DE102015210426A1

DE102015210426A1 - Anordnung und Verfahren zum Erfassen eines Stroms mittels eines induktiven Stromsensors

Info

Publication number: DE102015210426A1
Application number: DE102015210426.5A
Authority: DE
Inventors: Barry Rowland
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2016-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Stroms durch eine Leitung (6) mittels eines induktiven Stromsensors (1). Dabei ist die Leitung (6) durch eine Öffnung (102) des induktiven Stromsensors (1) geführt. Eine Rückleitung (7) ist ebenfalls durch die Öffnung (102) des induktiven Stromsensors (1) geführt. Ein Vorwärtsstrom (Ivor) durch die Leitung (6) ist einem Rückwärtsstrom (Izurück) durch die Rückleitung (7) entgegen gerichtet. Zum Erfassen des Stroms wird mittels eines Schaltelements (2) ein Kompensationsstrom (IKomp) ermittelt, welcher vom Vorwärtsstrom (Ivor) subtrahiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen eines Stroms durch eine Leitung mittels eines induktiven Stromsensors sowie ein Verfahren.
Zum Erfassen eines Stroms werden heutzutage Echtzeitoszilloskope, englisch: Realtime Oscilloscopes, kurz: RTOs, verwendet, an deren Eingang ein induktiver Stromsensor, beispielsweise in Form einer Stromzange, angeschlossen wird, um den Strom durch einen mit Strom durchflossenen Leiter durch induktive Messverfahren zu erfassen. Der erfasste Strom wird im RTO angezeigt und steht dort für weitere Auswertungen und Berechnungen zur Verfügung.
Bei derartigen Messaufbauten werden niederfrequente Störungen nicht ermittelt. Derartige niederfrequente Störungen sind beispielsweise ein Temperaturdrift des Messaufbaus bestehend aus einem Testobjekt, kurz DUT, dem RTO, dem induktiven Stromsensor und diversen Leitungen und/oder das 1/f-Rauschen. Das 1/f-Rauschen, auch als Rosa Rauschen bezeichnet, ist ein Rauschen, das mit steigender Frequenz abnimmt. Das 1/f-Rauschen ist nicht deterministisch und daher nicht einfach kompensierbar. 1/f-Rauschen tritt in vielen physikalischen Prozessen auf, beispielsweise durch Rauschen eines jeden elektrischen Widerstandes oder durch thermisch bedingte Änderungen der Anzahl der Ladungsträger in Leitungs- und Valenzband von Halbleitermaterialien. Bei Feldeffekttransistoren dominiert das 1/f-Rauschen unterhalb einer Frequenz von ca. 15 Kilohertz gegenüber dem thermischen Rauschen.
Derartige niederfrequente Störungen werden bislang rein stochastisch ermittelt. Dabei wird der zu erfassende Stromwert vielfach ermittelt. Die niederfrequenten Störungen werden durch Mittelwertbildung der Vielzahl von Strommessungen herausgerechnet. Um ein verlässliches und mathematisch belastbares Messergebnis zu erhalten, sind zirka 2000 Messungen des gleichen Stromwerts nötig.
Aus dem Dokument EP 2 444 816 A2 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Stromwerts beschrieben, bei dem die Anzahl der Messungen reduziert ist. Hierbei werden mindestens drei Tastköpfe an das gleiche Testobjekt angebracht und mit einem Messgerät verbunden. Mittels paralleler Messungen am Messobjekt wird der Stromwert schneller erhalten.
Bei allen bekannten Methoden ist es nachteilig, dass zum Kompensieren der niederfrequenten Störungen sehr zeitaufwendige und komplexe Verfahren anzuwenden sind, um zu einem einzigen Stromwert zu gelangen, insbesondere wenn mehrere unterschiedliche Stromwerte an einem Messobjekt, englisch DUT (Device Under Test), zu erfassen sind, um die Funktionsfähigkeit des DUT zu bestätigen.
Es ist daher Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen eines Stromes bereitzustellen, welches schneller ist und einfacher aufgebaut ist. Insbesondere sollen häufige Wiederholgen der Messung vermieden werden, um den Zeitaufwand der Messung zu reduzieren. Insbesondere soll die Anordnung und das Verfahren in einer Massenproduktion von elektrischen Bauteilen zum Einsatz kommen können, ohne die Herstellungskosten zu steigern.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Anordnung zum Erfassen eines Stromes durch eine Leitung mittels eines induktiven Stromsensors gelöst. Dabei wird die Leitung durch eine Öffnung des induktiven Stromsensors geführt. Eine Rückleitung wird ebenfalls durch diese Öffnung des induktiven Stromsensors geführt. Ein Vorwärtsstrom durch die Leitung ist dabei einem Rückwärtsstrom durch die Rückleitung entgegen gerichtet. Zum Erfassen des Stroms wird mittels eines Schaltelements ein Kompensationsstrom ermittelt, welcher vom Vorwärtsstrom subtrahiert wird.
Durch die Leitung fließt somit ein Vorwärtsstrom, wohingegen durch die Rückleitung ein Rückwärtsstrom fließt. Der Vorwärtsstrom ist zumindest eine Überlagerung aus dem zu erfassenden Stromwert und niederfrequenten Störungen. Der Rückwärtsstrom ist zumindest eine Überlagerung aus dem negativen zu erfassenden Stromwert und den niederfrequenten Störungen. Auch hochfrequente Störungen können dem Vorwärtsstrom und dem Rückwärtsstrom überlagert sein.
Durch das Führen sowohl der Leitung als auch der Rückleitung durch dieselbe Öffnung des induktiven Stromsensors, kann der Einfluss aller Frequenzanteile des Stroms kompensiert werden. Fließt ein Strom des gleichen Betrags einmal vorwärts durch den Stromsensor und einmal rückwärts durch den Stromsensor, werden deren Wechselanteile gegenseitig kompensiert. Die niederfrequenten Störungen werden dabei nicht kompensiert, sodass ein Kompensationsstrom erhalten wird, der dem Fehlerstrom entspricht. Durch einfache Subtraktion dieses Kompensationsstroms vom Vorwärtsstrom wird somit der zu erfassende Strom erhalten. Die niederfrequenten Störeinflüsse werden somit sehr einfach kompensiert.
