DE19844729A1 - Stromsensor - Google Patents

Abstract

Beschrieben ist ein Stromsensor mit einem Magnetkern, auf dem neben einer Primärwicklung für den zu messenden Strom mindestens eine Sekundärwicklung vorhanden ist, wobei in die Sekundärwicklung ein sich periodisch ändernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Magnetisierungskennlinie gesättigt wird, und mindestens einem Ausgang, welcher ein für den zu messenden Strom charakteristisches Ausgangssignal liefert, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß bei einem zu messenden Strom, der so hoch ist, daß dieser den Kern in die Sättigung treibt und der Stromsensor übersteuert ist, der Stromsensor an einem oder mehreren zusätzlichen Ausgängen ein Signal zur Verfügung stellt, welches die Übersteuerung des Stromsensors erkennbar macht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor mit einem Magnet­ kern, auf dem neben einer Primärwicklung für den zu messenden Strom mindestens eine Sekundärwicklung vorhanden ist, wobei in die Sekundärwicklung ein sich periodisch ändernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Magnetisierungskennlinie gesättigt wird, und mindestens einem Ausgang, welcher ein für den zu messen­ den Strom charakteristisches Ausgangssignal liefert.

Ein induktiv arbeitender Stromsensor, welcher auch zur Mes­ sung von Gleichstromsignalen geeignet ist, ist beispielsweise aus der DE-A-42 29 948 bekannt. Am Ausgang stellt der Strom­ sensor ein dem Strom proportionales Signal bereit. Der zu messende Primärstrom erzeugt einen magnetischen Fluß in einem Ringkern, welcher mit Hilfe einer Sekundärwicklung abgefragt werden kann. Hierzu erzeugt ein Generators eine periodische Spannung in der Sekundärwicklung, die zu einer periodischen Ummagnetisierung des Ringkerns führt. Der Ringkern besteht aus einem Material mit weitgehend rechteckförmiger Magneti­ sierungskennlinie. Solche Kerne weisen eine Hysterese in der Magnetisierungskennlinie auf, die gemäß der funktionsweise des hier beschriebenen Stromsensors durch eine Mittelwertbil­ dung bei der Messung des Sekundärstroms aus der Messgröße herausfällt. Aufgrund der Unabhängigkeit von der Hysterese des Kerns arbeiten diese Stromsensoren mit besonders hoher Genauigkeit. Die Mittelwertbildung erfolgt durch selektive Messung der Spannung an einem Widerstand im Sekundärkreis. Wird die Spannung abwechselnd - nach durchlaufen der positiven bzw. negativen Sättigung des Kerns - bestimmt und gemittelt, so heben sich die Beiträge des Kernmagnetisierungsstroms auf und es verbleibt ein der zu messenden Stromstärke proportio­ naler Betrag.

Ein Stromsensor, der ähnlich dem oben dargestellten Prinzip arbeitet, ist auch aus der deutschen Patentanmeldung 197 05 770.5 bekannt. Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Strom­ sensor ist die Generatorschaltung selbstschwingend aufgebaut, woraus sich Vorteile hinsichtlich des schaltungstechnischen Aufwandes ergeben. Bei der selbstschwingenden Anordnung wird mittels invertierender Verstärker der Sekundärstrom bei Über­ schreitung eines bestimmten Maximalstroms (Schwellenwert) um­ gepolt. Hierdurch entstehen im Sekundärkreis Strompulse, de­ ren Breite proportional zum Primärstrom ist.

Ein Stromwandler, welcher nach dem Prinzip der Kompensati­ onsstromwandlung arbeitet, ist aus der EP-A-0 742 440 be­ kannt. Kompensationsstromwander erzeugen mittels einer weite­ ren Wicklung einen Strom, welcher den magnetischen Fluß, der durch die Meßwicklung erzeugt wird, aufhebt. Die Elektronik zur Steuerung des Kompensationsstroms kann beim Einschalten des Sensors oder durch unkontrollierte Überschwinger der Reg­ lerstufe für den Strom in der weiteren Wicklung in einen un­ kontrollierten (sogenannten "Latch up"-)Zustand gehen. Die­ ser unkontrollierte Zustand wird gemäß der europäischen Pa­ tentanmeldung durch Überwachung der Symmetrie der positiven und negativen Versorgungsspannung vermieden.

