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LU503820B1 - Measuring device for contactless current measurement and method for its calibration - Google Patents

Measuring device for contactless current measurement and method for its calibration Download PDF

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Publication number
LU503820B1
LU503820B1 LU503820A LU503820A LU503820B1 LU 503820 B1 LU503820 B1 LU 503820B1 LU 503820 A LU503820 A LU 503820A LU 503820 A LU503820 A LU 503820A LU 503820 B1 LU503820 B1 LU 503820B1
Authority
LU
Luxembourg
Prior art keywords
conductor
values
magnetic field
variables
measuring
Prior art date
Application number
LU503820A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Stadtfelder
Tobias Noesselt
Christian Reinhold
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact Gmbh & Co filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co
Priority to LU503820A priority Critical patent/LU503820B1/en
Priority to PCT/EP2024/058183 priority patent/WO2024200483A1/en
Application granted granted Critical
Publication of LU503820B1 publication Critical patent/LU503820B1/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207Constructional details independent of the type of device used
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung sieht ein Messgerät (l, l') zum kontaktlosen Messen der Stromstärke eines Gleich-öder Wechselstroms vor, umfassend wenigstens ein erstes Gehäuseteil (10, 10'), welches durch seine Baufortn einen außerhalb des ersten Gehäuseteils (10, 10') angeordneten Messbereich definiert, sowie eine Mehrzahl Magnetfeldsensoren (101- 108, 10T-108'), welche an festen Positionen und in festen Orientierungen angeordnet sind, und eine Speichereinrichtung, in der Parameter der Magnetfeldsensoren (101-108, 101'-108') gespeichert sind. Das Messgerät (l, l') ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren (101-108, 101'-108') und in Abhängigkeit der gespeicherten Parameter einen Wert für die Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter (200, 200') fließenden elektrischen Stroms zu ermitteln, wenn sich der wenigstens eine Leiter (200, 200') in beliebiger Lage und Orientierung durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt. Ferner sieht die Erfindung ein Messsystem, sowie ein Verfahren zum Kalibrieren des Messgeräts vor.The invention provides a measuring device (l, l') for contactless measurement of the current intensity of a direct or alternating current, comprising at least a first housing part (10, 10'), which by its construction defines a measuring area arranged outside the first housing part (10, 10'), as well as a plurality of magnetic field sensors (101-108, 10T-108'), which are arranged at fixed positions and in fixed orientations, and a storage device in which parameters of the magnetic field sensors (101-108, 101'-108') are stored. The measuring device (l, l') is designed to determine a value for the current intensity of an electric current flowing through at least one conductor (200, 200') depending on the measured values of the magnetic field sensors (101-108, 101'-108') and depending on the stored parameters when the at least one conductor (200, 200') extends through the defined measuring range in any position and orientation. The invention also provides a measuring system and a method for calibrating the measuring device.

Description

Messgerät zur kontaktlosen Strommessung und Verfahren zu dessen KalibrierungMeasuring device for contactless current measurement and method for its calibration

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft allgemein eine kontaktlose Messung der Stromstärke eines in einem Leiter fließenden elektrischen Stroms, und insbesondere ein für diesen Zweck ausgebildetes Messgerät und ein Verfahren zum Kalibrieren eines solchen Messgeräts.The invention relates generally to a contactless measurement of the current intensity of an electric current flowing in a conductor, and in particular to a measuring device designed for this purpose and a method for calibrating such a measuring device.

Um den in einem Leiter fließenden Strom zu ermitteln, sind verschiedeneTo determine the current flowing in a conductor, various

Messverfahren bekannt. Beispielsweise kann der Spannungsabfall über einemMeasurement methods are known. For example, the voltage drop across a

Widerstand wie zum Beispiel einem Shunt-Widerstand ermittelt werden und mit dem bekannten Widerstandswert auf den fließenden Strom gemäß dem Ohm ‘schen Gesetz geschlossen werden. Darüber hinaus sind Strommessanordnungen mit einem ferromagnetischen Kern bekannt, die nach dem Transformator-Prinzip arbeiten. Dabei wird der Leiter mit dem zu messenden Strom durch einen Kern hindurchgeführt. DerResistance such as a shunt resistor can be determined and the flowing current can be determined using the known resistance value according to Ohm’s law. In addition, current measuring arrangements with a ferromagnetic core are known that work according to the transformer principle. The conductor with the current to be measured is passed through a core. The

Leiter mit dem zu messenden Strom bildet dabei den Primärleiter eines Transformators.The conductor with the current to be measured forms the primary conductor of a transformer.

Über eine Sekundärwicklung, die auf den Kern gewickelt wird, kann durch den durch einen an der Sekundärwicklung angeschlossenen, als Bürde bezeichneten Widerstand fließenden Strom auf den Primärstrom geschlossen werden. Der Sekundärstrom ist proportional zu dem Primärstrom und über das Windungsverhältnis zwischen derThe primary current can be determined via a secondary winding wound on the core by the current flowing through a resistor connected to the secondary winding, known as a burden. The secondary current is proportional to the primary current and is determined by the turns ratio between the

Sekundärwicklung und der Primärwicklung gegeben. Das Transformator-Prinzip ist jedoch in seiner Anwendung auf das Messen von Wechselströmen beschränkt.secondary winding and the primary winding. However, the transformer principle is limited in its application to measuring alternating currents.

Ferner ist es möglich, beispielsweise mittels Hall-Sensoren das durch einen Strom verursachte Magnetfeld zu messen und daraus auf den verursachenden Strom zu schließen. Auf diese Weise können Ströme, auch Gleichströme, kontaktlos gemessen werden. Insbesondere sind hierbei Verfahren bekannt, die keinen ferromagnetischenIt is also possible, for example, to use Hall sensors to measure the magnetic field caused by a current and use this to determine the current causing it. In this way, currents, including direct currents, can be measured without contact. In particular, methods are known that do not require a ferromagnetic

Kern zur Bündelung des magnetischen Feldes erfordern.core to focus the magnetic field.

Insbesondere kann eine Auswertung der magnetischen Feldstärke nach demIn particular, an evaluation of the magnetic field strength according to the

Ampère‘schen Gesetz erfolgen, wonach der gemessene Strom auf der Lösung einesAmpère’s law, according to which the measured current is based on the solution of a

Wegintegrals des magnetischen Feldes beruht. Dazu kann die Formel [,,, = $, Hds verwendet werden, wobei Im den zu messenden elektrischen Strom bezeichnet, S einen geschlossenen Weg im Raum beschreibt, der den Strom einschließt, und wobei H die vektorielle magnetische Feldstärke und ds das Differential des Integrationsweges bezeichnet. Wird die magnetische Flussdichte mit Hilfe von Sensoren punktuell in einerThe formula [,,, = $, Hds can be used for this, where Im is the electric current to be measured, S describes a closed path in space that encloses the current, and where H is the vectorial magnetic field strength and ds is the differential of the integration path. If the magnetic flux density is measured using sensors at specific points in a

Raumrichtung erfasst, ergibt sich als Approximation die Formel Ia = XE B;s;, wobei Ima den approximierten zu messenden Strom und po die Permeabilität desspatial direction, the approximation is the formula Ia = XE B;s;, where Ima is the approximate current to be measured and po is the permeability of the

Vakuums bezeichnen und i einen Zählindex, der von 1 bis N läuft, wobei N die Anzahl der Magnetfeldsensoren ist und B: die von dem i-ten Sensor erfasste magnetischevacuum and i is a counting index running from 1 to N, where N is the number of magnetic field sensors and B: the magnetic field detected by the i-th sensor.

Flussdichte in Richtung des Wegelements mit der Länge si ist. Die Wegelemente sı miissen dabei so angeordnet sein, dass sie einen geschlossenen Weg im Raum bilden, der den zu messenden Leiter einschließt. Die Approximation des Stroms ist dann exakt, wenn die Anzahl der Magnetfeldsensoren gegen unendlich strebt. Ist die Anzahl derFlux density in the direction of the path element with the length si. The path elements sı must be arranged in such a way that they form a closed path in space that encloses the conductor to be measured. The approximation of the current is exact when the number of magnetic field sensors tends towards infinity. If the number of

Sensoren endlich, kann sich ebenfalls eine exakte Lösung ergeben, wenn beispielsweise die Magnetfeldsensoren auf einer kreisfôrmigen Bahn äquidistant angeordnet und tangential zu ihr ausgerichtet sind und der zu messende Strom genau senkrecht durch die Fläche hindurchtritt, in der sich die Kreisbahn befindet und durch die der Strom exakt durch den Mittelpunkt der Kreisbahn hindurchtritt. Jedoch sind die Bedingungen für eine exakte Lösung in der Praxis meist nicht erfüllt.Finally, an exact solution can also be obtained if, for example, the magnetic field sensors are arranged equidistantly on a circular path and are aligned tangentially to it and the current to be measured passes exactly perpendicularly through the area in which the circular path is located and through which the current passes exactly through the center of the circular path. However, the conditions for an exact solution are usually not met in practice.

Messanordnungen, die das oben beschriebene Messprinzip auf Basis des Ampère‘schenMeasuring arrangements that use the measuring principle described above based on Ampère’s

Gesetzes verwenden, werden beispielsweise in EP 3 589 961 B1, US 11,150,272 B2,Act are described, for example, in EP 3 589 961 B1, US 11,150,272 B2,

EP 3 958 003 Al und EP3259603B1 beschrieben.EP 3 958 003 A1 and EP3259603B1.

Mechanismen zur Kompensation von störenden Magnetfeldern werden beispielsweise in US 11029342 B2 und US 2021/0231709 A1 beschrieben. In EP 3948310 A1 wird ferner eine Messanordnung beschrieben, die zu diesem Zweck eine Filtereinheit zumMechanisms for compensating for disturbing magnetic fields are described, for example, in US 11029342 B2 and US 2021/0231709 A1. EP 3948310 A1 also describes a measuring arrangement which, for this purpose, includes a filter unit for

Homogenisieren von externen Magnetfeldern umfasst, d.h. von Magnetfeldern, welche nicht durch den zu messenden elektrischen Strom hervorgerufen werden.Homogenization of external magnetic fields, i.e. magnetic fields that are not caused by the electrical current to be measured.

Um aufgrund eines von einem stromdurchflossenen Leiter erzeugten Magnetfeldes durch Messen des Magnetfeldes mittels Magnetfeldsensoren auf die Stromstärke des durch den Leiter fließenden elektrischen Stroms zu schließen, ohne das oben beschriebene Messprinzip auf Basis des Ampère‘schen Gesetzes zu verwenden, muss die Lage des stromdurchflossenen Leiters relativ zu den Magnetfeldsensoren bekannt sein.In order to determine the current intensity of the electric current flowing through a conductor based on a magnetic field generated by a current-carrying conductor by measuring the magnetic field using magnetic field sensors, without using the measuring principle based on Ampère's law described above, the position of the current-carrying conductor relative to the magnetic field sensors must be known.

Bei den beispielsweise in WO 2022030287 A1, EP 2821798 B1, EP 2921864 B1 undFor example, in WO 2022030287 A1, EP 2821798 B1, EP 2921864 B1 and

EP 3106884 B1 beschriebenen Messanordnungen ist zu diesem Zweck jeweils vorgesehen, den zu messenden elektrischen Leiter in einer vorgegebenen Position zu fixieren. In WO 2010/096344 A1 wird eine Strommessvorrichtung zur Messung einesIn the measuring arrangements described in EP 3106884 B1, the electrical conductor to be measured is fixed in a predetermined position. In WO 2010/096344 A1, a current measuring device for measuring a

Wechselstroms in einem Leiter beschrieben, in welcher eine Mehrzahl von Mess-Spulen vorgesehen sind, mittels derer die Lage des Leiters bestimmt wird.alternating current in a conductor, in which a plurality of measuring coils are provided, by means of which the position of the conductor is determined.

Aus EP 3761044 A1 ist ferner eine Strommessvorrichtung mit zwei Magnetfeld- sensoren bekannt, wobei aus den Messwerten der Magnetfeldsensoren auf dieFrom EP 3761044 A1 a current measuring device with two magnetic field sensors is also known, whereby the measured values of the magnetic field sensors are used to

Leiterposition und die Leiterorientierung und den zu messenden Strom geschlossen werden, wobei zu diesem Zweck aufwändige Triaxial-Magnetfeldsensoren eingesetzt werden, d.h. Magnetfeldsensoren, die das Magnetfeld in allen drei Raumachsen messen.Conductor position and orientation and the current to be measured can be determined using complex triaxial magnetic field sensors, i.e. magnetic field sensors that measure the magnetic field in all three spatial axes.