Auf diese Weise wird die tatsächliche Referenz des Stroms ermittelt. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Überlagerung des zu erfassenden Stroms mit einer niederfrequenten Änderung, beispielsweise einer Temperaturdrift des DUT oder des Messgeräts etc. Auf eine Vielzahl von Messungen, englisch Samples, kann dabei in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Das Messergebnis ist somit wesentlich schneller erhalten. Der Aufbau ist nur geringfügig komplexer und bedingt keine Vielzahl von Tastköpfen.
Bevorzugt ist der Kompensationsstrom gleich der Differenz aus dem Vorwärtsstrom und dem Rückwärtsstrom. Der Vorwärtsstrom ist dabei der Strom, der durch die Leitung fließt und der den zu erfassenden Strom beinhaltet, wobei dieser mit den niederfrequenten Störungen überlagert ist.
Der Kompensationsstrom wird dabei entweder durch Subtraktion mittels einer Recheneinheit ermittelt oder durch schaltungstechnische Ausgestaltung der Anordnung erhalten. Dieser Kompensationsstrom umfasst dabei alle niederfrequenten Störungen, wie Temperaturänderungen der Schaltungskomponenten, das 1/f-Rauschen und/oder den Einfluss des Erdmagnetfelds, wobei der tatsächlich zu erfassende Strom aufgrund der Differenzbildung von Vorwärtsstrom und Rückwärtsstrom nicht im Kompensationsstrom enthalten ist. Der Kompensationsstrom ist somit der Fehlerstrom, der zum Erhalten des zu erfassenden Stroms vom Vorwärtsstrom abzuziehen ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Schaltelement dem induktiven Stromsensor nachgeschaltet. In einem ersten Schaltzustand des Schaltelements sind die Leitung und die Rückleitung miteinander verbunden, um den Kompensationsstrom zu erfassen. In einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements ist die Leitung mit einem Leitungsabschluss verbunden, um den Vorwärtsstrom zu erfassen.
Mit dieser Ausgestaltung wird die Leitung mit der Rückleitung im ersten Schaltzustand in Serie geschaltet. Da der Vorwärtsstrom der Leitung dem Rückwärtsstrom der Rückleitung entgegen gerichtet ist, wird in dem induktiven Stromsensor direkt der Kompensationsstrom erfasst und kann zur Berechnung des zu erfassenden Stroms durch Subtraktion vom Vorwärtsstrom verwendet werden.
Im zweiten Schaltzustand wird ausschließlich der Vorwärtsstrom ermittelt, wobei das Schaltelement im zweiten Schaltzustand nur die Leitung mit dem Leitungsabschluss verbindet und die Rückleitung keinen Rückwärtsstrom führt, sodass kein Einfluss der Rückleitung im induktiven Stromsensor gegeben ist. Der erfasste Vorwärtsstrom im zweiten Schaltzustand ist somit eine Überlagerung aus Vorwärtsstrom und Kompensationsstrom, da die niederfrequenten Störungen weiterhin enthalten sind. Durch Subtraktion des Kompensationsstroms vom Vorwärtsstromwert, wird der zu erfassende Strom erhalten. Wird eine Messperiode zum Erfassen des Stromes derart ausgelegt, dass in einer ersten Messzeit der Kompensationsstrom und in einer zweiten Messzeit der Vorwärtsstrom ermittelt wird, so kann mittels einer Messperiode bereits der zu erfassende Stromwert erhalten werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Leitung mit einem ersten Anschluss an eine Stromquelle und mit einem zweiten Anschluss an das Schaltelement angeschlossen. Die Rückleitung ist mit einem ersten Anschluss an das Schaltelement und mit einem zweiten Anschluss an den Leitungsabschluss angeschlossen. Der zweite Anschluss der Rückleitung ist zwischen dem Schaltelement und dem Leitungsabschluss angeordnet ist. Durch dieses Anordnen der Rückleitung wird die Serienschaltung erhalten. Damit wird bewirkt, dass der Rückwärtsstrom dem Vorwärtsstrom entgegen gerichtet ist. Mittels der Rückführung des gleichen Strombetrags wird eine Serienschaltung aus Leitung und Rückleitung durch das Schalten des Schaltelements in den ersten Schaltzustand bewirkt.
Diese Reihenschaltung aus Leitung und Rückleitung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine schaltungstechnische (analoge) Subtraktion von Vorwärts- und Rückwärtsstrom im ersten Schaltzustand des Schaltelements. Diese analoge Subtraktion zum Erhalten des Kompensationsstroms ist hochpräzise und erfordert keinen zusätzlichen Rechenaufwand. Durch die Reihenschaltung wird unabhängig vom Schaltzustand der Leitungsabschluss gleichmäßig mit Strom belastet und das Testobjekt somit nicht vom Strom getrennt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Schaltelement dem induktiven Stromsensor nachgeschaltet. In einem ersten Schaltzustand des Schaltelements ist die Rückleitung mit einem Leitungsabschluss verbunden, um den Rückwärtsstrom zu erfassen. In einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements ist die Leitung mit einem Leitungsabschluss verbunden, um den Vorwärtsstrom zu erfassen.
Mittels dieser Ausgestaltung wird eine Quasi-Parallelschaltung aus Leitung und Rückleitung erhalten, wobei durch das Schaltelement sichergestellt ist, dass zu einem Zeitpunkt immer nur eine Leitung stromführend ist. Zum Erhalten des Kompensationsstroms ist zunächst eine Subtraktion von Vorwärtsstrom und Rückwärtsstrom durchzuführen. Diese Subtraktion erfolgt bevorzugt mittels einer Zentralrecheneinheit eines Messgeräts. Anschließend wird der Kompensationsstrom vom Vorwärtsstrom subtrahiert, um den zu erfassenden Strom zu erhalten. Auch hier werden die niederfrequenten Störungen auf dem Vorwärtsstrom kompensiert.
Bevorzugt ist die Leitung mit einem ersten Anschluss an eine Stromquelle und mit einem zweiten Anschluss an das Schaltelement angeschlossen. Die Rückleitung ist mit einem ersten Anschluss an die Stromquelle und mit einem zweiten Anschluss an das Schaltelement angeschlossen. Damit wird die Quasi-Parallelschaltung von Leitung und Rückleitung in Abhängigkeit des Schaltzustands des Schaltelements bewirkt.