Es hat sich gezeigt, daß bei Stromsensoren, die nach dem Prinzip der wechselseitigen Sättigung arbeiten, eine maximale (primärseitige) Stromstärke existiert, oberhalb der das Aus­ gangssignal des Stromsensors keine dem Strom proportionale Meßgröße mehr darstellt. Insbesondere kann es vorkommen, daß das Ausgangssignal um einen bestimmten Betrag kleiner ist, als der bei optimaler Arbeitsweise zu erwartende Wert für das Ausgangssignal. Im praktischen Betrieb ist es bei derartigen Stromsensoren nicht möglich, zwischen sehr hohen Strömen und um einen bestimmten Betrag niedrigere Ströme im regulären Meßbereich zu unterscheiden. So ist insbesondere bei Strom­ sensoren mit selbstschwingendem Generator kein Unterschied zwischen der Pulsbreite eines sehr hohen Stroms, welcher bei­ spielsweise über 100 A liegt, und der Pulsbreite eines Stroms, der im Meßbereich liegt - beispielsweise von 1 mA bis 100 A -, erkennbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stromsensor der Eingangs genannten Gattung zu schaffen, der bei Über­ steuerung, also bei einem Strom, der oberhalb des durch den Kern vorgegebenen Meßbereichs liegt, keinen undefinierten Wert am Ausgang für das dem Strom proportionale Signal er­ zeugt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromsensor der Eingangs genannten Gattung zu schaffen, welcher ein zu­ sätzliches Ausgangssignal zur Verfügung stellt, mittels des­ sen eine Unterscheidung zwischen Übersteuerungsbereich und regulärem Meßbereich ermöglicht.

Die Erfindung betrifft daher einen Stromsensor mit einem Ma­ gnetkern, auf dem neben einer Primärwicklung für den zu mes­ senden Strom mindestens eine Sekundärwicklung vorhanden, vor­ zugsweise aufgewickelt, ist, wobei in die Sekundärwicklung ein sich periodisch ändernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Magneti­ sierungskennlinie gesättigt wird, und mindestens einem Aus­ gang, welcher ein für den zu messenden Strom charakteristi­ sches Ausgangssignal liefert, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß bei einem zu messenden Strom, der so hoch ist, daß dieser den Kern in die Sättigung treibt und der Stromsensor übersteuert ist, der Stromsensor an einem oder mehreren zu­ sätzlichen Ausgängen ein Signal zur Verfügung stellt, welcher die Übersteuerung des Stromsensors erkennbar macht.

Die Erfindung betrifft auch einen Stromsensor mit einem Ma­ gnetkern, auf dem neben einer Primärwicklung für den zu mes­ senden Strom, mindestens eine Sekundärwicklung aufgewickelt ist, wobei in die Sekundärwicklung ein sich periodisch än­ dernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Magnetisierungskennlinie ge­ sättigt wird, und mindestens einem Ausgang, welcher ein für den zu messenden Strom charakteristisches Ausgangssignal lie­ fert, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß bei einem zu messenden Strom, der so hoch ist, daß dieser den Kern in die Sättigung treibt und der Stromsensor übersteuert ist, der Stromsensor an einem oder mehreren Ausgängen, welche das für den zu messenden Strom charakteristische Ausgangssignal lie­ fern, bei Übersteuerung ein oder mehrere Signale erzeugt wer­ den, welche dem Maximalwert des Meßbereichs entsprechen.

Vorzugsweise ist das für den zu messenden Strom charakteri­ stische Signal ein Signal, welches eine zum zu messenden Strom proportionale Größe darstellt. Das für den zu messenden Strom charakteristische Signal, welches an einem Ausgang des Stromsensors anliegt, kann ein der zur messenden Größe pro­ portionaler Strom, eine der zur messenden Größe proportionale Spannung oder auch ein durch die Meßgröße pulsmoduliertes oder frequenzmoduliertes Strom- oder Spannungssignal sein.

