专利名称：由印刷电路板和另外的板组成的板对及电流强度测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量流过电流导体的电流的电流强度的方法。本发明也涉及ー种改装具有多个电流导体的开关柜的方法。在此方面，本发明涉及ー种由印刷电路板和另外的板组成的板对以及这样的印刷电路板。
背景技术：
在家庭以及在エ业领域中，一直力求降低耗电。为 控制和优化能耗，关键是要尽可能地了解各个用电器和用电器组的当前能耗。目前，在开关柜内多个电流导体分别安装了换流器，所述换流器检测电流強度、通过信号变流器将其归一化且最后将其数字化。另外，如果希望检测其它量，则需要另外的硬件部件。这种情况例如是在交流电情况下检测相位角以确定无功损耗。測量装置的安装与高的设计和实施成本以及安装成本相关联。希望的是，能够(尤其在开关柜内)事后容易地实现对于流过电流导体的电流的电流強度的測量。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是事后实现测量电流强度的可能性，且尤其是方便对于开关柜的改装。为解决此技术问题，提供了根据本发明的由印刷电路板和另外的板组成的板对、印刷电路板，使用了根据本发明的板对的方法，且最后为解决此技术问题也提供一种用于改装带有多个电流导体的开关柜的方法，其中，又使用了根据本发明的用于测量流过电流导体的电流的电流强度的方法。根据本发明的板对除了印刷电路板之外还包括另外的板，其与印刷电路板可这样地耦连，使得例如通过在ー个或两个板上提供特定的耦连装置或也通过例如夹子(Schelle)等的辅助装置的辅助而耦连，而使得通过两个相互耦连的板由于耦连而提供至少ー个用于电流导体的(在优选的实施例中圆形的)通道。印刷电路板包括至少ー个用于非接触地測量流过每个通道内的电流导体的电流的电流强度的传感器装置。因此，通过印刷电路板提供了形式为传感器装置的固有測量装置。測量装置在此不必与电流导体接触，因为所述測量装置也被设计用于非接触地測量电流强度。印刷电路板简单地可固定在电流导体上或用于电流导体的固定装置上，方式是使其与另外的板耦连，然后两个板平面地包围电流导体，也即不必使得电流导体被断开或拆下等。优选地，另外的板也是印刷电路板，所述另外的板本身包括至少ー个用于非接触地測量流过每个通道内的电流导体的电流的电流强度的传感器装置。更多的传感器装置的使用实现了对电流強度的精确测量，即使在电流导体并非恰好位于它在通道内的应处位置处的情况下。由为同一通道配设的两个不同的传感器装置所测量的信号可被相互补偿，以可精确地给出实际的电流强度。
当每个印刷电路板同时包括两个传感器且各自在板被相互耦连时对称地布置吋，这尤其如此。作为传感器装置，特别合适的是包括利用磁阻效应的传感器的传感器装置。在此，可以是各向异性磁阻效应，巨磁阻效应，隧道磁阻效应或其他效应。利用这些磁阻效应之一的传感器包括由磁阻材料制成的且在磁场作用下改变其电阻的传导件，且传感器必须可仅检测此改变；磁场在此也源自通过电流导体流入通道的电流。替代地或补充地，至少ー个传感器装置可包括霍尔传感器，即其中由于磁场的作用而形成霍尔电压的传感器，所述霍尔电压被測量且作为对于耦合的磁场的度量。用于测量另外的量的改装也可容易地实现。因此，至少ー个印刷电路板可包括带有电极的装置，以通过容性方式測量电压过零。以此方式，在交流电的情况中可精确地测量相位角。此容性測量当然是非接触式的。因此，现在在由板组成的板对的情况下，印刷电路板是选择手段，因为在此印刷电 路板上除固有的传感器装置外也可另外提供布线(导电连接)。印刷电路板本身可包括用于读取和评估传感器装置测量值的装置，但优选地印刷电路板仅包括一个通过导电连接与至少ー个传感器装置耦连(且在使用用于容性电压測定的电极时也与此装置耦连)的接ロ，以读取测量值。因此，在两个相互耦连的板的组合上可简单地附加固有的測量设备，也即在较少干扰的位置上附加。在印刷电路板中的ー个上使用接ロ时，两个板相对轻，且因此可在无需高成本的情况下安装在电流导体上。为便于在具有预定直径的电流导体上的安装，通道可与电流导体完全匹配地构造，不过优选使用在两个板上、也即同样在所提供的通道的区域内的相互互补的插接件，因此，此插接件可包围电流导体且用于两个相互耦连的板的固定保持以及被包围的导体的有利的定心。在提供根据本发明的板对的情况中，优选地也使用带有至少ー个磁阻传感器和/或至少ー个霍尔传感器的印刷电路板，所述传感器本身也是ー项发明。在根据本发明的用于测量流过电流导体的电流的电流强度的方法中规定(在电流导体上或在保持电流导体的装置上)安装由两个板组成的板对，其中所述板对应是根据本发明的由板组成的板对。安装应实现为使得在两个板之间提供了由电流导体穿过的通道。如上所述，此安装可毫无困难地实现，因为两个板自身分别简单地仅需保持在电流导体上。方法包括使用至少ー个传感器装置以用于測量电流强度，为此，在使用印刷电路板上的接ロ时如需要连接读取且评估測量值的测量装置。在根据本发明的用于改装带有多个电流导体(为每个所述电流导体对应配设安全装置)的开关柜的方法中执行根据本发明的用于测量电流强度的方法，其中使用由两个板组成的此板对，所述板对对于电流导体的每个在相互耦连时提供了通道且每个此通道具有至少ー个传感器装置。以此方式，可检测通过全部电流导体的电流；而无需另外的措施很快地提供电流强度的值。