Ein Messfehler ergibt sich bei dem in EP 3761044 A1 beschriebenen Verfahren nachteilig daraus, dass bei der Berechnung angenommen wird, dass sich die durch den jeweiligen Triaxial-Sensor in den drei Raumrichtungen erfassten Komponenten desA measurement error in the method described in EP 3761044 A1 results from the fact that the calculation assumes that the components of the

Magnetfeldes auf einen identischen Raumpunkt beziehen, wobei dies konstruktions- bedingt nur näherungsweise der Fall ist, da ein Triaxial-Sensor aus getrennten, räumlich benachbarten Sensoren für die jeweilige Raumrichtung aufgebaut ist.magnetic field to an identical point in space, although this is only approximately the case due to the design, since a triaxial sensor is constructed from separate, spatially adjacent sensors for the respective spatial direction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Stromstärke eines durch einen Leiter fließenden elektrischen Stroms auf vereinfachte und/oder verbesserte Weise ermittelt werden kann, wobei insbesondere ein kontaktloses Messen sowohl von Gleich- als auch von Wechselströmen ermöglichet werden soll, und wobei insbesondere ein entsprechendes Messgerät vorgeschlagen werden soll, welches für eineThe invention is based on the object of showing a way in which the current intensity of an electric current flowing through a conductor can be determined in a simplified and/or improved manner, whereby in particular a contactless measurement of both direct and alternating currents is to be made possible, and whereby in particular a corresponding measuring device is to be proposed which is suitable for a

Nachrüstung, d.h. für ein Retrofit, an bestehenden Leitungen für unterschiedlicheRetrofitting, i.e. for a retrofit, of existing lines for different

Leitungsquerschnitte geeignet ist, und das auf eine Verwendung eines ferromagnetischen Kerns verzichtet.cable cross-sections and does not require the use of a ferromagnetic core.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.This problem is solved by the features of the independent claims.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, wobei die angegebenen Merkmale und Vorteile im Wesentlichen für alle unabhängigen Ansprüche gelten können.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, wherein the specified features and advantages can essentially apply to all independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist dementsprechend ein Messgerät zum kontaktlosen Messen der Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Gleich-oder Wechselstroms vorgesehen, wobei das Messgerät wenigstens ein erstes Gehäuseteil umfasst, welches durch seine Bauform einen außerhalb des erstenAccording to a first aspect of the invention, a measuring device is provided for contactless measurement of the current intensity of an electrical direct or alternating current flowing through at least one conductor, wherein the measuring device comprises at least a first housing part, which due to its design has a

Gehäuseteils angeordneten Messbereich definiert, sowie eine Mess-Anordnung mit einer Mehrzahl Magnetfeldsensoren, welche an festen Positionen und in festenHousing part arranged measuring range defined, as well as a measuring arrangement with a plurality of magnetic field sensors, which are arranged at fixed positions and in fixed

Orientierungen relativ zu dem definierten Messbereich angeordnet sind.orientations relative to the defined measuring range.

Ferner umfasst das Messgerät eine Speichereinrichtung, in der Parameter derFurthermore, the measuring device comprises a storage device in which parameters of the

Magnetfeldsensoren gespeichert sind, wobei die Parameter Informationen zu denMagnetic field sensors are stored, whereby the parameters provide information about the

Positionen, zu den Orientierungen und zu messtechnischen Eigenschaften derPositions, orientations and metrological properties of the

Magnetfeldsensoren umfassen, sowie eine mit den Magnetfeldsensoren und derMagnetic field sensors, as well as a connection to the magnetic field sensors and the

Speichereinrichtung verbundene Verarbeitungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, inProcessing unit connected to the storage device, which is designed to

Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren und in Abhängigkeit der in derDependence of the measured values of the magnetic field sensors and in dependence of the

Speichereinrichtung gespeicherten Parameter einen Wert für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms zu ermitteln, wenn sich der wenigstens eine Leiter in beliebiger Lage und Orientierung durch den definiertento determine a value for the current intensity of the electric current flowing through the at least one conductor when the at least one conductor moves in any position and orientation through the defined

Messbereich hindurch erstreckt.extends through the measuring range.

Um sicherzustellen, dass ein zu messender Leiter während einer Strommessung innerhalb des definierten Messbereichs verbleibt, umfasst das Messgerät eineTo ensure that a conductor to be measured remains within the defined measuring range during a current measurement, the measuring device includes a

Rückhalteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zusammen mit dem ersten Gehäuseteil eine öffen- und schließbare Leiterdurchführung zu bilden, wobei dieRetaining device which is designed to form an openable and closable conductor feedthrough together with the first housing part, wherein the

Rückhalteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sich ein in die Leiterdurchführung eingebrachter Leiter durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt.The retaining device is designed such that a conductor inserted into the conductor feedthrough extends through the defined measuring area.

Zur Ausgabe von durch die Verarbeitungseinheit ermittelten Werten weist das 5 Messgerät wenigstens eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben des ermittelten Wertes für die Stromstärke und/oder eines aus dem ermittelten Wert der Stromstärke abgeleiteten Wertes auf.In order to output values determined by the processing unit, the measuring device has at least one output interface for outputting the determined value for the current intensity and/or a value derived from the determined value of the current intensity.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Messsystem vorgesehen, welches wenigstens zwei oben beschriebene Messgeräte umfasst, die zum Austausch vonAccording to a second aspect of the invention, a measuring system is provided which comprises at least two measuring devices as described above, which are used for exchanging

Messdaten kommunikativ miteinander verbunden sind.Measurement data are communicatively linked.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines oben beschriebenen Messgeräts vorgesehen, wobei das Kalibrierungsverfahren vorsieht, wenigstens einen Kalibrierungs-Leiter, durch den ein Strom vorgebbarer Stromstärke fließt, nacheinander in unterschiedlichen Anordnungen in den definierten Messbereich einzubringen, und für jede Anordnung jeweils die folgenden Schritte auszuführen:According to a third aspect of the invention, a method for calibrating a measuring device described above is provided, wherein the calibration method provides for at least one calibration conductor, through which a current of predeterminable current intensity flows, to be introduced into the defined measuring range in different arrangements one after the other, and for each arrangement the following steps are carried out:

A) Messen durch jeden der Magnetfeldsensoren der Mess-Anordnung, jeweils einesA) Measuring by each of the magnetic field sensors of the measuring arrangement, one

Wertes für die magnetische Flussdichte entlang wenigstens einer Raumrichtung am Ort des jeweiligen Magnetfeldsensors,value for the magnetic flux density along at least one spatial direction at the location of the respective magnetic field sensor,

B) Festlegen der Werte für eine Mehrzahl von Sensor-Variablen und Kalibrierungs-B) Setting the values for a number of sensor variables and calibration

Leiter-Variablen auf jeweilige Startwerte, wobei die Sensor-Variablen Parameter derLadder variables to respective starting values, whereby the sensor variables are parameters of the

Mehrzahl von Magnetfeldsensoren repräsentieren, umfassend insbesondere die Position, die Orientierung und/oder messtechnische Eigenschaften des jeweiligenA plurality of magnetic field sensors, including in particular the position, orientation and/or metrological properties of the respective

Magnetfeldsensors, und wobei die Kalibrierungs-Leiter-Variablen Variablen umfassen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters relativ zu der Mess-Anordnung repräsentieren,magnetic field sensor, and wherein the calibration conductor variables comprise variables representing the position and orientation of the at least one calibration conductor relative to the measuring arrangement,

C) Berechnen von erwarteten Werten für die von den Magnetfeldsensoren gemessenenC) Calculating expected values for the magnetic field measured by the

Werte in Abhängigkeit der Werte der Mehrzahl von Sensor-Variablen undValues depending on the values of the majority of sensor variables and

Kalibrierungs-Leiter-Variablen,calibration ladder variables,

D) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren zweiten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt C) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte,D) Determining a value of a predeterminable second quality function depending on the values calculated in step C) and the values measured in step A),

E) solange ein vorgebbares zweites Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren der Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren zweiten Optimierungs-Algorithmus und Wiederholen der Schritte C) und D),E) as long as a predeterminable second termination criterion is not yet met, varying the values of the calibration ladder variables depending on a predeterminable second optimization algorithm and repeating steps C) and D),

F) bei Erfüllen des zweiten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Kalibrierungs-F) if the second termination criterion is met, saving the values of the calibration

Leiter-Variablen,ladder variables,

G) Berechnen von erwarteten Werten für die von den Magnetfeldsensoren gemessenenG) Calculating expected values for the magnetic field measured by the

Werte in Abhängigkeit der Werte der Sensor-Variablen und der gespeichertenValues depending on the values of the sensor variables and the stored

Kalibrierungs-Leiter-Variablen,calibration ladder variables,

H) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren dritten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt G) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte,H) Determining a value of a predeterminable third quality function depending on the values calculated in step G) and the values measured in step A),

I) solange ein vorgebbares drittes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren derI) as long as a predefined third termination criterion is not yet met, varying the

Werte der Sensor- Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren dritten Optimierungs-Values of the sensor variables depending on a predefined third optimization

Algorithmus und Wiederholen der Schritte G) und H),algorithm and repeating steps G) and H),

J) bei Erfüllen des dritten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Sensor-J) if the third termination criterion is met, saving the values of the sensor

Variablen,Variables,

K) solange ein vorgebbares viertes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Wiederholen der Schritte C) bis J) mit den gespeicherten Werten der Sensor-Variablen undK) as long as a predefined fourth termination criterion is not yet met, repeat steps C) to J) with the stored values of the sensor variables and

Kalibrierungs-Leiter-Variablen als Startwerte,Calibration ladder variables as starting values,

L) bei Erfüllen des vierten Abbruchkriteriums, Speichern der gespeicherten Werte derL) if the fourth termination criterion is met, saving the stored values of the

Sensor-Variablen als Parameter der Magnetfeldsensoren in der Speichereinrichtung desSensor variables as parameters of the magnetic field sensors in the storage device of the

Messgeräts.measuring device.

Mit Hilfe des beschriebenen Kalibrierverfahrens können die Parameter derUsing the described calibration procedure, the parameters of the

Magnetfeldsensoren mit einer sehr hohen Genauigkeit ermittelt und in derMagnetic field sensors with a very high accuracy and in the

Speichereirichtung des Messgerätes gespeichert werden, so dass vorteilhaft auch dasThe data can be stored in the measuring device’s memory, so that the

Ermitteln eines Wertes für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms durch die Verarbeitungseinheit, welches inDetermining a value for the current intensity of the electrical current flowing through the at least one conductor by the processing unit, which

Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren und in Abhängigkeit der in derDependence of the measured values of the magnetic field sensors and in dependence of the

Speichereinrichtung gespeicherten Parameter erfolgt, mit einer hohen Genauigkeit ermôglicht wird.The parameters stored in the memory device can be read with a high degree of accuracy.

Da sich der wenigstens eine Leiter bei der Messung in beliebiger Lage und Orientierung durch den definierten Messbereich hindurch erstrecken kann, kann das Messgerät vorteilhaft für Leiter mit unterschiedlichen Querschnitten eingesetzt werden.Since the at least one conductor can extend through the defined measuring range in any position and orientation during the measurement, the measuring device can be advantageously used for conductors with different cross-sections.

Das Gerät ermöglicht vorteilhaft eine kontaktlose Messung von AC- und DC-Strömen mit Hilfe von Magnetfeldsensoren ohne Verwendung eines ferromagnetischen Kerns und ist durch seinen Aufbau ferner vorteilhaft in der Lage, im Sinne eines Retrofit um bestehende Stromleitungen montiert zu werden, ohne dass dafür die Leitung in derThe device advantageously enables contactless measurement of AC and DC currents using magnetic field sensors without using a ferromagnetic core and, due to its design, is also advantageously able to be mounted around existing power lines in the sense of a retrofit without the line having to be

Messöffnung fixiert werden muss. Durch zusätzliche Messung der zwischen dem Leiter und einem Bezugspotential anliegenden Spannung kann ferner vorzugsweise eineBy additionally measuring the voltage between the conductor and a reference potential, it is also possible to

Leistungsmessung erfolgen, wobei durch das Verbinden mehrerer Geräte zudem einePerformance measurement can be carried out, whereby by connecting several devices a

Mehrphasenmessung ermöglicht wird.Multiphase measurement is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. They show:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugtenFigure 1 is a schematic representation of a first preferred

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgeräts in perspektivischer Ansicht,Embodiment of a measuring device according to the invention in perspective view,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Messgeräts,Figure 2 is a schematic side view of the measuring device shown in Fig. 1,

Figur 3 eine schematische Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Messgeräts,Figure 3 is a schematic front view of the measuring device shown in Fig. 1,

Figur 4 eine schematische Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Messgeräts, mit teilweise geöffnetem Gehäuse zur Darstellung einer im Gehäuse angeordneten Mess-Anordnung,Figure 4 is a schematic front view of the measuring device shown in Fig. 1, with the housing partially opened to show a measuring arrangement arranged in the housing,

Figur 5 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugtenFigure 5 is a schematic representation of a second preferred

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgeräts in perspektivischer Ansicht,Embodiment of a measuring device according to the invention in perspective view,

Figur 6 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaftenFigure 6 is a schematic representation of another exemplary

Ausführungsform einer Mess-Anordnung in perspektivischer Ansicht,Embodiment of a measuring arrangement in perspective view,

Figur 7 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Messkette des in Figur 1 dargestellten Messgeräts,Figure 7 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of a measuring chain of the measuring device shown in Figure 1,

Figur 8 ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm von Schritten zurFigure 8 is an exemplary schematic flow diagram of steps for

Ermittlung der Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms durch das Messgerät,Determination of the current intensity of an electric current flowing through at least one conductor by the measuring device,

Figur 9 ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm von Schritten einer bevorzugten Ausführungsform eines Kalibrierungsverfahrens zurFigure 9 is an exemplary schematic flow diagram of steps of a preferred embodiment of a calibration method for

Ermittlung von Parametern bezüglich in dem Messgerät angeordneterDetermination of parameters relating to the measuring device

Magnetfeldsensoren,magnetic field sensors,

Figur 10 schematisch eine beispielhafte Kalibrieranordnung zur Durchführung des in Figur 9 dargestellten Kalibrierverfahrens in Draufsicht, undFigure 10 shows schematically an exemplary calibration arrangement for carrying out the calibration method shown in Figure 9 in plan view, and

Figur 11 schematisch eine beispielhafte Schaltungsanordnung zur selektivenFigure 11 schematically shows an exemplary circuit arrangement for selective

Auswahl stromführender Kalibrierleiter der in Figur 10 dargestelltenSelection of current-carrying calibration conductors of the type shown in Figure 10

Kalibrieranordnung.calibration arrangement.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgeräts 1 in perspektivischer Ansicht. Das Messgerät 1 ist zum kontaktlosen Messen der Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter 200 fließenden elektrischen Gleich-oder Wechselstroms ausgebildet und umfasst wenigstens ein erstes Gehäuseteil, welches durch seine Bauform einen außerhalb des erstenFig. 1 shows a schematic representation of a first preferred embodiment of a measuring device 1 according to the invention in a perspective view. The measuring device 1 is designed for contactless measurement of the current intensity of an electrical direct or alternating current flowing through at least one conductor 200 and comprises at least a first housing part, which due to its design has a

Gehäuseteils angeordneten Messbereich definiert, wobei im dargestelltenThe measuring range is defined by the housing part, whereby in the illustrated

Ausführungsbeispiel das erste Gehäuseteil durch das Gehäuseteil 10 gebildet wird.embodiment, the first housing part is formed by the housing part 10.