Zur Erkennung des Zustandes der Übersteuerung wird bevorzugt eine sich bei Übersteuerung ergebende Frequenzerhöhung des periodisch sich ändernden Sekundärstroms oder eine mit dieser Stromänderung in Beziehung stehende Spannung zur Erkennung herangezogen.

Vorzugsweise stellt der Stromsensor an einem zusätzlichen Ausgang ein Signal zur Verfügung, welches die Übersteuerung des Stromsensors erkennbar macht. In diesem Fall liegt zu­ sätzlich am Ausgang, an dem im Meßbereich das für den Meß­ strom charakteristische Signal anliegt, bei Übersteuerung ein Signal an, welches dem Maximalwert des Meßbereichs des Strom­ sensors entspricht. Besonders bevorzugt wird daher ein im re­ gulären Meßbereich zum Primärstrom proportionales Ausgangs­ signal in einem elektronischem Bauelement, welches eine Spei­ cherwirkung hat, zwischengespeichert, wobei der Arbeitsbe­ reich des Speichers vom Überstromausgang gesteuert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer Auswerteschaltung (ohne Ansteuerelektronik für die Sekundärspule), die ein Si­ gnal zur Erkennung einer Frequenzüberschreitung mit zwei lo­ gischen Haltebausteinen zur Zeitmessung, in Abhängigkeit der Ladezeit der Kondensatoren C₁ und C₂, erzeugt,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Schal­ tungsanordnung für einen Stromsensor mit Erkennung einer Fre­ quenzüberschreitung am Ausgang Out II zur Anzeige des Über­ steuerungszustandes durch Einsatz von 4 D-Flipflops,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Schaltungs­ anordnung für einen Stromsensor, welcher im Vergleich zu Fig. 2 einen reduzierten Schaltungsaufwand aufweist,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung des erfindungs­ gemäßen Stromsensors,

Fig. 5 ein Beispiel für eine Ansteuerschaltung eines bekann­ ten Stromsensors ohne Übersteuerungserkennung und

Fig. 6 ein Diagramm mit Strom und Spannungsverläufen im Be­ trieb des Stromsensors.

Anhand von Fig. 4 wird nachfolgend die prinzipielle Funkti­ onsweise eines gattungsgemäßen Stromsensors mit wechselseiti­ ger Sättigung erläutert. Der zu messende Strom I₁ wird durch die Primärwicklung eines Ringkerns mit einer rechteckigen Hy­ stereseschleife 1 geleitet. Die Sekundärwicklung 2 ist mit dem Eingang und dem Ausgang eines invertierenden Verstärkers 3, welcher z. B. ein Schmitt-Trigger ist, angeschlossen. Zwi­ schen einer Seite der Sekundärwicklung und Masse ist ein Wi­ derstand R_s geschaltet. Liegt der Ausgang U_a des invertieren­ den Verstärkers 3 zunächst auf einem hohen Potential, so fließt durch die Sekundärwicklung 2 und den Widerstand R_S ein gemeinsamer Strom I_S. Der Ausgang U_a stellt gleichzeitig eine Ausgangsgröße dar, die zur Bestimmung des Primärstroms heran­ gezogen werden kann. Hierzu dient die Auswerteeinheit AE, welche eine Bestimmung der Pulsbreite von U_a vornimmt. Diese Pulsbreitenbestimmung kann durch Mittelwertbildung oder eine Zeitmessung erfolgen. Die Pulsbreite ist proportional zur Stromstärke in der Primärwicklung.