在下文中通过參考附图详细描述本发明的优选实施形式，其中各图为图I以俯视图示出了根据本发明的在此由两个印刷电路板组成的板对的第一实施形式，和图2示出了此板对以及在横截面图中示出的电流导体，图3在透视图中示出了带有六个通道的图I所示的由印刷电路板组成的板对以及三个电流导体，图4示出了这种由印刷电路板组成的板对在带有十个电流导体的开关柜中的使用，图5示出了根据本发明的由印刷电路板组成的板对的作为图I所示实施形式的补充的实施形式，和图6和图7在俯视图中示出了可如何插入插接件，其中图6示出了处于未插入状态的插接件，而图7示出了处于插入状态的插接件。
具体实施例方式提供了两个印刷电路板10和12作为用于測量流过特别是开关柜内的电流导体的电流的电流强度的装置的基本部件，所述印刷电路板分别具有多个凹ロ 14、16，所述凹ロ在此严格地为半圆形，但也可略少于半圆形。凹ロ 14和16分别互补而成为通道18，所述通道18在此由于单个的凹ロ 14和16的半圆形形状而成为圆形的通道。在图I中示出了两个印刷电路板10和12，所述印刷电路板刚好提供了三个通道，在图2中示出了来自较大的印刷电路板的仅ー个相应地大的截面，且图3示出了带有用于六个通道的凹ロ的两个印刷电路板10和12。为清晰起见，印刷电路板10和12以及凹ロ 14和16在所有印刷电路板板对中具有相同的附图标记。每个的两个印刷电路板10和12现在具有用于每个凹ロ 14、16以及用于每个通道18的两个传感器20、22 (在印刷电路板10中)和24、26 (在印刷电路板12中)，所述传感器在印刷电路板10和12相耦连时以对称数四相互精确旋转对称地布置而形成通道18。分别包括传感器20、26以及传感器22、24的两个互补的对实现了測量中的补偿。传感器20、22、24、26在此被设计为用于非接触的磁场测量，且因此能够测量流过通道18内的电流导体28的电流的电流强度。这样的传感器可以是磁阻传感器，但也可以是霍尔传感器。印刷电路板10和12支承了在图中未图示的用于传感器20、22、24、26的通向两个接ロ 30(印刷电路板10)和32 (印刷电路板12)的布线(导电连接)。通过这些接ロ可以以耦连测量装置34的方式来读取传感器20、22、24、26的测量值。这在图4中解释。从图4中也可见两个印刷电路板10和12的目的在开关柜42内存在多个安全単元36，电流导体38分别被引导向所述安全単元36。现在，应单独地測量流过每个电流导体的电流的电流强度。因此，印刷电路板10和12的一个移动到电流导体38的下方或后方，且印刷电路板10和12的另ー个安放在电流导体38的前方或上方，类似于在图3中所示的情況。印刷电路板10和12本身具有耦连装置(例如卡鼻和卡槽)从而可自身相互连接，或将合适的连接装置40用于将两个印刷电路板10和12相互固定。在如图4中所示的开关柜42的情况中，因此可分别测量流过十个电流导体38的电流的电流强度，其中两个印刷电路板10、12的接ロ 30、32与设备34耦连，所述设备34在合适的编程下可提供和存储单独的电流强度值且将其输出到另外的设备。在图I中的实施形式的变体中，除传感器20、22、24、26外可在印刷电路板10、12的至少ー个内(在此在印刷电路板12内)为每个通道18再提供一个电极44，借助于此电极44可实现容性电压测量。尽管不能精确地确定电压的幅值，但却可精确地确定电压的过零，且因此精确地确定电流和电压之间的相位角(所谓的余弦小)。因此，迄今为止描述的电流測量可扩展为功率測量。此外，通过检测电压可确定是否単独地触发或断开安全単元36。为将电流导体28更好地保持在通道18内，可提供插接件，所述插接件可插入到凹ロ 14(或者还有18，未示出)内。这样的插接 件在图6中示出，S卩，用于较大电流导体直径的插接件46，用于中等电流导体直径的插接件48，和用于较小电流导体直径的插接件50。插接件的外径在此设计为与凹ロ 14 (或16)匹配，因此插接件顾名思义可相应地插入到凹ロ 14内，如在图7中所示。