Bevorzugt wird ein Messobjekt als Stromquelle dazu verwendet, um den zu erfassenden Strom zu erzeugen. Da die Stromquelle sowohl an der Leitung als auch an der Rückleitung angeschlossen ist, wird der Vorwärtsstrom und der Rückwärtsstrom von der gleichen Stromquelle gebildet.
Bevorzugt wird auch der Leitungsabschluss durch das Messobjekt gebildet, wobei die Messaufgabe dann darin besteht, den Strom zwischen der Stromquelle und dem Leitungsabschluss zu erfassen. Die stromführende Leitung zwischen Stromquelle und Leitungsabschluss ist sodann die Leitung in der Anordnung, die den Vorwärtsstrom führt. Zum Kompensieren der Störungen, die dem Vorwärtsstrom überlagert sind wird die Rückleitung in den Messaufbau eingebracht, um den Kompensationsstrom zu ermitteln.
Alternativ ist der Leitungsabschluss ein zusätzlicher Abschlusswiderstand oder das Bezugspotential.
Bevorzugt ist die Rückleitung als Leitungsschleife ausgebildet. Damit ist ein Teil der Leitungsschleife durch die Öffnung des Stromsensors geführt, wodurch der entgegen gerichtete Rückwärtsstrom erhalten wird.
Bevorzugt weist die Leitung ein erstes Kompensationselement und die Rückleitung ein zweites Kompensationselement auf. Dies ist insbesondere bei der Parallelschaltung von Leitung und Rückleitung von Vorteil, um unterschiedliche Leitungslängen und daraus resultierende Leitungswiderstände zwischen Leitung und Rückleitung zu kompensieren. Ist beispielsweise die Leitung länger als die Rückleitung, so ist der Leitungswiderstand der Leitung größer als der Leitungswiderstand der Rückleitung. Trotz der gemeinsamen Stromquelle weist der Vorwärtsstrom sodann einen anderen Stromwert auf als der Rückwärtsstrom, was zu Fehlern beim Erfassen des Stroms führt. Dies wird durch geeignete Wahl von Kompensationselementen, insbesondere ohmschen Widerständen, verhindert. Weisen die Kompensationselemente einen mindestens zehnfachen Widerstandswert des Leitungswiderstandswerts auf, so fällt der Leitungswiderstandsunterschied nicht ins Gewicht und ist kompensiert.
Bevorzugt ist der induktive Stromsensor an ein Messgerät, insbesondere ein digitales Speicheroszilloskop, angeschlossen. Mittels dieses Messgeräts kann der Stromverlauf über die Zeit dargestellt und weitere Berechnungen durchgeführt werden.
Ist das Messgerät ein digitales Speicheroszilloskop, so kann bevorzugt eine Analog-Digital-Wandlung im Messgerät angewendet werden, um den Kompensationsstrom in einem Speicherbereich abzulegen. Überdies kann im Messgerät die Subtraktion des Kompensationsstroms vom Vorwärtsstrom mittels einer zentralen Steuereinheit, kurz CPU, durchgeführt werden. Zur Berechnung des tatsächlichen Stromverlaufs wird sodann der Kompensationsstrom aus dem Speicherbereich geladen. Das Ergebnis der Berechnung und/oder die gespeicherten Werte und/oder die momentan erfassten Werte können mittels eines Anzeigeelements des Messgeräts dargestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Rückwärtsstrom im Speicherbereich abgelegt werden. Überdies kann im Messgerät die Subtraktion des Rückwärtsstroms vom Vorwärtsstrom mittels einer zentralen Steuereinheit, kurz CPU, durchgeführt werden. Zur Darstellung des tatsächlichen Stromverlaufs wird sodann der Rückwärtsstrom aus dem Speicherbereich geladen und mittels der CPU der Kompensationsstrom ermittelt. Anschließend werden die errechneten und/oder gespeicherten Stromwerte mittels des Anzeigeelements dargestellt. Dabei kann der erfasste Strom gleichzeitig zum Vorwärtsstrom und/oder zum Rückwärtsstrom dargestellt werden.
Bei der Verwendung von Messgeräten können in vorteilhafter Weise auch hochfrequente Störungen, die ebenfalls dem zu erfassenden Strom überlagert sind, durch digitale Filtertechniken und/oder analoge Filtertechniken und/oder Korrelationsverfahren und/oder Abwägeverfahren und/oder adaptive Filtertechniken und/oder Wahrscheinlichkeits-Vorausberechnungen ermittelt und entsprechend kompensiert werden. Die hochfrequenten Störungen sind beispielsweise zusätzliche Rauschquellen, welche durch den Stromsensor selbst oder den Eingang des RTO oder durch elektromagnetisches Einkoppeln zusätzlich dem zu erfassenden Strom überlagert werden und somit das Messergebnis verfälschen. In vorteilhafter Weise können nun zunächst niederfrequente Störanteile durch die Anordnung und anschließend hochfrequente Störanteile durch das Messgerät entfernt werden, um den Stromwert zu erhalten.
Bevorzugt wird das Schaltelement mittels eines Schaltsignals geschaltet, wobei das Schaltsignal vom Messgerät bereitgestellt ist. Das Schaltsignal ist beispielsweise ein Triggersignal des Messgeräts. Somit erfasst das Messgerät den Strom und stellt überdies auch den Schaltzustand des Schaltelements ein. Auf diese Weise kann in veränderbaren Abständen die Erfassung des Stroms erfolgen, wobei jede Stromerfassung sowohl das Erfassen des Kompensationsstroms sowie auch das Erfassen des Vorwärtsstroms beinhaltet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Schaltelement mittels eines Schaltsignals geschaltet, wobei das Schaltsignal von einer externen Kontrolleinheit bereitgestellt wird und wobei das Schaltsignal an einen Triggereingang des Messgeräts bereitgestellt wird. Die Kontrolleinheit ist insbesondere dann nötig, wenn das zu erfassende Stromsignal ein Gleichspannungsstromsignal ist und keine Triggerpunkte festgelegt werden können. Somit wird eine externe Kontrolleinheit eingesetzt, um dem Schaltelement das Schaltsignal aufzuerlegen. Das Schaltsignal der externen Kontrolleinheit wird auch einem Triggereingang des Messgeräts bereitgestellt, sodass in Abhängigkeit des Schaltzustands des Schaltelements die entsprechende Erfassung entweder des Kompensationsstroms oder des Vorwärtsstroms im Messgerät erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der induktive Stromsensor mit einem Hallsensor und/oder einer Spulenwindung ausgebildet. Der relativ träge Hallsensor dient dabei bevorzugt zur Erfassung des Gleichstromanteils, während die Spulenwindungen den insbesondere höherfrequenten Wechselstromanteil erfassen.