Der Strom- und Spannungsverlauf im Betrieb des Stromsensors wird mit Hilfe von Fig. 6 deutlich. Im linken Teil des Dia­ gramms von Fig. 6 ist der Verlauf ohne einen Primärstrom ge­ zeigt, im rechten Teil der Verlauf mit einem in der Primär­ wicklung fließenden Strom. Die Spannung U7 entspricht dem Verlauf der Spannung an U_a in den Fig. 4 und 5. Der Strom I8 ist der durch die Sekundärspule fließende Strom I_S. Wech­ selt U auf einen positiven Wert, so wird der Magnetkern 1 um­ magnetisiert. Währendessen fließt ein Strom, welcher im we­ sentlichen durch die Impedanz der Sekundärspule begrenzt wird. Geht nun der Kern bei anwachsendem Strom in die Sätti­ gung, sinkt die Impedanz schnell ab und der Strom steigt ra­ pide an. Ab einem von der Schaltung vorgebenen Grenzwert für den Strom schaltet der Differenzverstärker auf ein negatives Spannungspotential um. Dies führt zu einem Richtungswechsel des Stroms Is, so daß der Kern im Anschluß in entgegengesetze Richtung die Magnetisierungskennlinie durchläuft.

Durch den im Primärkreis fließenden Meßstrom wird die Magne­ tisierungskurve des Kerns auf der B(H)-Kurve je nach Vorzei­ chen auf der H-Achse nach links oder rechts verschoben. Der Strom- und Spannungsverlauf mit zusätzlichem Primärstrom ist im rechten Teil des Diagramms von Fig. 6 dargestellt. Je nach Betrag und Vorzeichen des zusätzlichen durch die Primärspule erzeugten H-Feldes wird der positive oder negative Sätti­ gungsbereich schneller angesteuert. Entsprechend ändert sich das Pulsbreitenverhältnis der am Ausgang abgegriffenen Span­ nung U_a.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der wechselseitigen Er­ regung des Kerns mit einem Differenzverstärker 4 und zwei NAND-Gattern 5, 6. Mittels der Widerstände R_a und R_b läßt sich der Umschaltschwellwert für die Spannung U_s dimensionie­ ren. Diese Anpassung kann notwendig sein, wenn Kernmateriali­ en mit unterschiedlichen Magnetisierungskennlinien eingesetzt werden.

Wird der Stromsensor gemäß den Fig. 4 und 5 übersteuert, so befindet sich das Feld H in einem Bereich, in dem der Kern im gesamten durchlaufenden H-Bereich sich in einem Sätti­ gungszustand. Der invertierende Verstärker 3 schaltet in die­ sem Fall aufgrund der sehr niedrigen Impedanz der Sekundär­ spule 2 sehr schnell zwischen zwei Spannungszuständen hin und her. Die Frequenz der in Fig. 6 dargestellten Spannungspulse steigt als Folge davon stark an. Der Stromsensor befindet sich bei einer derartigen Übersteuerung im sogenannten Latch- Zustand.

Die in Fig. 1 dargestellte Zusatzschaltung bildet gemeinsam mit dem in Fig. 5 dargestellten Schaltungsteil ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Stromsensor mit Latch-Erkennung. Das zur Auswertung durch die Schaltung AE (Fig. 4) im regulä­ ren Strombereich des Sensors herangezogene Signal liegt an Punkt Q_P an. Das mit umgekehrtem Vorzeichen dem Signal Q_P entsprechende Signal Q_N wird gemeinsam mit Q_P an den Schal­ tungsteil in Fig. 1 weitergeleitet. Einen wesentlichen Be­ standteil dieses Latch-Schaltungsteils bilden die beiden Latch-Bausteine der Bezeichnung "HC75", die beispielsweise von der Fa. Philips unter der Bezeichnung 74HC75 lieferbar sind. Die Ein- und Ausgänge der Latch-Bausteine sind miteinan­ der über Eingang D2 und Ausgang Q verbunden. Das aus dem Schaltungsteil in Fig. 5 stammende Signal Q_P wird dem ersten Latch Baustein an Eingang LE (Latch Enable) zugeführt. Des weiteren ist der Eingang des ersten Latch-Bausteins mit einem RC-Glied beschaltet, bestehend aus Widerstand R1, der an Klemme LE und D1 des ersten Latch-Bausteins angeschlossen ist, und Kondensator C1, welcher mit D1 und Masse verbunden ist. Parallel zu R1 ist eine Diode D1 angeordnet. In analoger Weise ist der Anschluß Q_N mit einem RC-Glied und einer Diode beschaltet, wobei Q_N wie bereits Q_P vom Schaltungsteil aus Fig. 5 stammt. Jeweils ein nichtinvertierender Ausgang Q der Latch-Bausteine ist auf den Eingang D2 des jeweils anderen Latch-Bausteins zurückgeführt. Zwei Dioden D3, D4, welche je­ weils an weiteren nichtinvertierenden Ausgängen Q der beiden Latch-Bausteine angeschlossen sind, bilden zusammen mit einem Widerstand R3 ein ODER-Gatter.