Durch die U-Form des Gehäuseteils 10 wird der Messbereich definiert, wobei der Leiter 200 in Fig. 1 innerhalb dieses Messbereichs positioniert ist.The U-shape of the housing part 10 defines the measuring range, with the conductor 200 in Fig. 1 being positioned within this measuring range.

Das Messgerät 1 umfasst ferner eine Mess-Anordnung mit einer MehrzahlThe measuring device 1 further comprises a measuring arrangement with a plurality

Magnetfeldsensoren, welche an festen Positionen und in festen Orientierungen relativ zu dem definierten Messbereich angeordnet sind, wobei diese Mess-Anordnung zumMagnetic field sensors which are arranged at fixed positions and in fixed orientations relative to the defined measuring range, whereby this measuring arrangement is

Schutz der Bauteile vorteilhaft innerhalb des Gehäuseteils 10 angeordnet ist und daher in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Mess-Anordnung ist aber beispielsweise in Fig. 4 gezeigt.Protection of the components is advantageously arranged within the housing part 10 and is therefore not shown in Fig. 1. The measuring arrangement is shown, for example, in Fig. 4.

Um sicherzustellen, dass ein zu messender Leiter 200 während einer Strommessung innerhalb des definierten Messbereichs verbleibt, umfasst das Messgerät 1 eineTo ensure that a conductor 200 to be measured remains within the defined measuring range during a current measurement, the measuring device 1 comprises a

Rückhalteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zusammen mit dem ersten Gehäuseteil 10 eine öffen- und schließbare Leiterdurchführung zu bilden, wobei dieRetaining device which is designed to form an openable and closable conductor feedthrough together with the first housing part 10, wherein the

Rückhalteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass ein in die Leiterdurchführung eingebrachter Leiter innerhalb des definierten Messbereichs verbleibt, wenn dieRetaining device is designed in such a way that a conductor inserted into the conductor bushing remains within the defined measuring range when the

Leiterdurchführung geschlossen ist.conductor feedthrough is closed.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückhalteeinrichtung als ein beweglich am ersten Gehäuseteil 10 befestigter Rückhaltebügel 20 ausgebildet, welcher mittels mit Hilfe eines Drehgelenks 22 drehbar ist. Verschiedene andereIn the embodiment shown in Fig. 1, the retaining device is designed as a retaining bracket 20 which is movably attached to the first housing part 10 and which can be rotated by means of a swivel joint 22. Various other

Ausgestaltungen eines Rückhaltebügels und verschiedene andere Arten einer beweglichen Befestigung sind denkbar. Beispielsweise könnte auch eine schiebbareDesigns of a restraint bar and various other types of movable fastening are conceivable. For example, a sliding

Rückhalteeinrichtung vorgesehen sein. Auch kann die Rückhalteeinrichtung vorteilhaft durch einen Kabelbinder, ein Gummiband oder eine Lasche mit aufgebrachtenThe restraint device can also be advantageously provided by a cable tie, a rubber band or a strap with applied

Rasthaken gebildet sein, die jeweils dazu ausgebildet und/oder angeordnet sind, die durch die U-Form des ersten Gehäuseteils 10 gebildete Öffnung zu verschließen.Latching hooks may be formed, each of which is designed and/or arranged to close the opening formed by the U-shape of the first housing part 10.

Es ist wichtig anzumerken, dass die Rückhalteeinrichtung nicht dazu ausgebildet ist, den zu messenden Leiter mechanisch zu fixieren.It is important to note that the retaining device is not designed to mechanically fix the conductor to be measured.

Das Messgerät 1 umfasst ferner wenigstens eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben des ermittelten Wertes für die Stromstärke und/oder eines aus dem ermittelten Wert derThe measuring device 1 further comprises at least one output interface for outputting the determined value for the current intensity and/or a value derived from the determined value of the

Stromstärke abgeleiteten Wertes. Das in Fig. 1 dargestellte Messgerät | umfasst zumThe measuring device shown in Fig. 1 | comprises

Ausgeben von Werten beispielsweise eine Benutzerschnittstelle 50 und eineOutputting values, for example, a user interface 50 and a

Kommunikationsschnittstelle 30. Ferner ist das Messgerät 1 vorteilhaft zur Messung einer elektrischen Spannung ausgebildet, wobei das Messgerät 1 zu diesem Zweck insbesondere Eingangsanschlüsse 40 zur Spannungsmessung aufweist.Communication interface 30. Furthermore, the measuring device 1 is advantageously designed to measure an electrical voltage, wherein the measuring device 1 has, for this purpose, in particular input connections 40 for voltage measurement.

Die Kommunikationsschnittstelle 30 kann insbesondere zur Kommunikation mit wenigstens einem weiteren, insbesondere gleichartigen Messgerät, dienen, wobei dasThe communication interface 30 can in particular serve for communication with at least one further, in particular similar measuring device, wherein the

Messgerät 1 insbesondere dazu ausgebildet ist, mit dem wenigstens einen weiterenMeasuring device 1 is particularly designed to be connected to the at least one further

Messgerät Messdaten auszutauschen, wobei die Messdaten insbesondere zu in denMeasuring device to exchange measurement data, whereby the measurement data in particular to

Messdaten enthaltenen Messwerten jeweils einen zugeordneten Zeitstempel umfassen, der angibt, zu welchem Zeitpunkt die Messwerte ermittelt wurden.The measured values contained in the measurement data each include an associated timestamp that indicates the point in time at which the measured values were determined.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Messgerät 1 zudem vorzugsweise dazu ausgebildet, über die Kommunikationsschnittstelle 30 mit einerIn the embodiment shown in Fig. 1, the measuring device 1 is also preferably designed to communicate via the communication interface 30 with a

Betriebsspannung versorgt zu werden.to be supplied with operating voltage.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Messgerät 1 zudem zurIn the embodiment shown in Fig. 1, the measuring device 1 is also designed to

Montage auf einer beispielsweise als Hutschiene ausgebildeten Tragschiene 90 ausgebildet, wobei zu diesem Zweck vorteilhaft entsprechend angepassteMounting on a mounting rail 90, for example designed as a top hat rail, whereby for this purpose appropriately adapted

Hutschienenträger 91 vorgesehen sein können.DIN rail carrier 91 can be provided.

Vorteilhaft kann das Messgerät als Messumformer ausgebildet sein, wobei dasAdvantageously, the measuring device can be designed as a measuring transducer, whereby the

Messgerät in diesem Fall vorzugsweise zum Ermitteln eines Wertes für eine elektrischeMeasuring device in this case preferably for determining a value for an electrical

Leistung und/oder eines Wertes für eine elektrische Energie in Abhängigkeit wenigstens eines ermittelten Wertes für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms und/oder in Abhängigkeit wenigstens eines Wertes einer gemessenen elektrischen Spannung und/oder in Abhängigkeit von über die wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle empfangenen Messdaten ausgebildet ist.Power and/or a value for an electrical energy as a function of at least one determined value for the current intensity of the electrical current flowing through the at least one conductor and/or as a function of at least one value of a measured electrical voltage and/or as a function of measurement data received via the at least one communication interface.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Messgeräts 1 ist dieses dazu ausgebildet, zum Ermitteln der Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter 200 fließenden elektrischen Stroms die Lage und Orientierung des Leiters in Abhängigkeit derIn an advantageous embodiment of the measuring device 1, the latter is designed to determine the current intensity of an electric current flowing through at least one conductor 200 by determining the position and orientation of the conductor as a function of the

Messwerte der Magnetfeldsensoren zu ermitteln, wobei die Lage und Orientierung desTo determine the measured values of the magnetic field sensors, whereby the position and orientation of the

Leiters beispielsweise durch die in Fig. 1 dargestellten Verschiebungen xs und ys in x- bzw. y-Richtung relativ zum Mittelpunkt des Messbereichs und die Winkel 201 und 202 definiert sein kann. Im dargestellten Beispiel gibt der Winkel 201 den Richtungswinkel des Leiters 200 in der x-z-Ebene und der Winkel 202 den Richtungswinkel des Leiters 200 in der y-z-Ebene an. In der in Fig. 2 dargestellten Seitenansicht ist nochmals derConductor can be defined, for example, by the displacements xs and ys shown in Fig. 1 in the x- and y-direction relative to the center of the measuring range and the angles 201 and 202. In the example shown, the angle 201 indicates the direction angle of the conductor 200 in the x-z plane and the angle 202 indicates the direction angle of the conductor 200 in the y-z plane. In the side view shown in Fig. 2, the

Winkel 202 dargestellt. Alternativ könnten auch andere Winkel herangezogen werden, wie zum Beispiel der Richtungswinkel 203 in der x-y-Ebene, welcher beispielhaft inAngle 202 is shown. Alternatively, other angles could be used, such as the direction angle 203 in the x-y plane, which is shown as an example in

Fig. 3 dargestellt ist.Fig. 3 is shown.

Fig. 4 zeigt eine schematische Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Messgeräts 1, mit teilweise geöffnetem Gehäuse zur Darstellung einer im Gehäuse angeordnetenFig. 4 shows a schematic front view of the measuring device 1 shown in Fig. 1, with the housing partially opened to show a

Mess-Anordnung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Messgerät 1 eineMeasuring arrangement. In the illustrated embodiment, the measuring device 1 comprises a

Mess-Anordnung mit einer Mehrzahl Magnetfeldsensoren 101°-108°, welche an festenMeasuring arrangement with a plurality of magnetic field sensors 101°-108°, which are mounted on fixed

Positionen und in festen Orientierungen relativ zu dem definierten Messbereich angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Mehrzahl Magnetfeldsensoren 101‘-108‘ an festen Positionen und in festen Orientierungen auf einem innerhalb des erstenPositions and in fixed orientations relative to the defined measuring range. Preferably, the plurality of magnetic field sensors 101'-108' are arranged at fixed positions and in fixed orientations on a within the first

Gehäuseteils 10 angeordneten starren Träger 110° angeordnet, welcher vorteilhaft alsHousing part 10 arranged rigid support 110°, which advantageously serves as

Leiterplatte ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Leiterplatte durch eine in derThe printed circuit board preferably has a

Leiterplatte vorgesehene Aussparung eine U-Form auf, wobei durch die Aussparung zwei Leiterplatten-Arme gebildet werden, zwischen denen der durch die Bauform desThe recess provided in the circuit board has a U-shape, whereby the recess forms two circuit board arms, between which the

Gehäuseteils 10 definierte Messbereich liegt, und wobei auf jedem der zweiHousing part 10 defined measuring range, and wherein on each of the two

Leiterplatten-Arme wenigstens einer der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren 101°-108° angeordnet ist.Circuit board arms of at least one of the plurality of magnetic field sensors are arranged 101°-108°.

In einer Speichereinrichtung des Messgeräts sind Parameter der Magnetfeldsensoren 101°-108°gespeichert, wobei die Parameter Informationen zu den Positionen, zu denParameters of the magnetic field sensors 101°-108° are stored in a memory device of the measuring device, whereby the parameters contain information on the positions, the

Orientierungen und zu messtechnischen Eigenschaften der Magnetfeldsensoren 101‘- 108‘ umfassen.Orientations and metrological properties of the magnetic field sensors 101‘- 108‘.

Ferner umfasst das Messgerät 1 eine mit den Magnetfeldsensoren 101‘-108° und derFurthermore, the measuring device 1 comprises a magnetic field sensor 101‘-108° and the

Speichereinrichtung verbundene Verarbeitungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, inProcessing unit connected to the storage device, which is designed to

Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren und in Abhängigkeit der in derDependence of the measured values of the magnetic field sensors and in dependence of the

Speichereinrichtung gespeicherten Parameter einen Wert für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter 200 fließenden elektrischen Stroms zu ermitteln, wenn sich der wenigstens eine Leiter 200 in beliebiger Lage und Orientierung durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt. Als Verarbeitungseinheit ist vorzugsweise ein Mikrocontroller 130 vorgesehen, wobei dieser die Speichereinrichtung umfassen kann. Alternativ kann auch eine, in Fig. 4 nicht dargestellte, separateThe method is used to determine a value for the current intensity of the electric current flowing through the at least one conductor 200 from the parameters stored in the memory device when the at least one conductor 200 extends through the defined measuring range in any position and orientation. A microcontroller 130 is preferably provided as the processing unit, and this can include the memory device. Alternatively, a separate

Speichereinrichtung vorgesehen sein.storage device must be provided.

Fig. 4 zeigt ferner einen Spannungsmesseingang 150, welcher mit den Anschlüssen 40 zur Spannungsmessung verbunden ist, sowie einen Analog- zu Digitalumsetzer 120 und eine Ausgabeeinheit 140, welche insbesondere mit einer Ausgabeschnittstelle verbindbar ist.Fig. 4 also shows a voltage measurement input 150, which is connected to the terminals 40 for voltage measurement, as well as an analog to digital converter 120 and an output unit 140, which can be connected in particular to an output interface.

In Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einesFigure 5 shows a schematic representation of an alternative embodiment of a

Messgeräts 1‘ in perspektivischer Ansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform ist dieMeasuring device 1' is shown in perspective view. In this embodiment, the

Rückhalteeinrichtung als ein mit einem ersten Gehäuseteil 10‘ lösbar verbindbares zweites Gehäuseteil 20° ausgebildet, wobei insbesondere das erste und zweiteRetaining device is designed as a second housing part 20° which can be detachably connected to a first housing part 10', wherein in particular the first and second

Gehäuseteil 10° und 20° jeweils zueinander komplementär ausgebildete Rastelemente 11° bzw. 21° aufweisen. Alternativ könnte auch eine andere geeignete Art einer lösbarenHousing part 10° and 20° each have complementary locking elements 11° and 21° respectively. Alternatively, another suitable type of detachable

Verbindung vorgesehen sein, wie zum Beispiel eine Verschraubung, bei der das erste und zweite Gehäuseteil 10° und 20° mittels einer Schraubverbindung verbindbar sind.A connection may be provided, such as a screw connection, in which the first and second housing parts can be connected at 10° and 20° by means of a screw connection.

Ähnlich dem oben beschriebenen Messgerät 1 weist das in Fig. 5 dargestellteSimilar to the measuring device 1 described above, the one shown in Fig. 5

Messgerät 1° eine Kommunikationsschnittstelle 30‘, Eingangsanschliisse 40 zurMeasuring device 1° a communication interface 30‘, input connections 40 for

Spannungsmessung und eine Benutzerschnittstelle 50 auf. Ferner sind bei demVoltage measurement and a user interface 50. Furthermore, the

Messgerät 1° ein Anschluss 70 zum Anschließen einer Spannungsversorgung, sowieMeasuring device 1° a connection 70 for connecting a power supply, as well as

Anzeige- und/oder Bedienelemente 60 vorgesehen.Display and/or control elements 60 are provided.

In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind das erste und zweite Gehäuseteil 10° und 20° dazu ausgebildet, eine öffen- und schließbare Leiterdurchführung zu bilden.In the embodiment shown in Fig. 5, the first and second housing parts 10° and 20° are designed to form an openable and closable conductor feedthrough.

Analog zu dem oben beschriebenen Messgerät 1 umfasst auch das Messgerät 1° eine mitAnalogous to the measuring device 1 described above, the measuring device 1° also includes a

Magnetfeldsensoren und einer Speichereinrichtung verbundene Verarbeitungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren und in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung gespeicherten Parameter einen Wert für die Stromstärke des durch wenigstens einen Leiter 200° fließenden elektrischenA processing unit connected to magnetic field sensors and a storage device, which is designed to calculate a value for the current intensity of the electrical current flowing through at least one conductor 200° depending on the measured values of the magnetic field sensors and depending on the parameters stored in the storage device.

Stroms zu ermitteln, wenn sich der wenigstens eine Leiter 200° in beliebiger Lage undcurrent when at least one conductor is 200° in any position and

Orientierung durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt, wobei alsOrientation extends through the defined measuring range, whereby

Verarbeitungseinheit wiederum vorzugsweise ein Mikrocontroller 130 vorgesehen sein kann.Processing unit can preferably be provided with a microcontroller 130.

Dementsprechend kann auch bei dem in Fig. 5 gezeigten Messgerät 1“ der zu messendeAccordingly, in the measuring device 1" shown in Fig. 5, the

Leiter prinzipiell in beliebiger Lage und Orientierung im Messbereich positioniert werden und kann unterschiedliche Leiterquerschnitte bis zu einem durch die Bauform des Messgerätes vorgegebenen maximalen Leiterquerschnitt aufweisen. In Fig. 5 ist beispielhaft ein Leiter 200‘ mit einem solchen maximalen Leiterquerschnitt dargestellt.In principle, conductors can be positioned in any position and orientation in the measuring range and can have different conductor cross-sections up to a maximum conductor cross-section specified by the design of the measuring device. Fig. 5 shows an example of a 200' conductor with such a maximum conductor cross-section.

Zur Montage auf einer Tragschiene 90 können wiederum entsprechend angepassteFor mounting on a 90 mm mounting rail, appropriately adapted

Hutschienenträger 91 vorgesehen sein. Es sei angemerkt, dass je nach Ausgestaltung das erste Gehäuseteil 10 oder die Rückhalteeinrichtung zur Montage auf einerDIN rail support 91. It should be noted that, depending on the design, the first housing part 10 or the retaining device for mounting on a

Tragschiene 90 ausgebildet sein kann.Support rail 90 can be designed.

Es sei ferner angemerkt, dass vorzugsweise alle elektrischen und elektronischenIt should also be noted that preferably all electrical and electronic

Komponenten des Messgeräts 1 bzw. l‘ausschlieBlich im ersten Gehäuseteil 10 bzw. 10° angeordnet sind und dementsprechend die jeweilige Rückhalteeinrichtung 20 bzw. 20° keine elektrischen oder elektronischen Komponenten umfasst.Components of the measuring device 1 or 1' are arranged exclusively in the first housing part 10 or 10° and accordingly the respective retaining device 20 or 20° does not comprise any electrical or electronic components.

Fig. 6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer alternativenFig. 6 shows schematically a perspective view of an alternative

Ausführungsform einer Mess-Anordnung 100, die in einem erfindungsgemäßenEmbodiment of a measuring arrangement 100 which in an inventive

Messgerät zur Messung der Stromstärke eines durch einen Leiter 200 fließenden elektrischen Stroms eingesetzt werden kann. Die Messanordnung 100 umfasst eineMeasuring device for measuring the current intensity of an electric current flowing through a conductor 200. The measuring arrangement 100 comprises a

Verarbeitungseinheit 130 und eine Mehrzahl mit der Verarbeitungseinheit verbundeneProcessing unit 130 and a plurality of processing units connected to the processing unit

Magnetfeldsensoren 101-108. In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform umfasst die Verarbeitungseinheit einen Mikrocontroller 130, welcher vorteilhaft dazu ausgebildet ist, in einem Speicher gespeicherte Befehle auszuführen. Statt einesMagnetic field sensors 101-108. In the embodiment shown in Fig. 6, the processing unit comprises a microcontroller 130, which is advantageously designed to execute commands stored in a memory. Instead of a

Mikrocontrollers kann die Verarbeitungseinheit beispielsweise alternativ auch einenMicrocontroller, the processing unit can alternatively also have a

Mikroprozessor bzw. eine CPU (Central Processing Unit) umfassen.microprocessor or a CPU (central processing unit).

Als Magnetfeldsensor kann ein beliebiger magnetisch empfindlicher Sensor dienen, insbesondere ein Hall-Sensor, ein Fluxgate-Sensor, ein magneto-resistiver Sensor oder ein magneto-optischer Sensor. Die Magnetfeldsensoren 101-108 sind dazu ausgebildet, die magnetische Flussdichte in einer, jeweils mit Pfeilen angedeuteten Raumrichtung zu erfassen. Die Leiterplatte 110 hat eine U-förmige Kontur, die es ermöglicht, einenAny magnetically sensitive sensor can serve as a magnetic field sensor, in particular a Hall sensor, a fluxgate sensor, a magneto-resistive sensor or a magneto-optical sensor. The magnetic field sensors 101-108 are designed to detect the magnetic flux density in a spatial direction indicated by arrows. The circuit board 110 has a U-shaped contour, which makes it possible to

Leiter 200, der einen zu messenden Strom führt, in den Bereich zwischen den Sensoren 101-108 einzubringen.Conductor 200, which carries a current to be measured, is introduced into the area between sensors 101-108.

Der stromführende Leiter 200 durchtritt dabei nicht exakt den Mittelpunkt des Bereichs, sondern der Durchtrittspunkt hat eine Verschiebung xs in einer ersten Raumrichtung, inThe current-carrying conductor 200 does not pass through the exact center of the area, but the point of passage has a displacement xs in a first spatial direction, in

Fig. 6 als x-Achse dargestellt, und eine Verschiebung ys in einer zweiten Raumrichtung, in Fig. 6 als y-Achse dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind dieFig. 6 as the x-axis, and a displacement ys in a second spatial direction, shown in Fig. 6 as the y-axis. In the illustrated embodiment, the

Magnetfeldsensoren in einer Ebene angeordnet, wobei der Leiter 200 nicht senkrecht durch die Ebene tritt, in der sich die Sensoren befinden, sondern einen Richtungswinkel a und einen Kippwinkel B gegenüber der Ebene aufweist, wobei im dargestelltenMagnetic field sensors are arranged in a plane, wherein the conductor 200 does not pass perpendicularly through the plane in which the sensors are located, but has a direction angle a and a tilt angle B relative to the plane, wherein in the illustrated

Ausführungsbeispiel beide Winkel ungleich 90° sind. Es sei angemerkt, dass derIn the example, both angles are not equal to 90°. It should be noted that the

Richtungswinkel a die Richtung der Projektion des Leiters 200 in die x-y-Ebene wiedergibt und der Kippwinkel ß den Schnittwinkel zwischen Leiter 200 und x-y-Ebene bezeichnet.Direction angle a represents the direction of projection of conductor 200 into the x-y plane and tilt angle ß represents the angle of intersection between conductor 200 and x-y plane.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Varianten des Geräteaufbaus desThe above-described embodiments show variants of the device structure of the

Messgeräts, wobei jeweils vorzugsweise ein Strommesseingang, einMeasuring device, wherein preferably a current measuring input, a

Spannungsmesseingang, ein Versorgungsanschluss und eine Schnittstelle zurVoltage measurement input, a supply connection and an interface to

Datenausgabe und Kommunikation vorgesehen sind. Das Messgerät lässt sich vorteilhaft durch Auftrennen oder Aufklappen in 2 Komponenten teilen, die beispielsweise durch ein Scharnier oder durch Rasthaken oder Laschen miteinander verbunden werden können.Data output and communication are provided. The measuring device can be divided into 2 components by separating or folding them open, which can be connected to each other, for example, by a hinge or by snap hooks or tabs.

Der Strommesseingang wird beispielsweise durch die oben beschriebenen 8The current measurement input is, for example, controlled by the 8

Magnetfeldsensoren auf einer Leiterplatte realisiert.Magnetic field sensors realized on a circuit board.

Die beispielsweise in Fig.6. dargestellten Elemente für die Messwertaufnahme bestehend aus Analog-Digital-Converter (ADC) 120 und einer nachgelagertenThe elements shown in Fig.6 for example for the measurement data acquisition consisting of analog-digital converter (ADC) 120 and a downstream

Microcontrollereinheit (MCU) 130 ermitteln über einen Algorithmus den im Leiter 200 fließenden Strom.Microcontroller unit (MCU) 130 uses an algorithm to determine the current flowing in conductor 200.

Durch den vorhandenen Spannungseingang kann eine beispielsweise an der zu messenden Leitung 200 bzw. 200° anliegende Spannung z.B. durch einenThe existing voltage input allows a voltage applied to the line 200 or 200° to be measured, for example, to be measured by a

Spannungsabgriff an Klemmstellen gemessen werden. Anhand der ermittelten Werte fürVoltage taps at terminal points can be measured. Based on the determined values for

Stromstärke und Spannung aus den beiden Messeingängen können in dem alsCurrent and voltage from the two measuring inputs can be displayed in the

Messumformer ausgebildeten Messgerät Leistungen und Energien berechnet werden, die im Messgerät durch ein Logging gespeichert und je nach Gerätevariante über einen analogen Ausgang oder digitale Schnittstellen, wie beispielsweise Modbus RTU (Schnittstelle mittels RS485), Modbus TCP (RJ45 Buchse), USB (USB-C Schnittstelle) ausgegeben werden können.Power and energy can be calculated using a measuring device designed as a measuring transducer, which can be stored in the measuring device by logging and, depending on the device variant, output via an analog output or digital interfaces, such as Modbus RTU (interface via RS485), Modbus TCP (RJ45 socket), USB (USB-C interface).

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Mess-Anordnung wie beispielsweise der in Fig. 6 dargestellten Mess-Anordnung 100. Die analogenFig. 7 shows a schematic block diagram of a measuring arrangement such as the measuring arrangement 100 shown in Fig. 6. The analog

Ausgangssignale einer Mehrzahl Magnetfeldsensoren 101-10n und desOutput signals of a plurality of magnetic field sensors 101-10n and the

Spannungseingangs 150 werden an einen Analog- zu Digitalumsetzer 120 angeschlossen und dort in einen digitalen Datenstrom umgesetzt. Der elektrischeVoltage input 150 is connected to an analog to digital converter 120 and converted into a digital data stream. The electrical

Messeingang 150 kann dabei über eine sichere Trennung 155 mit dem ADC 120 verbunden werden. Der digitale Datenstrom wird an einen Mikrocontroller 130 geleitet.Measuring input 150 can be connected to the ADC 120 via a safe separation 155. The digital data stream is passed to a microcontroller 130.