Der Hallsensor nutzt den Halleffekt zur Messung von Magnetfeldern aus. Wird der Hallsensor von einem Strom durchflossen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangsspannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Feldstärke und Strom ist, was als Halleffekt bezeichnet wird. Ein Hallsensor liefert auch dann ein Signal, wenn das Magnetfeld, in dem er sich befindet, konstant ist. Dies ist der entscheidende Vorteil im Vergleich zu einem induktiven Stromsensor, der aus einer Spule besteht. Der Hallsensor erfasst somit den Gleichstromwert des Vorwärtsstroms und des Rückwärtsstroms.
Die Spulenwindung ist im induktiven Stromsensor vorgesehen, um einen Wechselstromwert des Vorwärtsstroms und des Rückwärtsstroms, insbesondere bei höheren Frequenzen, zu erfassen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Erfassen eines Stroms durch eine Leitung mittels eines induktiven Stromsensors vorgesehen, wobei die Leitung und eine Rückleitung gemeinsam durch eine Öffnung des induktiven Stromsensors geführt werden und wobei der Vorwärtsstrom durch die Leitung dem Rückwärtsstrom der Rückleitung entgegen gerichtet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen eines Kompensationsstroms durch Schalten eines Schaltelements in einen ersten Schaltzustand; Erfassen des Vorwärtsstroms durch Schalten des Schaltelements in einen zweiten Schaltzustand; und Subtrahieren des Kompensationsstroms vom Vorwärtsstrom zum Erhalten des zu erfassenden Stroms.
Bevorzugt wird der Kompensationsstrom in einem Messgerät zwischengespeichert.
Bevorzugt wird ein Schaltsignal mittels des Messgeräts bereitgestellt.
Bevorzugt wird zum Erfassen des Kompensationsstroms zunächst der Rückwärtsstrom erfasst und der Kompensationsstrom aus der Differenz von Vorwärtsstrom und Rückwärtsstrom errechnet.
Nachfolgend werden anhand von Figuren der Zeichnung die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, es können einzelne Element der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stromerfassungsanordnung gemäß der Erfindung,
2 ein induktiver Stromsensor zum erfindungsgemäßen zur Verwendung in einer Stromerfassungsanordnung gemäß der Erfindung,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stromerfassungsanordnung gemäß der Erfindung,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Stromerfassungsanordnung gemäß der Erfindung,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Stromerfassungsanordnung gemäß der Erfindung,
6 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromerfassungsanordnung,
7 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromerfassungsanordnung, und
8a–8b beispielhafte Zeitverläufe eines erfindungsgemäß erfassten Stroms,
9 ein beispielhafter Zeitverlauf eines erfindungsgemäß erfassten Kompensationsstroms.
In 1 ist eine erste erfindungsgemäße Anordnung zum Erfassen eines Stroms dargestellt. Eine Leitung 6 ist dabei durch eine Öffnung 102 eines induktiven Stromsensors 1 geführt. Erfindungsgemäß wird in der gleichen Öffnung 102 des Stromsensors 1 eine Rückleitung 7 geführt. Ein Vorwärtsstrom I_vor durch die Leitung 6 ist dabei einem Rückwärtsstrom I_zurück durch die Rückleitung 7 entgegen gerichtet. Ein Schaltelement 2 ist dem induktiven Schaltelement 2 nachgeschaltet. Zum Erfassen des Stroms in der Anordnung wird mittels des Schaltelements 2 ein Kompensationsstrom I_Komp ermittelt. Dieser wird vom Vorwärtsstrom I_vor subtrahiert, um den zu erfassenden Strom zu erhalten.
Zum Erfassen des Stromes wird der Kompensationsstrom I_komp von dem Vorwärtsstrom I_vor subtrahiert. Das Ergebnis dieser Subtraktion stellt den tatsächlich fließenden Strom dar und weist insbesondere keine niederfrequenten Änderungen des Stroms auf, welche beispielsweise durch eine Temperaturdrift oder durch 1/f-Rauschen dem Vorwärtsstrom I_vor überlagert sind. Somit wird mittels einer Messperiode t_mess in einer ersten Messzeit t_komp der Kompensationsstrom I_komp erfasst und in einer darauffolgenden zweiten Messzeit t_erf der Vorwärtsstrom I_vor erfasst. Ein vielfaches Wiederholen zum Erfassen der niederfrequenten Störungen auf der Leitung 6 kann damit unterbleiben.
Der Aufbau und die Funktionsweise des induktiven Stromsensors 1 wird anhand von 2 näher erläutert. Der induktive Stromsensor 1 ist beispielsweise ein Zangenstrommesser, auch als Strommesszange oder Stromzange bezeichnet. Der Zangenstrommesser ist ein Messsensor zur indirekten Messung der elektrischen Stromstärke. Während bei der direkten Messung der Stromkreis aufgetrennt werden muss, um das Strommessgerät in die elektrische Leitung zu schalten, ist dies bei der indirekten Messung mit dem Zangenstrommesser nicht erforderlich, da es die magnetische Wirkung des Leiterstroms registriert. Die Zange des Zangenstrommessers kann dabei mittels eines beweglichen Schenkels geöffnet werden (nicht dargestellt), um eine Leitung zu umfassen, sodass der Stromkreis nicht aufgetrennt werden muss. Die Strommessung erfolgt potentialfrei.
Zum Erfassen des Gleichstroms auf der Leitung 6 und/oder auf der Rückleitung 7 wird bevorzugt ein Hallsensor 100 oder ein magnetoresistiver Widerstand, der auch statische Magnetfelder erfassen kann, in einem Spalt 104 eines Kerns des Zangenstrommessers angebracht. Der Kern der Zange ist in 2 durch den Ringkern 103 veranschaulicht. Die erfasste Gleichspannung U_H, auch Hallspannung genannt, wird einem Messgerät 8 zugeführt (nicht dargestellt) und gegebenenfalls für diesen Zweck elektronisch verstärkt.