Wie bereits weiter oben dargestellt, schwingt die Schaltung im Übersteuerungsfall bei einer stark erhöhten Frequenz. Durch die Verschaltung der Latch-Bausteine 17 und 18 wird am Ende einer Halbwelle ein zeitverzögertes L-Potential abge­ fragt. Sofern ein zugehöriger Schwellwert bis dahin nicht überschritten ist, liegt eine zu kurze Pulsdauer vor. An Aus­ gang Out liegt in diesem Fall ein niedriges (low-) Potential an. Im regulären Betrieb liegt an Out ein positives (High-) Potential an. Somit wird durch den Ausgang Out ein Signal zur Verfügung gestellt, welches den Fall der Übersteuerung des Stromsensors anzeigt.

Die Schaltung in Fig. 1 läßt sich beispielsweise noch durch eine nicht dargestellte Zusatzschaltung erweitern, die einen Zusätzlichen Ausgang Out II zur Verfügung stellt, der auf dem Maximalwert des Übersteuerungsbereichs des Stromsensors ste­ henbleibt. Dies läßt sich realisieren, indem die pulsweiten­ modulierte Ausgangsspannung (Q_P, Q_N) über einen weiteren Latch-Baustein geführt wird, dessen Arbeitsbereich (LE) durch den Ausgang Out des Schaltungsteils in Fig. 1 gesteuert wird.

Das in Fig. 2 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel für einen Stromsensor mit Erkennung einer Frequenzüberschreitung wurde durch Einsatz von 4 D-Flipflops realisiert. Der zu mes­ sende Strom I1 fließt durch die Primärwicklung des Ringkerns 9. In der Sekundärwicklung fließt ein Strom mit wechselnder Polarität. Hierzu ist ein Ende der Sekundärwicklung mit einem Ausgang Q1 eines D-Flipflops über den Widerstand R1 verbun­ den, das andere Ende ist über den Widerstand R2 mit Q(Quer)1 verbunden. In der Schaltung sind zur Ansteuerung der Sekun­ därwicklung zwei D-Flipflops parallel geschaltet. Hierzu sind die Eingänge D1 und D2 der beiden Flipflops miteinander ver­ bunden. Zusätzlich ist Ausgang Q1 mit Q2 und Ausgang Q(quer)1 mit Q(quer)2 verbunden. Die Eingänge D1 und D2 sind über ei­ nen Kondensator C2 mit Masse verbunden. Die Abgriffe an der Sekundärspule werden auch einem logischen NAND-Gatter 10 der Bezeichnung 74HCT10 eingangsseitig zugeführt. Das eingesetzte NAND-Gatter besitzt drei Eingänge, von denen zwei mit der Spule verbunden sind. Der dritte Eingang ist über einen Wi­ derstand R3 mit dem Ausgang des NAND-Gatters 10 verbunden. Weiterhin ist der dritte Eingang über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters ist auf die 3 Eingänge eines weiteren NAND-Gatters gelegt, welches bau­ gleich mit dem ersten NAND-Gatter 10 ist. Der Ausgang des zweiten NAND-Gatters wird an die Anode der Diode D1 ange­ schlossen. Die Kathode von D1 ist über einen Kondensator C3 mit Masse verbunden. Parallel zu C3 ist ein Widerstand R4 an­ geschlossen. Die Anode von D1 wird auf Anschluß CP der 4 D- Flipflops gelegt. Ein geeigneter Baustein mit 4 D-Flipflops ist beispielsweise unter der Bezeichnung "74A0175" erhält­ lich. Die Kathode von D1 ist mit D0 eines dritten Flipflops gelegt. An diesem Flipflop wird an Ausgang Q(quer)0 das Aus­ gangssignal OutI zur Verfügung gestellt. Das vierte Flipflop des Bausteins 74AC175 ist stellt am Ausgang Q3 das Ausgangs­ signal OutII bereit. Der Eingang dieses Flipflops ist mit den Eingängen D1 und D2 verbunden. Ausgang Q(quer)3 des vierten Flipflops wird über Widerstand R5 an Eingang D3 zurückge­ führt.

