12相耦連時以對稱數四相互精確旋轉對稱地布置而形成通道18。分別包括傳感器20、26以及傳感器22、24的兩個互補的對實現了測量中的補償。傳感器20、22、24、26在此被設計為用于非接觸的磁場測量，且因此能夠測量流過通道18內的電流導體28的電流的電流強度。這樣的傳感器可以是磁阻傳感器，但也可以是霍爾傳感器。印刷電路板10和12支承了在圖中未圖示的用于傳感器20、22、24、26的通向兩個接ロ 30(印刷電路板10)和32 (印刷電路板12)的布線(導電連接)。通過這些接ロ可以以耦連測量裝置34的方式來讀取傳感器20、22、24、26的測量值。這在圖4中解釋。從圖4中也可見兩個印刷電路板10和12的目的在開關柜42內存在多個安全単元36，電流導體38分別被引導向所述安全単元36。現在，應單獨地測量流過每個電流導體的電流的電流強度。因此，印刷電路板10和12的一個移動到電流導體38的下方或后方，且印刷電路板10和12的另ー個安放在電流導體38的前方或上方，類似于在圖3中所示的情況。印刷電路板10和12本身具有耦連裝置(例如卡鼻和卡槽)從而可自身相互連接，或將合適的連接裝置40用于將兩個印刷電路板10和12相互固定。在如圖4中所示的開關柜42的情況中，因此可分別測量流過十個電流導體38的電流的電流強度，其中兩個印刷電路板10、12的接ロ 30、32與設備34耦連，所述設備34在合適的編程下可提供和存儲單獨的電流強度值且將其輸出到另外的設備。在圖I中的實施形式的變體中，除傳感器20、22、24、26外可在印刷電路板10、12的至少ー個內(在此在印刷電路板12內)為每個通道18再提供一個電極44，借助于此電極44可實現容性電壓測量。盡管不能精確地確定電壓的幅值，但卻可精確地確定電壓的過零，且因此精確地確定電流和電壓之間的相位角(所謂的余弦小)。因此，迄今為止描述的電流測量可擴展為功率測量。此外，通過檢測電壓可確定是否単獨地觸發或斷開安全単元36。為將電流導體28更好地保持在通道18內，可提供插接件，所述插接件可插入到凹ロ 14(或者還有18，未示出)內。這樣的插接 件在圖6中示出，S卩，用于較大電流導體直徑的插接件46，用于中等電流導體直徑的插接件48，和用于較小電流導體直徑的插接件50。插接件的外徑在此設計為與凹ロ 14 (或16)匹配，因此插接件顧名思義可相應地插入到凹ロ 14內，如在圖7中所示。插接件優選地由塑料制成，例如由泡沫材料制成，且實現了印刷電路板10和12相對于電流導體28 (或帶有另外的直徑的另外的電流導體)的精確定位，使得僅有限程度地需要在傳感器20、26以及22、24之間的上述補償。傳感器20、26以及22、24之間的補償在此意味著，在接收了中間的電流導體28時，結構相同的兩個傳感器22、24也必須輸出相同的信號。如果并非如此，則由此可知電流導體未位于中間，而是沿分別連接兩個傳感器20、26或22、24的軸線移動。這可在測量信號評估時被考慮。對于每個通道18使用相同的四個傳感器20、22、24、26且同時使用所屬的插接件46,48,50因此實現了特別精確的電流強度測量。附圖標記列表10 印刷電路板12 印刷電路板14 凹 ロ16 凹 ロ18 通道20 傳感器22 傳感器24 傳感器26 傳感器28 電流導體30 接 ロ32 接 ロ34 測量裝置36 安全單元38 電流導體40 連接裝置42 開關柜44 電極46 插接件48 插接件50 插接件
權利要求
1.一種由印刷電路板(10)和另外的板(12)組成的板對，所述另外的板與印刷電路板(10)可這樣地耦連，使得通過兩個相互耦連的板(10、12)提供了用于電流導體(28)的至少一個通道(18)，其中，印刷電路板(10)包括至少一個傳感器裝置(20、22)，所述傳感器裝置用于非接觸地測量流過每個通道(18)內的電流導體(28)的電流的電流強度。
2.根據權利要求I所述的板對，其特征在于，所述另外的板(12)也是印刷電路板(12)，所述印刷電路板(12)又包括至少一個傳感器裝置(24、26)，所述傳感器裝置用于非接觸地測量流過每個通道(18)內的電流導體(28)的電流的電流強度。
3.根據權利要求2所述的板對，其特征在于，每個印刷電路板(10、12)包括兩個傳感器(20、22、24、26)，所述傳感器(20、22、24、26)在兩個印刷電路板(10、12)相耦連時相互對稱地、尤其是旋轉對稱地布置。
4.根據權利要求I或2所述的板對，其特征在于，傳感器裝置包括利用磁阻效應的傳感器(20、22、24、26)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的板對，其特征在于，傳感器裝置包括霍爾傳感器。
6.根據前述權利要求中任一項所述的板對，其特征在于，至少一個印刷電路板(10)包括帶有電極(44)的裝置，以容性地測量電壓過零。
7.根據前述權利要求中一項所述的板對，其特征在于，至少一個印刷電路板(10、12)具有通過導電連接與至少一個傳感器裝置(20、22、24、26)耦連的且在引用權利要求6時與另外的裝置(4)耦連的用于讀取測量值的接口(30、32)。
8.根據前述權利要求中一項所述的板對，所述板對在兩個印刷電路板(10、12)上在所提供的通道(18)的區域內帶有兩個互補的插接件(46、48、50)，用于包圍電流導體(28)。
9.一種印刷電路板(10、12)，所述印刷電路板帶有至少一個磁阻傳感器(20、22、24、26)和/或至少一個霍爾傳感器，以使用在根據前述權利要求中任一項所述的板對中。
10.一種用于測量流過電流導體(28)的電流的電流強度的方法，其特征在于，這樣地安裝根據權利要求I至8中任一項所述的由印刷電路板(10、12)組成的板對，使得在兩個印刷電路板(10、12)之間提供通道(18)，電流導體(28)穿過所述通道(18)，且該方法的特征還在于，使用至少一個傳感器(20、22、24、26)來測量電流強度。
11.一種用于改裝帶有多個電流導體(38 )的開關柜(42 )的方法，其中執行根據權利要求10所述的方法，其中使用由印刷電路板(10、12)組成的這樣的板對，所述板對在相互耦連時為每個電流導體(38)提供通道(18)，且對于這每個通道所述板對優選具有傳感器裝置(20、22、24、26)。
全文摘要
借助于磁阻傳感器(20、22、24、26)或霍爾傳感器(20、22、24、26)可執行電流測量。在此，這種傳感器(20、22、24、26)布置在一個或兩個印刷電路板(10、12)上，所述印刷電路板(10、12)在相互耦連時提供了可由電流導體(28)穿過的通道(18)。印刷電路板(10、12)也可事后安裝在電流導體(28、38)上，從而不必斷開電流導體(28、38)，當在開關柜(42)中要提供關于單獨的電流導體(38)的電流強度測量時則這是特別有利的。
文檔編號G01R19/00GK102955059SQ20121029070
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者J.馬庫思, D.謝布納, J.施墨 申請人:西門子公司