Zum Erfassen eines Wechselstroms auf der Leitung 6 und/oder auf der Rückleitung 7 wird das Transformator-Prinzip angewendet. Dabei bilden der feste Schenkel und der bewegliche Schenkel (nicht dargestellt) der Zange des induktiven Stromsensors 1 im geschlossenen Zustand einen Transformatorringkern 103. Die Leitung 6 bzw. die Rückleitung 7 bilden die Primärwicklung des Transformators. Eine zusätzliche Spulenwindung 101 im Stromsensor 1 bildet die Sekundärwicklung des Transformators. Der Strom im Leiter 6 bzw. im Rückleiter 7 magnetisiert den Kern 103 und induziert dadurch in der Spulenwindung 101 einen Strom, der proportional dem Vorwärtsstrom I_vor im Leiter 6 bzw. dem Rückwärtsstrom I_zurück im Rückleiter 7 ist.
Der induktive Stromsensor 1 ist für eine Strommessung eines einzelnen Leiters ausgelegt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, eine Rückleitung 7 in der Öffnung 102 des Sensors 1 zu führen. Die Magnetfelder von Leitung 6 und Rückleitung 7 heben sich gegenseitig auf, wenn die darin fließenden Ströme I_vor und I_zurück entgegen gerichtet sind, sodass nur der Fehlerstrom erfasst wird, nachfolgend als Kompensationsstrom I_komp bezeichnet. Alternativ kann eine niederfrequente Störung auch dadurch ermittelt werden, dass zunächst der Vorwärtsstrom I_vor und anschließend der Rückwärtsstrom I_zurück erfasst wird und die erfassten Werte voneinander subtrahiert werden, um den Kompensationsstrom I_komp zu erhalten. Die Subtraktion kann dann nach Analog-Digital-Wandlung der beiden Stromwerte in digitaler Weise erfolgen.
In 3 ist ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zum Erfassen des Stroms dargestellt. Dabei ist eine Stromquelle 5 mit einem ersten Anschluss 61 der Leitung 6 verbunden. Die Leitung 6 ist mit einem zweiten Anschluss 62 mit dem Schaltelement 2 verbunden. Das Schaltelement 2 ist mit einem Leitungsabschluss 4 gegen Bezugspotenzial verbunden. Die Stromquelle 5 und der Leitungsabschluss 4 stellen beispielsweise ein Messobjekt dar, welches einen Strom generiert, der gemäß der Anordnung der Erfindung erfasst werden soll. Die Stromquelle 5 stellt einen mit niederfrequenten und hochfrequenten Störsignalen überlagertes Stromsignal bereit. Um ein derartiges Signal verlustfrei erfassen zu können, ist der induktive Stromsensor 1 vorgesehen.
Erfindungsgemäß weist die Stromerfassungsanordnung die Rückleitung 7 auf, die mit einem ersten Anschluss 71 ebenfalls mit der Stromquelle 5 und damit zwangsläufig mit dem ersten Anschluss 61 der Leitung 6 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss 72 der Rückleitung 7 ist mit dem Schaltelement 2 verbunden. Die Rückleitung 7 ist als Leitungsschleife ausgebildet, sodass ein Rückwärtsstrom I_zurück durch den induktiven Stromsensor 1 einem Vorwärtsstrom I_vor entgegengesetzt ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass ein Teil der Leitungsschleife durch den induktiven Stromsensor 1 geführt ist und ein zweiter Teil der Leitungsschleife nicht durch den induktiven Stromsensor 1 geführt ist. Das Schaltelement 2 kann mittels eines Schaltsignals 3 in einen ersten Schaltzustand I oder in einen zweiten Schaltzustand II geschaltet werden.
In einem ersten Schaltzustand I wird der zweite Anschluss 72 der Rückleitung 7 mit dem Leitungsabschluss 4 verbunden. In diesem Fall fließt ein Rückwärtsstrom I_zurück von der Stromquelle 5 an den Leitungsabschluss 4 über die Rückleitung 7 und das Schaltelement 2. Die Leitung 6 führt dabei keinen Vorwärtsstrom I_vor, da das Schaltelement 2 eine Verbindung zum Leitungsabschluss 4 unterbricht. Der induktive Stromsensor 1 erfasst im ersten Schaltzustand I des Schaltelements 2 den Rückwärtsstrom I_zurück.
Wird das Schaltelement 2 mittels des Schaltsignals 3 nun in den zweiten Schaltzustand II geschaltet, so wird der zweite Anschluss 62 der Leitung 6 mit dem Leitungsabschluss 4 verbunden. In diesem Fall wird der Vorwärtsstrom I_vor durch die Leitung 6 mittels des induktiven Stromsensors 1 erfasst. Dabei ist die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 72 der Rückleitung 7 und dem Leitungsabschluss 4 mittels des Schaltelements 2 unterbrochen, sodass kein Rückwärtsstrom I_zurück fließt.
Dieses Ausführungsbeispiel stellt somit eine Quasi-Parallelschaltung aus Leitung 6 bzw. Rückleitung 7 dar, wobei mittels des Schaltelements 2 zu einem Zeitpunkt entweder die Leitung 6 oder die Rückleitung 7 mit Strom durchflossen wird.
Zum Erfassen des Stromes wird in einem ersten Schaltzustand I der Rückwärtsstrom I_zurück und in einem zweiten Schaltzustand II der Vorwärtsstrom I_vor erfasst. In einem Folgeschritt wird der Rückwärtsstrom I_zurück vom erfassten Vorwärtsstrom I_vor subtrahiert. Das Ergebnis dieser Subtraktion stellt einen Referenzwert dar, der nachfolgend als Kompensationsstrom I_Komp bezeichnet wird. Dieser Kompensationsstrom I_komp wird in einer zweiten Berechnung von dem bereits erfassten Vorwärtsstrom I_vor subtrahiert. Das Ergebnis dieser zweiten Subtraktion stellt den tatsächlich fließenden Stromwert von der Stromquelle 5 an den Leitungsabschluss 4 dar. Dieser erfasste Strom ist hinsichtlich niederfrequenter Änderungen des Stroms bereinigt. Diese Änderungen des Stroms werden beispielsweise durch Temperaturdrifts der Stromquelle 5, des Leitungsabschlusses 4, der Leitung 6, der Rückleitung 7, des Stromsensors 1 verursacht. Diese Änderungen des Stroms werden beispielsweise auch durch ein 1/f-Rauschen verursacht.