Bei jedem Taktimpuls wird die der Kondensator C3 über die Di­ ode D1 aufgeladen und damit D0 auf ein hohes Potential ge­ setzt. Über R4 wird C3 wieder entladen und unterschreitet nach einer bestimmten Verzögerungszeit die Schwellenspannung am Eingang D0. Beim nächsten Taktimpuls wird dieser Wert übernommen. Wird nun bei Übersteuerung des Sensors die Fre­ quenz der Pulse zu groß, ist die Schwellspannung noch nicht überschritten und Q(quer)0 wechselt auf ein niedriges Poten­ tial, welches am Ausgang OutI anliegt.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Schal­ tungsanordnung für einen Stromsensor wird mit 2 getrennten D- Flipflops 12, 13 aus.

Das erste Ende der Sekundärwicklung 14 ist über Widerstand R1 mit dem Ausgang Q0 von Flipflop 12 verbunden, das zweite Ende ist über Widerstand R2 mit Q(Quer)0 von Flipflop 12 verbun­ den. In der Schaltung wird zur Ansteuerung der Sekundärwick­ lung im Gegensatz zur Schaltung in Fig. 2 keine Parallel­ schaltung von zwei D-Flipflops durchgeführt. Eingang D0 des Flipflops 12 und Eingang D1 eines zweiten Flipflops 13 sind gemeinsam über einen Kondensator C3 mit Masse verbunden. Die beiden Ausgänge der Sekundärwicklung werden einem NAND Gatter 14 mit drei Eingängen zugeführt. Einer der Eingänge des NAND-Gatters ist zusätzlich über einen Widerstand R3 mit dem Ausgang des NAND-Gatters 14 und über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters ist auf die 3 Eingänge eines weiteren NAND-Gatters 15 gelegt. Der Ausgang des NAND-Gatters 15 ist an die Anode der Diode D1 angeschlos­ sen. Die Kathode von D1 ist über einen Kondensator C2 mit Masse verbunden. Parallel zu C2 ist ein Widerstand R4 ange­ schlossen. Die Anode von D1 wird auf Anschluß CP des D- Flipflops 12 gelegt. Die Kathode von D1 ist im Gegensatz zur Schaltung von Fig. 2 nicht direkt mit einem Eingang eines Flipflops verbunden. Statt dessen existiert eine Verbindung der Kathode von D1 über ein drittes NAND-Gatter 16 mit ge­ brückten drei Eingängen an Eingang CP des Flipflops 13. An Flipflop 12 wird an Ausgang Q0 das Ausgangssignal OutI zur Verfügung gestellt. Das Flipflop 13 stellt am Ausgang Q1 das Ausgangssignal OutII bereit. Der Eingang D1 dieses Flipflops ist mit Eingang D0 des Flipflops 12 verbunden. Diese Verbun­ denen Anschlüsse sind über Kondensator C3 an Masse geführt. Ausgang Q(quer)0 von Flipflops 12 wird über Widerstand R5 an Eingang D1 des Flipflops 13 zurückgeführt.

Die Bauelemente D1, C2 und R4 bilden gemeinsam mit dem nach­ geschalteten Inverter 16 ein nachtriggerbaren Monoflop. Die Taktimpulse setzen das Monoflop. Fällt das Monoflop zurück, so wird das nachfolgend angeordnete D-Flipflop 13 getriggert. Sind die das Monoflop setzenden Taktimpulse zu hochfrequent, fällt das Monoflop nicht zurück und der Ausgang Q1 bleibt im Fall der Übersteuerung des Stromsensors auf dem letzten Wert stehen. Dieses Signal wird an OutII abgreifbar.