插接件优选地由塑料制成，例如由泡沫材料制成，且实现了印刷电路板10和12相对于电流导体28 (或带有另外的直径的另外的电流导体)的精确定位，使得仅有限程度地需要在传感器20、26以及22、24之间的上述补偿。传感器20、26以及22、24之间的补偿在此意味着，在接收了中间的电流导体28时，结构相同的两个传感器22、24也必须输出相同的信号。如果并非如此，则由此可知电流导体未位于中间，而是沿分别连接两个传感器20、26或22、24的轴线移动。这可在測量信号评估时被考虑。对于每个通道18使用相同的四个传感器20、22、24、26且同时使用所属的插接件46,48,50因此实现了特别精确的电流强度测量。附图标记列表10 印刷电路板12 印刷电路板14 凹 ロ16 凹 ロ18 通道20 传感器22 传感器24 传感器26 传感器28 电流导体30 接 ロ32 接 ロ34 测量装置36 安全单元38 电流导体40 连接装置42 开关柜44 电极46 插接件48 插接件50 插接件
权利要求
1.一种由印刷电路板(10)和另外的板(12)组成的板对，所述另外的板与印刷电路板(10)可这样地耦连，使得通过两个相互耦连的板(10、12)提供了用于电流导体(28)的至少一个通道(18)，其中，印刷电路板(10)包括至少一个传感器装置(20、22)，所述传感器装置用于非接触地测量流过每个通道(18)内的电流导体(28)的电流的电流强度。
2.根据权利要求I所述的板对，其特征在于，所述另外的板(12)也是印刷电路板(12)，所述印刷电路板(12)又包括至少一个传感器装置(24、26)，所述传感器装置用于非接触地测量流过每个通道(18)内的电流导体(28)的电流的电流强度。
3.根据权利要求2所述的板对，其特征在于，每个印刷电路板(10、12)包括两个传感器(20、22、24、26)，所述传感器(20、22、24、26)在两个印刷电路板(10、12)相耦连时相互对称地、尤其是旋转对称地布置。
4.根据权利要求I或2所述的板对，其特征在于，传感器装置包括利用磁阻效应的传感器(20、22、24、26)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的板对，其特征在于，传感器装置包括霍尔传感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的板对，其特征在于，至少一个印刷电路板(10)包括带有电极(44)的装置，以容性地测量电压过零。
7.根据前述权利要求中一项所述的板对，其特征在于，至少一个印刷电路板(10、12)具有通过导电连接与至少一个传感器装置(20、22、24、26)耦连的且在引用权利要求6时与另外的装置(4)耦连的用于读取测量值的接口(30、32)。
8.根据前述权利要求中一项所述的板对，所述板对在两个印刷电路板(10、12)上在所提供的通道(18)的区域内带有两个互补的插接件(46、48、50)，用于包围电流导体(28)。
9.一种印刷电路板(10、12)，所述印刷电路板带有至少一个磁阻传感器(20、22、24、26)和/或至少一个霍尔传感器，以使用在根据前述权利要求中任一项所述的板对中。
10.一种用于测量流过电流导体(28)的电流的电流强度的方法，其特征在于，这样地安装根据权利要求I至8中任一项所述的由印刷电路板(10、12)组成的板对，使得在两个印刷电路板(10、12)之间提供通道(18)，电流导体(28)穿过所述通道(18)，且该方法的特征还在于，使用至少一个传感器(20、22、24、26)来测量电流强度。
11.一种用于改装带有多个电流导体(38 )的开关柜(42 )的方法，其中执行根据权利要求10所述的方法，其中使用由印刷电路板(10、12)组成的这样的板对，所述板对在相互耦连时为每个电流导体(38)提供通道(18)，且对于这每个通道所述板对优选具有传感器装置(20、22、24、26)。
全文摘要
借助于磁阻传感器(20、22、24、26)或霍尔传感器(20、22、24、26)可执行电流测量。在此，这种传感器(20、22、24、26)布置在一个或两个印刷电路板(10、12)上，所述印刷电路板(10、12)在相互耦连时提供了可由电流导体(28)穿过的通道(18)。印刷电路板(10、12)也可事后安装在电流导体(28、38)上，从而不必断开电流导体(28、38)，当在开关柜(42)中要提供关于单独的电流导体(38)的电流强度测量时则这是特别有利的。
文档编号G01R19/00GK102955059SQ20121029070
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者J.马库思, D.谢布纳, J.施墨 申请人:西门子公司