In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier ist eine Reihenschaltung aus der Leitung 6 und der Rückleitung 7 dargestellt. Die Leitung 6 ist mit einem ersten Anschluss an die Stromquelle 5 angeschlossen und mit einem zweiten Anschluss 62 mit dem Schaltelement 2 verbunden. Die Rückleitung 7 ist mit einem ersten Anschluss 71 mit dem Schaltelement 2 verbunden und mit einem zweiten Anschluss 72 an den Leitungsabschluss 4 angeschlossen. Der zweite Anschluss 72 der Rückleitung 7 ist zwischen dem Schaltelement 2 und dem Leitungsabschluss 4 angeordnet.
In einem ersten Schaltzustand I wird der zweite Anschluss 62 der Leitung 6 mit dem ersten Anschluss 71 der Rückleitung 7 verbunden, wodurch von der Stromquelle 5 ein Vorwärtsstrom I_vor durch den Sensor 1 über das Schaltelement 2 auch als entgegengesetzter Rückwärtsstrom I_zurück durch den Sensor 1 an den Leitungsabschluss 4 fließt. Durch die in 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung, wird eine schaltungstechnische (analoge) Subtraktion des Rückwärtsstroms I_zurück vom Vorwärtsstrom I_vor im ersten Schaltzustand I des Schaltelements 2 erhalten. Somit wird im Schaltzustand I bereits der Kompensationsstrom I_komp ermittelt, eine Berechnung dieses Kompensationsstroms I_komp ist in diesem Fall nicht notwendig.
Im zweiten Schaltzustand II des Schaltelements 2 wird der zweite Anschluss 62 der Leitung 6 mit dem Leitungsabschluss 4 verbunden, wodurch der Vorwärtsstrom I_vor im Sensor 1 ermittelt werden kann. Durch Subtraktion des Kompensationsstroms I_komp und vom Vorwärtsstrom I_vor wird der tatsächliche Strom der Stromquelle 5 ermittelt.
Die in 4 dargestellte Reihenschaltung aus Leitung 6 und Rückleitung 7 weist einige Vorteile auf. Insbesondere wird eine analoge Subtraktion von Vorwärtsstrom I_vor und Rückwärtsstrom I_rück ermöglicht, sodass eine Berechnung des Kompensationsstroms I_Komp unterbleiben kann. Die zur Berechnung nötige fehlerhafte und rauschbehaftete Umsetzung der Stromwerte I_vor und I_zurück kann dabei vermieden werden.
In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 basiert auf dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und weist im einzigen Unterschied zu 3 ein erstes Kompensationselement R_komp1 und ein zweites Kompensationselement R_komp2 auf. Das erste Kompensationselement R_komp1 ist dabei zwischen dem ersten Anschluss 61 der Leitung 6 und dem zweiten Anschluss 62 der Leitung 6 angeordnet. Entsprechend ist das zweite Kompensationselement R_komp2 zwischen dem ersten Anschluss 71 und dem zweiten Anschluss 72 der Rückleitung 7 angeordnet. Die Kompensationselemente R_komp1 und R_komp2 werden dazu verwendet, unterschiedliche Leitungswiderstände der Leitung 6 und der Rückleitung 7 aufgrund verschiedener Leitungslängen zu kompensieren. Ist beispielsweise die Leitung 6 kürzer als die Rückleitung 7, so wäre der Vorwärtsstrom I_vor vom Rückwärtsstrom I_zurück zusätzlich verschieden, wobei dieser Fehler nicht herausgerechnet werden kann. Weisen die Kompensationselemente R_komp1 und R_komp2 den gleichen Widerstandswert auf, der ein Vielfaches höher ist als einer der Leitungswiderstände, beispielsweise 1 Kiloohm, so fallen derartige Unterschiede der Leitungswiderstände, die im Milliohm- bis Ohmbereich liegen, nicht weiter ins Gewicht. Auf diese Weise ist eine einfache Kompensation unterschiedlicher Leitungslängen ermöglicht.
In 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Ausführung gemäß 6 basiert auf der Ausgestaltung gemäß 5. Alternativ könnte die Ausgestaltung der 6 auch auf einem der Ausführungsbeispiele gemäß 3 oder 4 basieren. Gezeigt ist ein Messgerät 8, welches beispielsweise als digitales Speicheroszilloskop oder als Echtzeitoszilloskop RTO ausgebildet ist. Der induktive Stromsensor 1 ist mit einem ersten Messeingang 9 des Messgeräts 8 verbunden. Der Messeingang 9 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 13 verbunden, um den analogen Stromwert des Sensors 1 in einen Digitalwert umzusetzen. Dieser Digitalwert wird in einem Speicher 14 abgelegt. Bei dem erfassten Strom handelt es sich beispielsweise um den Kompensationsstrom I_komp, den Rückwärtsstrom I_zurück oder den Vorwärtsstrom I_vor. Weiterhin ist im Messgerät 8 eine zentrale Recheneinheit CPU 15 vorgesehen, welche die mittels des Analog-Digital-Wandlers 13 erfassten Signale oder im Speicher 14 abgelegten Werte empfängt und daraus Berechnungen anstellt. Insbesondere kann mit der CPU 15 eine Subtraktion des Kompensationsstroms I_komp vom Vorwärtsstrom I_vor errechnet werden. Weiterhin kann mit der CPU 15 eine Subtraktion des Rückwärtsstroms I_zurück vom Vorwärtsstrom I_vor errechnet werden.
Sowohl das Ergebnis der Berechnungen der CPU 15, also auch die im Speicher 14 gespeicherten Werte von I_Komp, I_vor und/oder I_zurück sowie auch die momentan erfassten Werte können mit einer Anzeigeeinheit 16 dargestellt werden.