Der Prozessor des Mikrocontrollers 130 berechnet aus dem digitalen Datenstrom einenThe processor of the microcontroller 130 calculates from the digital data stream a

Wert für die Stromstärke des elektrischen Stroms, der in dem Leiter 200 fließt, wobei bei der Berechnung vorzugsweise ein Optimierungs-Algorithmus eingesetzt wird, der nachfolgend noch im Detail beschrieben wird. Aus dem berechneten Wert für dieValue for the current intensity of the electric current flowing in the conductor 200, wherein the calculation preferably uses an optimization algorithm, which is described in more detail below. From the calculated value for the

Stromstärke wird ein Signal erzeugt, das mit Hilfe einer Ausgabeeinheit 140 ausgegeben wird. Die Ausgabeneinheit 140 gibt z.B. eine analoge Spannung im Bereich von 0-10V nach dem NAMUR-Standard aus, wobei der ausgegebene Spannungswert proportional zu dem ermittelten Wert der Stromstärke (z.B. 0V=0A, 10V=1000A),A signal is generated for the current intensity, which is output by means of an output unit 140. The output unit 140 outputs, for example, an analog voltage in the range of 0-10V according to the NAMUR standard, whereby the output voltage value is proportional to the determined value of the current intensity (e.g. 0V=0A, 10V=1000A),

Spannung (z.B. OV=V, 10V=1000V) oder je nach Konfiguration Leistung (z.B. 0V=0W, 10V=100kW), ist. Es ist aber auch möglich, einen zum Strom im Leiter proportionalen Strom auszugeben, z.B. im Bereich von 0 bis 20mA. Die Ausgabeeinheit 140 kann den ermittelten Strom aber auch in digitaler Form, beispielsweise über einenVoltage (e.g. OV=V, 10V=1000V) or, depending on the configuration, power (e.g. 0V=0W, 10V=100kW). However, it is also possible to output a current proportional to the current in the conductor, e.g. in the range from 0 to 20mA. The output unit 140 can also output the determined current in digital form, for example via a

Feldbus wie Modbus, Profinet etc. ausgeben, oder zum Beispiel auch über ein geräteinternes Web Based Management, d.h. auf einer über die Benutzerschnittstelle erreichbaren Webseite, angezeigt werden.Fieldbus such as Modbus, Profinet etc., or for example via a device-internal web-based management, i.e. on a website accessible via the user interface.

Die Ausgabeeinheit 140 kann auch eine Auswertung des berechneten Wertes derThe output unit 140 can also evaluate the calculated value of the

Stromstärke, der Spannung oder der Leistung durchführen und z.B. bei Erreichen einescurrent, voltage or power and, for example, when a certain

Schwellwerts ein Warnsignal an einem digitalen Ausgang oder durch Setzen einesthreshold value a warning signal at a digital output or by setting a

Registerwertes ausgeben. Es ist auch möglich, dass eine Analog- zu Digitalumsetzung und ein Magnetfeldsensor in einer Komponente, beispielsweise in Form eines IC (Integrated Circuit); integriert sind. In dem Fall werden von jedem Magnetfeldsensor mit integriertem Analog zu Digitalumsetzer jeweils ein digitaler Datenstrom an denIt is also possible that an analogue to digital converter and a magnetic field sensor are integrated in one component, for example in the form of an IC (Integrated Circuit). In this case, each magnetic field sensor with an integrated analogue to digital converter sends a digital data stream to the

Prozessor geleitet, beispielsweise unter Verwendung von PC.processor, for example using PC.

Werden mehrere Messumformer, d.h. mehrere der oben beschriebenen Messgeräte, über eine digitale Schnittstelle, wie beispielsweise Modbus RTU, in einemIf several measuring transducers, i.e. several of the measuring devices described above, are connected via a digital interface, such as Modbus RTU, in a

Kommunikationsbus miteinander verbunden, können dadurch auch Mehrleiter DCCommunication bus connected to each other, thus multi-conductor DC

Netze oder z.B. 3 Phasige AC-Netze gemessen werden. Zu diesem Zweck können insbesondere die oben beschriebenen Kommunikationsschnittstellen 30 bzw. 30° eingesetzt werden. Dafür wird vorzugsweise eines der Geräte als Master konfiguriert, wobei die anderen im Bus angeschlossenen Geräte als Client fungieren. Der Master empfängt die Messdaten der Clients und berechnet anhand der mit Zeitstempel versehenen eintreffenden Messdaten die zeitlichen Verläufe von Strom und Spannung, sowie der daraus resultierenden Werte für Leistung und (unter Berücksichtigung derNetworks or e.g. 3-phase AC networks can be measured. For this purpose, the communication interfaces 30 or 30° described above can be used. For this purpose, one of the devices is preferably configured as the master, with the other devices connected to the bus acting as clients. The master receives the measurement data from the clients and calculates the temporal progression of current and voltage, as well as the resulting values for power and (taking into account the

Zeiten) die Energie. Diese Daten können über die Benutzerschnittstelle 50, einen analogen Ausgang, eine digitale Schnittstelle oder über eine interne Webseite ausgegeben bzw. angezeigt werden.times). This data can be output or displayed via the user interface 50, an analog output, a digital interface or via an internal web page.

Zusätzlich können Daten, die bei der Ermittlung des Stroms erzeugt werden, wie insbesondere die Stromstärke des Leiterstroms, sowie Informationen zu Lage undIn addition, data generated during the current determination, such as the current intensity of the conductor current, as well as information on the position and

Orientierung des Leiters, z.B. Informationen zu Position, Kipp- und Neigungsrichtung, zwischen den Messgeräten ausgetauscht werden, um die Beeinflussung der Messgeräte durch die benachbarten stromdurchflossenen Leiter zu reduzieren. Die kombiniertenOrientation of the conductor, e.g. information on position, tilt and inclination direction, are exchanged between the measuring instruments in order to reduce the influence of the measuring instruments by the adjacent current-carrying conductors. The combined

Daten mehrerer Messumformer können zudem Aufschluss über die Symmetrie derData from multiple transmitters can also provide information about the symmetry of the

Lastverteilung zwischen den einzelnen Leitungen und unbeabsichtigte Erdschlüsse geben (Summe der Phasenströme ungleich 0).Load distribution between the individual lines and unintentional earth faults (sum of the phase currents not equal to 0).

Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst 8 Sensoren, die jeweils dasThe embodiment shown in Fig. 6 comprises 8 sensors, each of which

Magnetfeld in einer Raumrichtung erfassen. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar, bei denen eine andere Anzahl von Sensoren in einer anderen Anordnung positioniert sind, die die magnetische Flussdichte in einer, zwei oder dreiMagnetic field in one spatial direction. However, other designs are also conceivable in which a different number of sensors are positioned in a different arrangement, which measure the magnetic flux density in one, two or three

Raumrichtungen erfassen.Capture spatial directions.

Das durch den zu messenden Strom verursachte Magnetfeld wird mit Hilfe mehrererThe magnetic field caused by the current to be measured is measured using several

Sensoren an unterschiedlichen Positionen und Raumrichtungen gemessen. Die Sensoren sind in einer festen Anordnung fixiert, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einerSensors are measured at different positions and spatial directions. The sensors are fixed in a fixed arrangement, in the illustrated embodiment on a

Leiterplatte 110. Die Anordnung hat eine Öffnung, die es ermöglicht, Stromleiter in denPrinted circuit board 110. The assembly has an opening that allows current conductors to be inserted into the

Messbereich zu bringen, ohne den Stromkreis aufzutrennen. Es ist dabei nicht notwendig, den Stromleiter an einer bestimmten Position oder einer bestimmtenmeasuring range without breaking the circuit. It is not necessary to hold the conductor in a certain position or at a certain

Orientierung zu fixieren, sondern es ist ausreichend, wenn sich der Leiter an irgendeinerOrientation, but it is sufficient if the conductor is at any

Position in beliebiger Orientierung innerhalb eines definierten Messbereichs befindet.Position in any orientation within a defined measuring range.

Der definierte Messbereich wird dabei insbesondere durch die Bauform des erstenThe defined measuring range is determined in particular by the design of the first

Gehäuseteils 10 bzw. 10° bzw. durch die Bauform der daran angepassten Mess-Housing part 10 or 10° or by the design of the adapted measuring

Anordnung 100 vorgegeben, wobei die Bauform je nach Einsatzzweck variieren kann.Arrangement 100 is specified, although the design may vary depending on the intended use.

In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform umfasst die Mess-Anordnung 100 eineIn the embodiment shown in Fig. 6, the measuring arrangement 100 comprises a

Leiterplatte 110, auf welcher die Verarbeitungseinheit und die Mehrzahl derPrinted circuit board 110 on which the processing unit and the majority of

Magnetfeldsensoren 101-108 angeordnet sind, wobei die Leiterplatte 110 durch eine in der Leiterplatte vorgesehene Aussparung eine U-Form aufweist, wobei durch dieMagnetic field sensors 101-108 are arranged, wherein the circuit board 110 has a U-shape due to a recess provided in the circuit board, wherein the

Aussparung zwei Leiterplatten-Arme gebildet werden, zwischen denen der vorgegebeneTwo circuit board arms are formed in the recess, between which the specified

Messbereich der Mess-Anordnung liegt, und wobei auf jedem der zwei Leiterplatten-Measuring range of the measuring arrangement, and on each of the two circuit board

Arme wenigstens einer der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren 101-108 angeordnet ist.Arms of at least one of the plurality of magnetic field sensors 101-108.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf jedem der zwei Leiterplatten-Arme jeweils vier der Magnetfeldsensoren in einer Reihe entlang der Erstreckungsrichtung des jeweiligen Leiterplatten-Arms angeordnet.In the illustrated embodiment, four of the magnetic field sensors are arranged on each of the two circuit board arms in a row along the extension direction of the respective circuit board arm.

Die Sensorsignale werden mittels Analog-zu-Digitalumsetzung in einen digitalenThe sensor signals are converted into a digital signal using analog-to-digital conversion.

Datenstrom umgewandelt, der mit Hilfe eines Prozessors des Mikrocontrollers bzw. derData stream is converted into a data stream, which is processed by a processor of the microcontroller or

CPU verarbeitet werden kann, um schlussendlich den zu messenden Strom auszugeben.CPU can be processed to finally output the current to be measured.

Die Erfindung sieht vorzugsweise die Verwendung eines Optimierungsalgorithmus für die Messdatenauswertung vor. Der Algorithmus hat die Aufgabe, diejenigeThe invention preferably provides for the use of an optimization algorithm for the measurement data evaluation. The algorithm has the task of

Kombination von Werten für Leiter-Variablen zu finden, die die vorhandenencombination of values for ladder variables that satisfy the existing

Messwerte der Magnetfeldsensoren bestmöglich „erklärt“, wobei die Leiter-Variablen insbesondere die Position und Orientierung des Leiters im Messbereich und optional die zu messende Stromstärke umfassen.Measured values of the magnetic field sensors are “explained” as best as possible, whereby the conductor variables include in particular the position and orientation of the conductor in the measuring range and optionally the current to be measured.

Optimierungsalgorithmen erfordern eine Kosten- bzw. Gütefunktion, die die Güte einesOptimization algorithms require a cost or quality function that determines the quality of a

Schätzwerts in einer Zahl ausdrücken. Der Schätzwert wird dann varliert, um denjenigen Wert zu finden, der die höchste Güte bzw. die niedrigsten Kosten erreicht.Express the estimate in a number. The estimate is then varied to find the value that achieves the highest quality or the lowest cost.

Der Optimierungsalgorithmus kann nach einer vorgegebenen Zahl vonThe optimization algorithm can be terminated after a given number of

Optimierungsdurchläufen abgebrochen werden oder wenn das Giitekriterium eine vordefinierte Grenze unterschreitet.optimization runs or when the quality criterion falls below a predefined limit.

Bei dem vorliegend vorzugsweise eingesetzten Optimierungs-Algorithmus besteht derIn the optimization algorithm preferably used here, the

Schätzwert aus der Kombination der Werte der Leiter-Variablen und stellt somit einenEstimated value from the combination of the values of the ladder variables and thus represents a

N-dimensionalen Vektor dar, wobei N durch die Anzahl der Leiter-Variablen definiert ist. Als weitere Einflussfaktoren können die Querschnittsform des Leiters sowieN-dimensional vector, where N is defined by the number of conductor variables. Other influencing factors may be the cross-sectional shape of the conductor and

Position, Ausrichtung und Stromstärke von gegebenenfalls vorhandenen benachbartenPosition, orientation and current strength of any adjacent

Stromleitern berücksichtigt werden. Die Position und Ausrichtung des Leiters sind dabei im Grunde nur Hilfsgrößen, die als Nebenprodukt des Optimierungsalgorithmus anfallen, um die Genauigkeit der zu messenden Stromstärke zu erhöhen. Eine Ausgabe dieser Werte ist typischerweise nicht vorgesehen.Current conductors are taken into account. The position and orientation of the conductor are basically only auxiliary values that arise as a by-product of the optimization algorithm in order to increase the accuracy of the current to be measured. An output of these values is typically not provided.

Um die Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter 200 fließenden elektrischenTo determine the current intensity of an electrical signal flowing through at least one conductor 200

Stroms zu ermitteln, welcher in einem vorgegebenen Messbereich einer Mess-current which is in a given measuring range of a measuring

Anordnung 100 mit einer Mehrzahl Magnetfeldsensoren 101-108 positioniert ist, sind vorteilhaft die folgenden Schritte vorgesehen:Arrangement 100 with a plurality of magnetic field sensors 101-108 is positioned, the following steps are advantageously provided:

a) Messen, zu einem ersten Zeitpunkt, durch jeden der Magnetfeldsensoren 101-108, jeweils eines Wertes für die magnetische Flussdichte entlang wenigstens einera) measuring, at a first time, by each of the magnetic field sensors 101-108, a value for the magnetic flux density along at least one

Raumrichtung am Ort des jeweiligen Magnetfeldsensors 101-108, b) Festlegen der Werte für eine Mehrzahl von Leiter-Variablen auf jeweilige Startwerte, wobei die Leiter-Variablen Variablen umfassen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen stromdurchflossenen Leiters 200 relativ zur Mess-Anordnung repräsentieren, c) Berechnen von erwarteten Werten bezüglich der von den Magnetfeldsensoren 101- 108 gemessenen Werte in Abhängigkeit der Werte der Mehrzahl von Leiter-Variablen, d) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren ersten Gütefunktion in Abhängigkeit der inSpatial direction at the location of the respective magnetic field sensor 101-108, b) setting the values for a plurality of conductor variables to respective starting values, wherein the conductor variables comprise variables which represent the position and orientation of the at least one current-carrying conductor 200 relative to the measuring arrangement, c) calculating expected values with respect to the values measured by the magnetic field sensors 101-108 as a function of the values of the plurality of conductor variables, d) determining a value of a predeterminable first quality function as a function of the

Schritt c) berechneten Werte und der in Schritt a) gemessenen Werte, e) solange ein vorgebbares erstes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren derStep c) calculated values and the values measured in step a), e) as long as a predefined first termination criterion is not yet met, varying the

Werte der Mehrzahl von Leiter-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren erstenValues of the majority of ladder variables depending on a predeterminable first

Optimierungs-Algorithmus und Wiederholen der Schritte c) und d), f) bei Erfüllen des ersten Abbruchkriteriums, Ermitteln eines Wertes für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter fließenden Stroms in Abhängigkeit der Werte derOptimization algorithm and repeating steps c) and d), f) if the first termination criterion is met, determining a value for the current intensity of the current flowing through the at least one conductor depending on the values of the

Leiter-Variablen.ladder variables.