Eine weiteres nichtgezeichnetes Ausführungsbeispiel wird in diesem Absatz beschrieben. Die erfindungsgemäße Stromsensor­ schaltung läßt sich mit einem Zeit-Zählerbauelement realisie­ ren, in dem die Halbwellen des Ausgangssignals (Q_P, Q_N) abge­ tastet werden. Bei einer Unterschreitung einer bestimmten vorgegebenen Zeit für die Pulsbreite wird ein Signal für die Übersteuerung des Stromsensors an einen Ausgang abgegeben.

Claims (9)

1. Stromsensor mit einem Magnetkern, auf dem neben einer Pri­ märwicklung für den zu messenden Strom mindestens eine Sekun­ därwicklung vorhanden ist, wobei in die Sekundärwicklung ein sich periodisch ändernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Magnetisie­ rungskennlinie gesättigt wird, und mindestens einem Ausgang, welcher ein für den zu messenden Strom charakteristisches Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu messenden Strom, der so hoch ist, daß dieser den Kern in die Sättigung treibt und der Stromsensor über­ steuert ist, der Stromsensor an einem oder mehreren zusätzli­ chen Ausgängen ein Signal zur Verfügung stellt, welcher die Übersteuerung des Stromsensors erkennbar macht.

2. Stromsensor mit einem Magnetkern, auf dem neben einer Pri­ märwicklung für den zu messenden Strom, mindestens eine Se­ kundärwicklung aufgewickelt ist, wobei in die Sekundärwick­ lung ein sich periodisch ändernder Strom eingespeist wird und der Kern durch den Strom in mindestens eine Richtung der Ma­ gnetisierungskennlinie gesättigt wird, und mindestens einem Ausgang, welcher ein für den zu messenden Strom charakteri­ stisches Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu messenden Strom, der so hoch ist, daß dieser den Kern in die Sättigung treibt und der Stromsensor über­ steuert ist, der Stromsensor an einem oder mehreren Ausgän­ gen, welche das für den zu messenden Strom charakteristische Ausgangssignal liefern, (vorzugsweise an denen im Meßbereich das dem zu messenden Strom proportionale Signal anliegt,) bei Übersteuerung ein oder mehrere Signale erzeugt werden, welche dem Maximalwert des Meßbereichs entsprechen.

3. Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich bei Übersteuerung ergebende Frequenzerhöhung des periodisch sich ändernden Sekundärstroms oder eine mit dieser Stromänderung in Beziehung stehende Spannung zur Er­ kennung des Zustandes der Übersteuerung herangezogen wird.

4. Stromsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor an einem zusätzlichen Ausgang ein Signal zur Verfügung stellt, welches die Übersteuerung des Stromsen­ sors erkennbar macht und zusätzlich am Ausgang, an dem im Meßbereich das für den Meßstrom charakteristische Signal an­ liegt, bei Übersteuerung ein Signal anliegt, welches dem Ma­ ximalwert des Meßbereichs des Stromsensors entspricht. (Vorzugsweise wird daher das im regulärem Meßbereich dem Pri­ märstrom proportionale Ausgangssignal in einem Speicher zwi­ schengespeichert, wobei der Arbeitsbereich des Speichers vom Überstromausgang gesteuert wird.)

5. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine rechteckige Magnetisierungskennlinie auf­ weist.

6. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Stromänderung durch eine Schaltungsanord­ nung im Stromkreis der Sekundärspule hervorgerufen wird, die analog einem invertierendem Verstärker arbeitet.

7. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzerhöhung mit einer Schaltung abgefragt wird, die mindestens ein RC-Glied und mindestens einen Latch- Baustein aufweist.

8. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzerhöhung mit einer Schaltung abgefragt wird, die mindestens ein RC-Glied und mindestens ein Flipflop auf­ weist.

9. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzerhöhung mit einer Schaltung abgefragt wird, die ein Zeitzählerbauelement aufweist.