Überdies stellt das Messgerät 8 an einem Messgeräteausgang 10 ein Schaltsignal 3 bereit, um das Schaltelement 2 zwischen dem ersten Schaltzustand I und dem zweiten Schaltzustand II umzuschalten. Auf diese Weise kann das Messgerät 8 die Umschaltung zwischen dem Erfassen des Kompensationsstroms I_komp und des Vorwärtsstroms I_vor zeitlich genau steuern. Das Schaltsignal 3 ist beispielsweise ein Triggersignal des Messgeräts 8, um sowohl die erste Messzeit t_komp als auch die zweite Messzeit t_erf der Messperiode t_mess einzuleiten. Das Triggersignal wird sodann intern im Messgerät 8 verwendet, um die einzelnen Messzeiten t_komp, t_erf voneinander zu trennen und die entsprechenden Berechnungen zum richtigen Zeitpunkt durchzuführen.
In 7 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Neben dem Messgerät 8 zum Erfassen der jeweiligen Stromsignale I_komp, I_zurück und I_vor ist eine externe Zeitkontrolleinheit 12 vorgesehen. Diese Kontrolleinheit 12 stellt das Schaltsignal 3 für das Schaltelement 2 bereit. Das Schaltsignal 3 wird auch dem Messsignal 8 über einen zweiten Messsignaleingang 11 bereitgestellt. Der zweite Messsignaleingang 11 ist beispielsweise ein Triggereingang 11 des Messgeräts 8.
Mittels der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt und eine Anordnung aufgezeigt, mit der ein Rückwärtsstrom I_zurück durch einen induktiven Stromsensor 1 erfasst wird, um einen Kompensationsstromwert I_Komp als Referenzstromwert zu erhalten. Der Kompensationsstromwert I_Komp ist aufgrund der niederfrequenten Störungen nicht automatisch null. Mittels des Schaltsignals 3 wird die Anordnung zwischen einer ersten Messzeit t_Komp zum Erfassen/ Ermitteln eines Kompensationsstroms bzw. eines Rückwärtsstroms I_zurück und einer zweiten Messzeit t_erf zum Erfassen eines Vorwärtsstroms I_vor umgeschaltet.
In allen Ausführungsbeispielen wird dabei ein Strom geschaltet, der einen ungehinderten Stromfluss zum Leitungsabschluss 4 ermöglicht. Im Messgerät 8 wird der Kompensationsstrom I_komp vom Vorwärtsstrom I_vor subtrahiert, um einen Stromwert zu erhalten, der sodann unabhängig von einer Temperaturdrift und von einem 1/f-Rauschen und von sonstigen niederfrequenten Störungen ist.
Mit den hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können insbesondere niederfrequente Anteile eines Stromes herausgerechnet werden. Es ist überdies von Vorteil, wenn im Messgerät 8 zusätzlich noch hochfrequente Störungen durch Filtertechniken oder Korrelations- bzw. Vergleichsmethoden oder Vorhersageverfahren herausgerechnet werden.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis aus den Schaltzeiten 1:20, mehr bevorzugt 1:10, sodass das Schaltelement 2 ungefähr 10 Prozent der gesamten Stromerfassungszeit im ersten Schaltzustand I ist.
Auf die beschriebene Art und Weise wird pro erfassten Stromwert eine Kompensation der Niederfrequenzstörung ermöglicht. Eine aufwendige Wiederholung der Messung mit anschließender Mittelwertbildung kann somit enorm reduziert werden, da zur Erfassung des tatsächlichen Stromes des Testobjekts erfindungsgemäß lediglich 5 bis 10 Messungen nötig sind.
In 8a und 8b sind beispielhafte Stromzeitverläufe dargestellt. In 8a ist dabei ein Stromverlauf über der Zeit t dargestellt, wobei dieser Stromverlauf z.B. mehrere Millisekunden beträgt. Es ist zu erkennen, dass ein niederfrequenter Stromunterschied ∆I_LF zwischen den einzelnen Messperioden t_Mess1, t_Mess2 und t_Mess3 vorherrscht. Diese unterschiedlichen niederfrequenten Stromunterschiede ∆I_LF müssen erfasst werden und vom zu erfassenden Stromwert subtrahiert werden. Bislang erfolgte dies durch eine entsprechend hohe Anzahl von Stromwerterfassungen, deren Mittelungen sodann den Stromwert ergaben. Mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens oder der hier vorgeschlagenen Anordnung wird dies stark vereinfacht.
In 8b ist ein erfindungsgemäßes Messen des Stromwerts in einer Messperiode t_mess dargestellt. In einer ersten Messzeit t_komp erfolgt das Erfassen des Kompensationsstroms I_komp bzw. des Rückwärtsstroms I_zurück. In einer zweiten Messzeit t_erf der Messperiode t_Mess erfolgt das Erfassen des Vorwärtsstroms I_vor. Die erste Messzeit t_komp und die zweite Messzeit t_erf bilden die Messperiode t_mess. Die erste Messzeit t_komp und die zweite Messzeit t_erf werden durch das Schaltsignal 3 am Schaltelement 2 eingestellt und im Messgerät 8 zur Berechnung des erfassten Stroms berücksichtigt. Zur Vervollständigung ist in 8B auch ein Hochfrequenzrauschen dargestellt, welches als ∆I_HF dem zu erfassenden Strom überlagert ist und mittels Filtertechniken im Messgerät 8 anschließend herausgerechnet wird.
Durch eine Subtraktion des Kompensationsstroms I_komp vom Vorwärtsstrom I_vor für jede Messperiode t_Mess wird eine Kompensation der niederfrequenten Störung erreicht und für jede Messung der niederfrequente Anteil bereits herausgerechnet. Ein vielzähliges Wiederholen der Messung wird somit unnötig.