Es sei angemerkt, dass der wenigstens eine Leiter vorteilhaft genau einen Leiter umfasst. Der wenigstens eine Leiter kann aber auch mehrere Leiter umfassen, die jeweils unabhängig voneinander in beliebiger Lage und Orientierung in dem vorgegebenen Messbereich der Mess-Anordnung 100 positioniert sind. In diesem Fall erhöht sich dementsprechend die Anzahl der zu optimierenden Leiter- Variablen und damit gegebenenfalls auch die Anzahl erforderlicher Magnetfeldsensoren. Der wenigstens eine Leiter kann ferner auch mehrere Leiter umfassen, deren Lage undIt should be noted that the at least one conductor advantageously comprises exactly one conductor. The at least one conductor can also comprise several conductors, which are each positioned independently of one another in any position and orientation in the predetermined measuring range of the measuring arrangement 100. In this case, the number of conductor variables to be optimized increases accordingly and thus possibly also the number of required magnetic field sensors. The at least one conductor can also comprise several conductors, the position and

Orientierung und gegebenenfalls Stromstärke durch Leiter- Variablen repräsentiert werden können, die bekannten Randbedingungen genügen, wenn zum Beispiel in einemOrientation and, if applicable, current intensity can be represented by conductor variables that satisfy known boundary conditions, for example, in a

Kabel mit mehreren Leitern bekannt ist, dass die Leiter die gleiche Orientierung und einen festen Abstand zueinander aufweisen und gegebenenfalls auch die gleicheCables with multiple conductors are known to have the same orientation and a fixed distance from each other and, if necessary, the same

Stromstärke aufweisen. Diese bekannten Randbedingungen können vorteilhaft bei derThese known boundary conditions can be advantageous in the

Ausführung des Optimierungs-Algorithmus berücksichtigt werden. Ferner kann der wenigstens eine Leiter auch mehrere Leiter umfassen, die jedoch als ein einziger Leiter behandelt werden, zum Beispiel im Fall eines eine Mehrzahl Einzelleiter umfassendenexecution of the optimization algorithm. Furthermore, the at least one conductor can also comprise several conductors, which are however treated as a single conductor, for example in the case of a

Bündel-Leiters. Der Übersichtlichkeit und besseren Verständlichkeit halber ist in Fig. 6 nur ein Leiter 200 gezeigt.bundle conductor. For the sake of clarity and better comprehensibility, only one conductor 200 is shown in Fig. 6.

In Fig. 8 wird der Strombestimmungsalgorithmus in Form eines schematischenIn Fig. 8 the current determination algorithm is shown in the form of a schematic

Ablaufdiagramms gezeigt. Zunächst werden in Schritt 300 die Messwerte derFirst, in step 300, the measured values of the

Magnetfeldsensoren 101-108 zu einem ersten Zeitschritt erfasst. Anschließend werden in Schritt 310 Parameter eines Stromleiters, für den die Stromstärke bestimmt werden soll, initial vorgegeben, d.h. es werden Werte für eine Mehrzahl entsprechender Leiter-Magnetic field sensors 101-108 are recorded at a first time step. Then, in step 310, parameters of a current conductor for which the current intensity is to be determined are initially specified, i.e. values are determined for a plurality of corresponding conductors.

Variablen auf jeweilige Startwerte gesetzt. Die Leiter-Variablen umfassen Variablen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen stromdurchflossenen Leiters 200 relativ zur Mess-Anordnung 100 repräsentieren. In dem in Fig. 6 dargestelltenVariables are set to respective starting values. The conductor variables include variables which represent the position and orientation of the at least one current-carrying conductor 200 relative to the measuring arrangement 100. In the example shown in Fig. 6

Ausführungsbeispiel sind als Leiter-Variablen, welche die Lage und Orientierung desThe example shown here is a ladder variable which determines the position and orientation of the

Leiters repräsentieren, die Durchtrittsposition in x-Richtung, d.h. xs, dieconductor, the passage position in x-direction, i.e. xs, the

Durchtrittsposition in y-Richtung, d.h. ys, sowie der Richtungswinkel o und derPassage position in y-direction, i.e. ys, as well as the direction angle o and the

Kippwinkel ß vorgesehen. Optional kann vorteilhaft auch die zu ermittelndeTilt angle ß is provided. Optionally, the

Stromstärke als weitere Leiter- Variable berücksichtigt werden. Beispielsweise können als Startwerte die Durchtrittsposition xs=0, ys=0, die Stromstärke I=100A, derCurrent intensity can be considered as another conductor variable. For example, the starting values can be the passage position xs=0, ys=0, the current intensity I=100A, the

Richtungswinkel a=0° und ein Kippwinkel gegenüber der Ebene ß=90° initial vorgegeben werden.Direction angle a=0° and a tilt angle relative to the plane ß=90° are initially specified.

Anschließend werden in Schritt 320 die mit den vorgegebenen Werten der Leiter-Subsequently, in step 320, the values of the conductors

Variablen erwartete Sensorwerte der Magnetfeldsensoren berechnet, wobei für dieseVariables expected sensor values of the magnetic field sensors are calculated, whereby for these

Berechnung vorteilhaft das Gesetz von Biot-Savart angewendet wird. Vorteilhaft kann vereinfachend das Gesetz von Biot-Savart für einen unendlich langen geradlinigenThe Biot-Savart law is advantageously applied for the calculation. The Biot-Savart law can be simplified for an infinitely long straight line

Leiter angewendet werden. Dieses lautet in Zylinderkoordinaten: > I,Conductor can be applied. This is in cylindrical coordinates: > I,

B(f) = np EqB(f) = np Eq

Die Berechnung erfolgt zusätzlich in Abhängigkeit von Informationen bzw. Parametern der Magnetfeldsensoren, wobei die Parameter insbesondere die Position, dieThe calculation is also carried out depending on information or parameters of the magnetic field sensors, whereby the parameters in particular include the position, the

Orientierung und/oder messtechnische Eigenschaften des jeweiligen Magnetfeldsensors repräsentieren. Beispielsweise werden für jeden Magnetfeldsensor Informationen bezüglich der jeweiligen Position, der Ausrichtung, z.B. als Wert eines Kippwinkels, dem Gain, d.h. der Proportionalität zwischen vorliegender magnetischer Flussdichte undOrientation and/or metrological properties of the respective magnetic field sensor. For example, for each magnetic field sensor, information is provided regarding the respective position, the orientation, e.g. as a value of a tilt angle, the gain, i.e. the proportionality between the existing magnetic flux density and

Sensorausgangswert, und dem Offset, d.h. einer Nullpunktabweichung berücksichtigt.sensor output value and the offset, i.e. a zero point deviation, are taken into account.

Diese Parameter können vorteilhaft durch ein nachfolgend noch näher beschriebenesThese parameters can be advantageously adjusted by a

Kalibrierverfahren vorab bestimmt werden und in einem Speicher der Mess-Anordnung 100, zum Beispiel einem Speicher des Mikrocontrollers 130 abgelegt werden.Calibration procedures are determined in advance and stored in a memory of the measuring arrangement 100, for example a memory of the microcontroller 130.

Vorteilhaft können die bei der Berechnung berücksichtigten Parameter derAdvantageously, the parameters taken into account in the calculation of the

Magnetfeldsensoren an die Umgebungsbedingungen angepasst werden, indem die jeweiligen Parameterwerte angepasst werden, um zum Beispiel eineMagnetic field sensors can be adapted to the ambient conditions by adjusting the respective parameter values, for example to

Temperaturkompensation und/oder eine Kompensation von Versorgungsspannungs- schwankungen zu erzielen. In diesem Fall weist die Mess-Anordnung vorteilhaft entsprechende Sensoren zur Temperaturmessung und/oder zur Spannungsmessung auf.To achieve temperature compensation and/or compensation of supply voltage fluctuations. In this case, the measuring arrangement advantageously has corresponding sensors for temperature measurement and/or voltage measurement.

Das Bereitstellen der Parameter der Magnetfeldsensoren ist in Fig. 8 als Schritt 330 dargestellt.The provision of the parameters of the magnetic field sensors is shown in Fig. 8 as step 330.

Daran anschließend wird in Schritt 340 ein Wert einer vorgebbaren ersten Güte- oderSubsequently, in step 340, a value of a predeterminable first quality or

Kostenfunktion in Abhängigkeit der in Schritt 320 berechneten Werte und der in Schritt 300 gemessenen Werte ermittelt, wobei insbesondere die erfassten Sensorwerte mit den berechneten Werten verglichen werden, um den Wert der Güte- bzw. Kostenfunktion zu bestimmen.Cost function is determined depending on the values calculated in step 320 and the values measured in step 300, wherein in particular the recorded sensor values are compared with the calculated values in order to determine the value of the quality or cost function.

Es sind verschiedene Kostenfunktionen denkbar. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, zu berechnen, welches Magnetfeld sich bei Vorliegen der geschätzten Leiter-Various cost functions are conceivable. A preferred option is to calculate which magnetic field will be generated if the estimated conductor

Variablen an den Positionen der einzelnen Magnetfeldsensoren einstellen würde, insbesondere unter Anwendung des Biot-Savart-Gesetzes, wobei sich in diesem Fall dieVariables at the positions of the individual magnetic field sensors, in particular by applying the Biot-Savart law, in which case the

Kosten aus den Differenzen zwischen den berechneten und den tatsächlich gemessenenCosts from the differences between the calculated and the actually measured

Feldstärken ergeben, wobei zum Beispiel eine Standardabweichung oder eine Differenz zwischen Minimum und Maximum berechnet werden kann. In dieser Variante wird die zu messende Stromstärke als eine der Leiter-Variablen berücksichtigt. Bei dem in Fig. 8 beispielhaft dargestellten Ablaufdiagramm wird eine solche Kostenfunktion eingesetzt und dementsprechend die zu messende Stromstärke als eine der Leiter-Variablen berücksichtigt.Field strengths can be calculated, whereby, for example, a standard deviation or a difference between minimum and maximum can be calculated. In this variant, the current to be measured is taken into account as one of the conductor variables. In the flow chart shown as an example in Fig. 8, such a cost function is used and accordingly the current to be measured is taken into account as one of the conductor variables.

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung der Stromstärke besteht darin, aus der geschätzten geometrischen Anordnung des wenigstens einen Leiters 200, d.h. aus den jeweils aktuellen Schätzwerten der Leiter-Variablen für jeden der Magnetfeldsensoren 101-108 einen Verstärkungsfaktor zu bestimmen, mit dessen Hilfe aus der tatsächlich gemessenen Feldstärke eine geschätzte Stromstärke berechnet wird. Wenn die geschätzte Anordnung des wenigstens einen Leiters 200 der Realität entspricht, ergibt sich auf diese Weise aus jedem Messwert die gleiche Stromstärke. Dementsprechend können die Abweichungen der geschätzten Werte für die Stromstärke alsAnother possibility for determining the current intensity is to determine an amplification factor from the estimated geometric arrangement of the at least one conductor 200, i.e. from the current estimated values of the conductor variables for each of the magnetic field sensors 101-108, with the aid of which an estimated current intensity is calculated from the actually measured field intensity. If the estimated arrangement of the at least one conductor 200 corresponds to reality, the same current intensity results from each measured value. Accordingly, the deviations of the estimated values for the current intensity can be considered as

Kostenfunktion genutzt werden. Der jeweilige Verstärkungsfaktor wird dabei wiederum vorteilhaft unter Anwendung des Gesetzes von Biot-Savart berechnet, wobei dieThe respective amplification factor is again advantageously calculated using the Biot-Savart law, whereby the

Berechnung der Verstärkungsfaktoren auf Basis normierter Magnetfeldmesswerte erfolgt, wobei die Normierung beispielsweise vorsehen kann, die Messwerte jeweils durch den größten der Messwerte zu teilen, wobei dann die normierten Werte unabhängig von der Stromstärke sind und nur noch Informationen über die Lage undThe amplification factors are calculated on the basis of standardized magnetic field measurements, whereby the standardization can, for example, provide for dividing the measured values by the largest of the measured values, whereby the standardized values are then independent of the current strength and only information about the position and

Orientierung des Leiters enthalten, so dass die zu messende Stromstärke in diesem Fall nicht als eine der Leiter-Variablen berücksichtigt werden muss.Orientation of the conductor, so that the current to be measured does not have to be considered as one of the conductor variables in this case.

Anschließend wird in Schritt 350 analysiert, ob ein Abbruchkriterium erreicht ist. AlsThen, in step 350, it is analyzed whether a termination criterion has been reached.

Abbruchkriterium kann der Betrag der von der Kostenfunktion berechneten Kosten analysiert werden, wobei als Abbruchkriterium zum Beispiel das Über- oderThe termination criterion can be used to analyze the amount of costs calculated by the cost function, with the termination criterion being, for example, the excess or

Unterschreiten eines Schwellwertes vorgesehen sein kann. Ein anderesA threshold value can be provided for. Another

Abbruchkriterium kann die Anzahl an vorhergehenden Optimierungsdurchläufen sein.The termination criterion can be the number of previous optimization runs.

Wird eine Grenze erreicht, wird das Bestimmungsverfahren abgebrochen und der ermittelte Wert der zu messenden Stromstärke in Schritt 370 abgespeichert.If a limit is reached, the determination process is aborted and the determined value of the current to be measured is stored in step 370.

Wird das Abbruchkriterium nicht erreicht, werden die Stromleiterparameter, d.h. dieIf the termination criterion is not met, the current conductor parameters, i.e. the

Leiter-Variablen, in Schritt 360 mit Hilfe eines vorgebbaren ersten Optimierungs-Ladder variables, in step 360 using a predefined first optimization

Algorithmus optimiert, d.h. es werden die Werte der Mehrzahl von Leiter-Variablen inAlgorithm optimized, i.e. the values of the majority of ladder variables are

Abhängigkeit des vorgebbaren ersten Optimierungs-Algorithmus variiert, wobei insbesondere der Wert wenigstens einer der Leiter-Variablen geändert wird. Für dieDependence on the predefinable first optimization algorithm varies, whereby in particular the value of at least one of the ladder variables is changed. For the

Optimierung können verschiedene, aus der Literatur bekannte Optimierungs-Optimization can be carried out using various optimization methods known from the literature.

Algorithmen, zum Beispiel das Simplex-Verfahren nach Nelder und Mead, die Partikel-Algorithms, for example the simplex method according to Nelder and Mead, the particle

Swarm-Optimierung, das Trust-Region Verfahren, das Powell-Verfahren, u.v.m., eingesetzt werden.Swarm optimization, the trust region method, the Powell method, and many more can be used.

Bei der beispielhaft beschriebenen Verwendung von insgesamt 5 Leiter-Variablen, dieIn the example described above, a total of 5 ladder variables are used, which

Stromstärke, Durchtrittsposition x, Durchtrittsposition y, Richtungswinkel a undCurrent strength, passage position x, passage position y, direction angle a and

Kippwinkel B repräsentieren, ist eine Mindestanzahl von 5 Messwerten der magnetischen Flussdichte für eine Optimierung erforderlich. Werden zum Beispieltilt angle B, a minimum of 5 magnetic flux density measurements are required for optimization. For example,

Magnetfeldsensoren vorgesehen, die jeweils nur eine Komponente der magnetischenMagnetic field sensors are provided, each of which only detects one component of the magnetic

Flussdichte erfassen, sind dementsprechend vorteilhaft mindestens 5flux density, it is therefore advantageous to have at least 5

Magnetfeldsensoren vorgesehen. Vorzugsweise ist eine Anzahl an Magnetfeldsensoren vorgesehen, die größer oder gleich der Anzahl der bei der Optimierung berücksichtigtenMagnetic field sensors are provided. Preferably, a number of magnetic field sensors is provided that is greater than or equal to the number of magnetic field sensors considered in the optimization.

Leiter-Variablen ist. Eine Erhöhung der Anzahl an Magnetfeldsensoren führt zu einerconductor variables. Increasing the number of magnetic field sensors leads to a

Verbesserung der Genauigkeit, da das Bestimmungsverfahren dann überbestimmt ist und Störeinflüsse wie beispielsweise Sensor-Rauschen, Störfelder durch benachbarteImprovement of accuracy, since the determination procedure is then overdetermined and interference such as sensor noise, interference fields from neighboring

Leiter und ähnliches einen geringeren Einfluss auf die Genauigkeit der zu ermittelndenConductors and similar have a lesser influence on the accuracy of the determined

Stromstärke hat.current strength.

Die Anordnung der Magnetfeldsensoren wird vorteilhaft so gewählt, dass derThe arrangement of the magnetic field sensors is advantageously chosen so that the

Strombestimmungsalgorithmus, d.h. insbesondere der Optimierungs-Algorithmus, gut und schnell konvergiert. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung derCurrent determination algorithm, i.e. in particular the optimization algorithm, converges well and quickly. In the arrangement of the

Magnetfeldsensoren und bei einer Vielzahl anderer von den Erfindern untersuchtenMagnetic field sensors and a variety of other materials investigated by the inventors

Anordnungen von Magnetfeldsensoren ergeben sich konvexe Optimierungsprobleme, die mit den meisten Optimierungsalgorithmen gelöst werden können, wobei sich derArrangements of magnetic field sensors result in convex optimization problems that can be solved with most optimization algorithms, whereby the

Einsatz des Powell-Verfahrens zur Optimierung diesbezüglich als besonders vorteilhaft gezeigt hat. Das Powell-Verfahren wird beispielsweise beschrieben in „An efficient method for finding the minimum of a function of several variables without calculating derivatives.”, M. J. D. Powell, Computer Journal, 7:155 - 162, 1964.The use of the Powell method for optimization has proven to be particularly advantageous in this regard. The Powell method is described, for example, in “An efficient method for finding the minimum of a function of several variables without calculating derivatives.”, M. J. D. Powell, Computer Journal, 7:155 - 162, 1964.

Als Leiter-Variablen können vorteilhaft weitere Einflussfaktoren mitgeschätzt werden, wie zum Beispiel die Lage, Orientierung und Stromstärke eines benachbarten stromführenden Leiters. Dementsprechend kann das Verfahren vorteilhaft vorsehen, dass die Mehrzahl von Leiter-Variablen zum Beispiel Variablen umfasst, welche dieAs conductor variables, other influencing factors can advantageously be estimated, such as the position, orientation and current strength of a neighboring current-carrying conductor. Accordingly, the method can advantageously provide that the plurality of conductor variables includes, for example, variables which

Stromstärke und/oder die Lage und Orientierung wenigstens eines außerhalb des vorgegebenen Messbereiches angeordneten Leiters repräsentieren.current intensity and/or the position and orientation of at least one conductor arranged outside the specified measuring range.

Dadurch erhöht sich die Anzahl der zu optimierenden Leiter- Variablen. Abhängig von der jeweiligen geometrischen Anordnung der Magnetfeldsensoren kann sich ein nicht- konvexes Optimierungsproblem einstellen, das durch eine Kostenfunktion mit mehreren lokalen Minima charakterisiert ist, bei denen die Gefahr besteht, dass einThis increases the number of conductor variables to be optimized. Depending on the respective geometric arrangement of the magnetic field sensors, a non-convex optimization problem may arise, which is characterized by a cost function with several local minima, where there is a risk that a

Optimierungsverfahren ein lokales Optimum anstrebt und dabei das globale Optimum verfehlt, sodass ein Fehler in der zu bestimmenden Stromstärke verbliebe. Dies kann vorteilhaft durch den Einsatz komplexerer Optimierungsalgorithmen, die robust gegenüber nicht konvexen Kostenfunktonen sind, vermieden werden, beispielsweise durch den Einsatz genetischer Algorithmen oder stochastischer Verfahren. Da ein solches Problem jedoch schon während der Entwicklung einer Modellvariante einesOptimization method aims at a local optimum and misses the global optimum, so that an error remains in the current to be determined. This can be advantageously avoided by using more complex optimization algorithms that are robust against non-convex cost functions, for example by using genetic algorithms or stochastic methods. However, since such a problem can already be identified during the development of a model variant of a

Messgeräts bei der Auswahl des konkreten Messegeräteaufbaus ersichtlich ist, kann auch vorteilhaft die Anzahl und die Anordnung der Magnetfeldsensoren, die zu berücksichtigenden Leiter- Variablen und der zu verwendende Optimierungs-Measuring device when selecting the specific measuring device design, it is also advantageous to consider the number and arrangement of the magnetic field sensors, the conductor variables to be considered and the optimization

Algorithmus jeweils so gewählt werden, dass sich ein konvexes Optimierungsproblem ergibt.Algorithms must be chosen in such a way that a convex optimization problem results.

Denkbar ist auch eine Schätzung der Leiter-Variablen, d.h. zum Beispiel derIt is also conceivable to estimate the ladder variables, i.e. for example the

Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms, sowie der Leiterposition und Orientierung, mit Hilfe von künstlicher Intelligenz mittels neuronaler Netze. Ein neuronales Netz kann zu diesem Zweck zum Beispiel mit Hilfe synthetisch erzeugter, d.h. simulierter, oder realer Messdaten trainiert werden. AlsCurrent strength of the electric current flowing through at least one conductor, as well as the conductor position and orientation, with the help of artificial intelligence using neural networks. A neural network can be trained for this purpose, for example, with the help of synthetically generated, i.e. simulated, or real measurement data. As

Bewertungskriterium kann ein in der Simulation oder Messung eingeprägter Strom alsThe evaluation criterion can be a current impressed in the simulation or measurement as

Label verwendet werden.label can be used.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 8, werden die mit dem Optimierungsverfahren angepassten Leiter-Variablen anschließend in Schritt 320 genutzt, um die sich nun neu ergebenden Magnetfeldsensorwerte zu berechnen und die bereits zuvor beschriebenen daran anschließenden Schritte auszuführen. Nachdem das Abbruchkriterium erreicht und die geschätzte Stromstärke abgespeichert wurde, wird ein Warteschritt 380 ausgeführt, in dem der Schätzalgorithmus verharrt, bis Sensorwerte des nächstenReferring again to Fig. 8, the conductor variables adjusted using the optimization method are then used in step 320 to calculate the newly resulting magnetic field sensor values and to carry out the subsequent steps described above. After the termination criterion has been reached and the estimated current strength has been stored, a wait step 380 is carried out in which the estimation algorithm remains until sensor values of the next

Zeitschritts vorliegen. Wenn die Stromstärke nicht Bestandteil der Leitervariablen ist, wird die Stromstärke vor dem Abspeichern zunächst durch eine ,,Entnormierung“ berechnet, wobei dies durch Multiplikation der Sensorwerte mit dem Kehrwert desIf the current is not part of the conductor variable, the current is first calculated by “denormalization” before being saved, whereby this is done by multiplying the sensor values by the reciprocal of the

Normierungswertes erfolgt. Nachdem die in Schritt 390 zum nächsten Zeitschritt erfassten Magnetfeldsensorwerte vorliegen, wird in Schritt 340 wiederum ein Wert der vorgebbaren ersten Güte- oder Kostenfunktion in Abhängigkeit der in Schritt 390 gemessenen Sensorwerte und der zuletzt in Schritt 320 berechneten Werte ermittelt, wobei wiederum insbesondere die erfassten Sensorwerte mit den berechneten Werten verglichen werden, um den Wert der Güte- bzw. Kostenfunktion zu bestimmen. Sind die gemessenen und berechneten Sensorwerte in guter Übereinstimmung, wird dasAfter the magnetic field sensor values recorded in step 390 for the next time step are available, a value of the predeterminable first quality or cost function is determined in step 340 depending on the sensor values measured in step 390 and the values last calculated in step 320, whereby again the recorded sensor values are compared with the calculated values in order to determine the value of the quality or cost function. If the measured and calculated sensor values are in good agreement, the

Abbruchkriterium erfüllt und die geschätzte Stromstärke abgespeichert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die realen Leiterparameter, welche durch dieTermination criterion is met and the estimated current is stored. This is especially the case when the real conductor parameters, which are determined by the

Leiter-Variablen repräsentiert werden, im Vergleich zum vorherigen Zeitschritt nicht bzw. nur geringfügig geändert haben. Wird das Abbruchkriterium nicht erfüllt, wird wie oben beschrieben die Optimierung der Leiter- Variablen fortgeführt.Ladder variables have not changed or have only changed slightly compared to the previous time step. If the termination criterion is not met, the optimization of the ladder variables is continued as described above.

Die Optimierung, und damit die Schätzung der Leiter-Variablen, wird also im laufendenThe optimization, and thus the estimation of the ladder variables, is therefore carried out in the current

Messbetrieb dauerhaft durchgeführt. Als Startwert kann dabei jeweils vorteilhaft das letzte Optimierungsergebnis aus dem vorhergehenden Zeitschritt genutzt werden. Aus diesem Grund sind vorteilhaft keine großen Konvergenzgeschwindigkeiten notwendig und in der Regel wenige Iterationsschritte pro Zeitschritt ausreichend.Measurement operation is carried out continuously. The last optimization result from the previous time step can be used as the starting value. For this reason, no high convergence speeds are necessary and usually a few iteration steps per time step are sufficient.

Wie bereits oben beschrieben, sind für den Strombestimmungsalgorithmus, der in Fig. 8 beschrieben wurde, Informationen zu den Magnetfeldsensoren erforderlich, die insbesondere Position, Ausrichtung, Offset und Gain des jeweiligen Magnetfeldsensors umfassen. Diese Informationen können beispielsweise aus Konstruktionsdaten derAs already described above, the current determination algorithm described in Fig. 8 requires information on the magnetic field sensors, which in particular includes position, orientation, offset and gain of the respective magnetic field sensor. This information can be obtained, for example, from design data of the

Leiterplatte und Sensoren und aus technischen Datenblättern der Sensoren entnommen werden. Alternativ können diese Parameter messtechnisch an vorliegender Hardware, beispielsweise im Zuge eines Serien-Abgleichs in einer Fertigungsendkontrolle, bestimmt werden. Eine messtechnische Erfassung der Sensoreigenschaften kann aufwändig sein und einige Sensoreigenschaften sind messtechnisch nur schwierig bis gar nicht erfassbar. So kann die Position eines magnetfeldempfindlichen Elements wie z.B. einer Hall-Platte innerhalb eines Sensor-Bausteingehäuses Exemplar-Streuungen aufweisen, so dass für eine eindeutige Bestimmung der Position und Ausrichtung desPCB and sensors and from the technical data sheets of the sensors. Alternatively, these parameters can be determined by measuring existing hardware, for example during a series adjustment in a final production inspection. Measuring the sensor properties can be complex and some sensor properties are difficult or even impossible to measure. For example, the position of a magnetic field-sensitive element such as a Hall plate within a sensor module housing can vary from specimen to specimen, so that a clear determination of the position and orientation of the

Sensors zerstörungsfreie Prüfverfahren wie zum Beispiel Röntgenanalyse mit hoher örtlicher Auflösung durchgeführt werden müsste.Sensors non-destructive testing methods such as X-ray analysis with high spatial resolution would have to be carried out.