In 9 ist das Erhalten eines Kompensationsstroms I_komp veranschaulicht, wenn das Ausführungsbeispiel gemäß 3 verwendet wird und ein Messgerät 8 den Kompensationsstrom I_Komp bereits vom Vorwärtsstrom I_vor abzieht, um den tatsächlichen Strom zu erhalten. In einem ersten Schaltzustand I des Schaltelements 2 wird der Rückwärtsstrom I_zurück erhalten. Der Wert des Rückwärtsstrom I_zurück wird in einem Speicher 14 des Messgeräts abgelegt. In einem zweiten Schaltzustand II des Schaltelements 3 wird der Vorwärtsstrom I_vor erhalten. Noch während der ersten Messzeit t_komp wird im Messgerät der Rückwärtsstrom I_zurück vom Vorwärtsstroms I_vor abgezogen. Das Resultat ist der Kompensationsstrom I_Komp. Wie gemäß 9 gezeigt ist, ist der Kompensationsstrom I_komp von null verschieden und für jede Messung t_mess1, t_mess2, t_mess3 individuell. In der zweiten Messzeit t_erf wird der tatsächliche Strom I durch Subtraktion des Kompensationsstroms I_komp vom Vorwärtsstrom I_vor erhalten und dargestellt.
Im Rahmen der Erfindung können alle beschriebenen und/oder gezeichneten und/oder beanspruchten Elemente beliebig miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2444816 A2 [0005]

Claims

Anordnung zum Erfassen eines Stroms durch eine Leitung (6) mittels eines induktiven Stromsensors (1), wobei die Leitung (6) durch eine Öffnung (102) des induktiven Stromsensors (1) geführt ist, wobei eine Rückleitung (7) ebenfalls durch die Öffnung (102) des induktiven Stromsensors (1) geführt ist, wobei ein Vorwärtsstrom (I_vor) durch die Leitung (6) einem Rückwärtsstrom (I_zurück) durch die Rückleitung (7) entgegen gerichtet ist, wobei zum Erfassen des Stroms mittels eines Schaltelements (2) ein Kompensationsstrom (I_Komp) ermittelt wird, welcher vom Vorwärtsstrom (I_vor) subtrahiert wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Kompensationsstrom (I_Komp) gleich der Differenz aus Vorwärtsstrom (I_Vor) und Rückwärtsstrom (I_zurück) ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Schaltelement (2) dem induktiven Stromsensor (1) nachgeschaltet ist, wobei in einem ersten Schaltzustand (I) des Schaltelements (2) die Leitung (6) und die Rückleitung (7) miteinander verbunden sind, um den Kompensationsstrom (I_Komp) zu erfassen und wobei in einem zweiten Schaltzustand (II) des Schaltelements (2) die Leitung (6) mit einem Leitungsabschluss (4) verbunden ist, um den Vorwärtsstrom (I_vor) zu erfassen.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Leitung (6) mit einem ersten Anschluss (61) an eine zu vermessende Stromquelle (5) und mit einem zweiten Anschluss (62) an das Schaltelement (2) angeschlossen ist, wobei die Rückleitung (7) mit einem ersten Anschluss (71) an das Schaltelement (2) und mit einem zweiten Anschluss (72) an den Leitungsabschluss (4) angeschlossen ist und wobei der zweite Anschluss (72) der Rückleitung (7) zwischen dem Schaltelement (2) und dem Leitungsabschluss (4) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (2) dem induktiven Stromsensor (1) nachgeschaltet ist, wobei in einem ersten Schaltzustand (I) des Schaltelements (2) die Rückleitung (7) mit einem Leitungsabschluss (4) verbunden ist, um den Rückwärtsstrom (I_zurück) zu erfassen und wobei in einem zweiten Schaltzustand (II) des Schaltelements (2) die Leitung (6) mit einem Leitungsabschluss (4) verbunden ist, um den Vorwärtsstrom (I_vor) zu erfassen.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Leitung (6) mit einem ersten Anschluss (61) an eine zu vermessende Stromquelle (5) und mit einem zweiten Anschluss (62) an das Schaltelement (2) angeschlossen ist, wobei die Rückleitung (7) mit einem ersten Anschluss (71) an die Stromquelle (5) und mit einem zweiten Anschluss (72) an das Schaltelement (2) angeschlossen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (6) ein erstes Kompensationselement (R_Komp1) und die Rückleitung (7) ein zweites Kompensationselement (R_Komp2) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Messobjekt als Stromquelle (5) den zu erfassenden Strom erzeugt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückleitung (7) eine Leitungsschleife ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der induktive Stromsensor (1) an ein Messgerät (8), insbesondere ein digitales Speicheroszilloskop, angeschlossen ist.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei das Messgerät (8) den Kompensationsstrom (I_Komp) und/oder den Rückwärtsstrom (I_zurück) in einem Speicherbereich (14) zwischenspeichert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Schaltelement (2) mittels eines Schaltsignals (3) geschaltet wird, wobei das Schaltsignal (3) vom Messgerät (8) bereitgestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Schaltelement (2) mittels eines Schaltsignals (3) geschaltet wird, wobei das Schaltsignal (3) von einer externen Kontrolleinheit (12) bereitgestellt wird und wobei das Schaltsignal (3) an einen Triggereingang (10) des Messgeräts (8) bereitgestellt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der induktive Stromsensor (1) einen Ring (103) aus einem einen magnetisch Fluss leitenden Material und einen Hallsensor (100) und/oder eine Spulenwindung (101) umfasst.
Verfahren zum Erfassen eines Stroms durch eine Leitung (6) mittels eines induktiven Stromsensors (1), wobei die Leitung (1) und eine Rückleitung (7) gemeinsam durch eine Öffnung (102) des induktiven Stromsensors (1) geführt werden und wobei der Vorwärtsstrom (I_vor) durch die Leitung (6) dem Rückwärtsstrom (I_zurück) der Rückleitung (7) entgegen gerichtet ist, mit den Verfahrensschritten: – Erfassen eines Kompensationsstroms (I_Komp) durch Schalten eines Schaltelements (2) in einen ersten Schaltzustand (I); – Erfassen des Vorwärtsstroms (I_vor) durch Schalten des Schaltelements (2) in einen zweiten Schaltzustand (II); – Subtrahieren des Kompensationsstroms (I_Komp) vom Vorwärtsstrom (I_vor) zum Erhalten des zu erfassenden Stroms.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kompensationsstrom (I_Komp) in einem Messgerät (8) zwischengespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei ein Schaltsignal (3) mittels des Messgeräts (8) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei zum Erfassen des Kompensationsstroms (I_Komp) zunächst der Rückwärtsstrom (I_zurück) erfasst wird und der Kompensationsstrom (I_Komp) aus der Differenz von Vorwärtsstrom (I_vor) und Rückwärtsstrom (I_zurück) errechnet wird.