Alternativ dazu sieht die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren eines oben beschriebenen Messgeräts vor, mit dessen Hilfe Parameter der Mehrzahl vonAlternatively, the invention provides a method for calibrating a measuring device described above, by means of which parameters of the plurality of

Magnetfeldsensoren ermittelt werden, wobei die Parameter insbesondere die Position, die Orientierung und/oder messtechnische Eigenschaften des jeweiligenMagnetic field sensors are used to determine the parameters, in particular the position, orientation and/or metrological properties of the respective

Magnetfeldsensors repräsentieren, und wobei die ermittelten Parameter dermagnetic field sensor, and the determined parameters of the

Magnetfeldsensoren in der Speichereinrichtung des Messgeräts gespeichert werden.Magnetic field sensors are stored in the memory device of the measuring device.

Bei dem oben beschriebenen Strombestimmungsalgorithmus erfolgt dann vorzugsweise das Berechnen von erwarteten Werten bezüglich der von den Magnetfeldsensoren gemessenen Werte in Abhängigkeit der für die Mehrzahl von Magnetfeldsensoren mitIn the current determination algorithm described above, the calculation of expected values with respect to the values measured by the magnetic field sensors is preferably carried out depending on the values for the majority of magnetic field sensors with

Hilfe des Kalibrierungsverfahrens ermittelten Parameter der Mehrzahl vonThe parameters of the majority of

Magnetfeldsensoren.magnetic field sensors.

Das Kalibrierungsverfahren sieht vor, wenigstens einen Kalibrierungs-Leiter, durch den ein Strom vorgebbarer Stromstärke fließt, nacheinander in unterschiedlichenThe calibration procedure provides for at least one calibration conductor, through which a current of a predeterminable current intensity flows, to be successively tested in different

Anordnungen in den vorgegebenen Messbereich einzubringen, und für jede Anordnung jeweils die folgenden Schritte auszuführen:arrangements in the specified measuring range and carry out the following steps for each arrangement:

A) Messen durch jeden der Magnetfeldsensoren der Mess-Anordnung, jeweils einesA) Measuring by each of the magnetic field sensors of the measuring arrangement, one

Wertes für die magnetische Flussdichte entlang wenigstens einer Raumrichtung am Ort des jeweiligen Magnetfeldsensors,value for the magnetic flux density along at least one spatial direction at the location of the respective magnetic field sensor,

B) Festlegen der Werte für eine Mehrzahl von Sensor-Variablen und Kalibrierungs-B) Setting the values for a number of sensor variables and calibration

Leiter-Variablen auf jeweilige Startwerte, wobei die Sensor-Variablen Parameter derLadder variables to respective starting values, whereby the sensor variables are parameters of the

Mehrzahl von Magnetfeldsensoren repräsentieren, umfassend insbesondere die Position, die Orientierung und/oder messtechnische Eigenschaften des jeweiligenA plurality of magnetic field sensors, including in particular the position, orientation and/or metrological properties of the respective

Magnetfeldsensors, und wobei die Kalibrierungs-Leiter-Variablen Variablen umfassen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters relativ zu der Mess-Anordnung repräsentieren,magnetic field sensor, and wherein the calibration conductor variables comprise variables representing the position and orientation of the at least one calibration conductor relative to the measuring arrangement,

C) Berechnen von erwarteten Werten für die von den Magnetfeldsensoren gemessenenC) Calculating expected values for the magnetic field measured by the

Werte in Abhängigkeit der Werte der Mehrzahl von Sensor-Variablen undValues depending on the values of the majority of sensor variables and

Kalibrierungs-Leiter-Variablen,calibration ladder variables,

D) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren zweiten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt C) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte,D) Determining a value of a predeterminable second quality function depending on the values calculated in step C) and the values measured in step A),

E) solange ein vorgebbares zweites Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren der Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren zweiten Optimierungs-Algorithmus und Wiederholen der Schritte C) und D),E) as long as a predeterminable second termination criterion is not yet met, varying the values of the calibration ladder variables depending on a predeterminable second optimization algorithm and repeating steps C) and D),

F) bei Erfiillen des zweiten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Kalibrierungs-F) if the second termination criterion is met, save the values of the calibration

Leiter-Variablen,ladder variables,

G) Berechnen von erwarteten Werten fiir die von den Magnetfeldsensoren gemessenenG) Calculating expected values for the magnetic field sensors measured

Werte in Abhängigkeit der Werte der Sensor-Variablen und der gespeichertenValues depending on the values of the sensor variables and the stored

Kalibrierungs-Leiter-Variablen,calibration ladder variables,

H) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren dritten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt G) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte,H) Determining a value of a predeterminable third quality function depending on the values calculated in step G) and the values measured in step A),

I) solange ein vorgebbares drittes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren derI) as long as a predefined third termination criterion is not yet met, varying the

Werte der Sensor-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren dritten Optimierungs-Values of the sensor variables depending on a predefined third optimization

Algorithmus und Wiederholen der Schritte G) und H),algorithm and repeating steps G) and H),

J) bei Erfüllen des dritten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Sensor-J) if the third termination criterion is met, saving the values of the sensor

Variablen,Variables,

K) solange ein vorgebbares viertes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Wiederholen der Schritte C) bis J) mit den gespeicherten Werten der Sensor-Variablen undK) as long as a predefined fourth termination criterion is not yet met, repeat steps C) to J) with the stored values of the sensor variables and

Kalibrierungs-Leiter-Variablen als Startwerte,Calibration ladder variables as starting values,

L) bei Erfüllen des vierten Abbruchkriteriums, Speichern der gespeicherten Werte derL) if the fourth termination criterion is met, saving the stored values of the

Sensor-Variablen als Parameter der Magnetfeldsensoren in der Speichereinrichtung desSensor variables as parameters of the magnetic field sensors in the storage device of the

Messgeräts.measuring device.

Für die Schritte des Kalibrierungs-Verfahrens werden Großbuchstaben verwendet, um diese von den oben mit Kleinbuchstaben bezeichneten Schritten zu unterscheiden.Uppercase letters are used for the steps of the calibration procedure to distinguish them from the lowercase steps above.

Vorteilhaft können die Kalibrierungs-Leiter-Variablen wenigstens eine Variable umfassen, welche die Stromstärke des durch den wenigstens einen Kalibrierungs-Leiter fließenden Stromes repräsentieren, wobei insbesondere der Startwert für dieAdvantageously, the calibration conductor variables can comprise at least one variable which represents the current intensity of the current flowing through the at least one calibration conductor, wherein in particular the starting value for the

Stromstärke der vorgebbaren Stromstärke entspricht.current strength corresponds to the specified current strength.

Ein beispielhaftes Kalibrierungsverfahren bzw. Kalibriermessverfahren ist als schematisches Ablaufdiagramm in Fig. 9 dargestellt.An exemplary calibration procedure or calibration measurement procedure is shown as a schematic flow diagram in Fig. 9.

Das beispielhaft dargestellte Kalibriermessverfahren lässt sich in drei Abschnitte unterteilen. In einem ersten Abschnitt 510 wird die Kalibrierung initialisiert. In einem zweiten Abschnitt 520 werden die Parameter der Magnetfeldsensoren, d.h. Werte für dieThe calibration measurement procedure shown as an example can be divided into three sections. In a first section 510, the calibration is initialized. In a second section 520, the parameters of the magnetic field sensors, i.e. values for the

Mehrzahl von Sensor-Variablen, bestimmt und im dritten Abschnitt 530 werden dieA plurality of sensor variables are determined and in the third section 530 the

Lage und Orientierung des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters relativ zur Mess-Position and orientation of at least one calibration conductor relative to the measuring

Anordnung, d.h. Werte für die Mehrzahl von Kalibrierungs-Leiter-Variablen, ermittelt.arrangement, i.e. values for the majority of calibration ladder variables, are determined.

Im ersten Abschnitt wird zunächst in Schritt 511 ein Zähler m auf 1 gesetzt, der angibt, um welche Kalibriermessung es sich handelt. Anschließend wird in Schritt 512 der wenigstens eine Kalibrierungs-Leiter im Messbereich der Mess-Anordnung positioniert und vorzugsweise eine Stromstärke des durch den wenigstens einen Kalibrierungs-In the first section, a counter m is first set to 1 in step 511, which indicates which calibration measurement is involved. Then, in step 512, the at least one calibration conductor is positioned in the measuring range of the measuring arrangement and preferably a current intensity of the current flowing through the at least one calibration conductor is measured.

Leiter fließenden elektrischen Stroms vorgegeben, wobei sich, wie oben beschrieben, die Anordnung des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters relativ zur Mess-Anordnung für jede Kalibriemessung unterscheidet.Conductor flowing electrical current is predetermined, wherein, as described above, the arrangement of the at least one calibration conductor relative to the measuring arrangement differs for each calibration measurement.

Der Strom kann beispielsweise aus einer Stromquelle mit bekannter Stromstärke vorgegeben werden oder es kann ein unbekannter Strom vorgegeben werden, dessenThe current can be specified, for example, from a current source with a known current strength or an unknown current can be specified whose

Stromstärke mit einem geeigneten Messverfahren, beispielsweise mittels einer Shunt-Current intensity using a suitable measuring method, for example using a shunt

Messung, einem Stromwandler oder einer Rogowski-Spule, ermittelt wird. Es ist dabei unerheblich, an welcher Position der wenigstens eine Kalibrierungs-Leiter platziert wird und welche Ausrichtung der Kalibrierungs-Leiter hat. Der Durchtrittspunkt des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters durch die Fläche, die durch dieMeasurement, a current transformer or a Rogowski coil. It is irrelevant where the at least one calibration conductor is placed and what orientation the calibration conductor has. The point of passage of the at least one calibration conductor through the area defined by the

Magnetfeldsensoren bestimmt wird, insbesondere der Durchtrittspunkt durch eineMagnetic field sensors, in particular the passage point through a

Ebene, in welcher die Magnetfeldsensoren angeordnet sind, muss dabei lediglich in einem erlaubten Bereich liegen, der sich zwischen den Magnetfeldsensoren befindet, insbesondere innerhalb des oben beschriebenen definierten Messbereichs. UnterThe plane in which the magnetic field sensors are arranged must only lie within a permitted area that is located between the magnetic field sensors, in particular within the defined measuring range described above.

Anwesenheit des vorgegebenen Stroms werden in Schritt 513 die Sensorsignale derIn the presence of the specified current, in step 513 the sensor signals of the

Magnetfeldsensoren erfasst, entsprechend dem obigen Schritt A).Magnetic field sensors, according to step A) above.

Anschließend werden in Schritt 514 die Werte für die Mehrzahl von Sensor-Variablen und die Werte für die Mehrzahl von Kalibrierungs-Leiter-Variablen initial vorgegeben, entsprechend dem obigen Schritt B). Die Sensorpositionen und -ausrichtungen können dabei beispielsweise aus Konstruktionsdaten der Leiterplatte 110 angenommen werden und Gain aus dem Datenblatt entnommen werden. Der Offset kann zunächst mit 0 angenommen werden.Then, in step 514, the values for the plurality of sensor variables and the values for the plurality of calibration conductor variables are initially specified, corresponding to step B) above. The sensor positions and alignments can be assumed, for example, from design data of the circuit board 110 and gain can be taken from the data sheet. The offset can initially be assumed to be 0.

Analog zu dem oben im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Ermittlung derAnalogous to the procedure described above in connection with the determination of

Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter fließenden elektrischen Stroms beschriebenen Optimierungsalgorithmus können nun in Schritt 515 die Werte für dieThe optimization algorithm described for the current intensity of an electric current flowing through at least one conductor can now be used in step 515 to determine the values for the

Kalibrierungs-Leiter- Variablen ermittelt werden, entsprechend den obigen Schritten C),Calibration ladder variables are determined according to steps C above),

D) und E). Es sei angemerkt, dass dementsprechend in Schritt 515 zunächst nur dieD) and E). It should be noted that accordingly in step 515 only the

Kalibrierungs-Leiter-Variablen bei konstanten Sensor-Variablen optimiert werden. InCalibration ladder variables can be optimized with constant sensor variables. In

Schritt 516 werden die ermittelten Kalibrierungs-Leiter-Variablen abgespeichert, entsprechend dem obigen Schritt F). Die beschriebene Initialisierung wird für alleIn step 516, the determined calibration ladder variables are stored, corresponding to step F above. The described initialization is repeated for all

Kalibriermessungen wiederholt, wobei zu diesem Zweck der Zähler m in Schritt 517 inkrementiert wird und in Schritt 518 geprüft wird, ob der Zähler m einen MaximalwertCalibration measurements are repeated, for which purpose the counter m is incremented in step 517 and it is checked in step 518 whether the counter m has a maximum value

Mmax überschritten hat, wobei der Wert mmax der Anzahl der Kalibriermessungen entspricht. Solange dies nicht der Fall ist, werden die Schritte 512 bis 517 wiederholt.Mmax, where mmax corresponds to the number of calibration measurements. As long as this is not the case, steps 512 to 517 are repeated.

Jeder Magnetfeldsensor wird vorteilhaft durch eine Sensorposition x, eineEach magnetic field sensor is advantageously characterized by a sensor position x, a

Sensorposition y, einen Sensor-Kippwinkel, einen Sensor-Rotationswinkel, ein Sensor-Sensor position y, a sensor tilt angle, a sensor rotation angle, a sensor

Offset und ein Sensor-Gain charakterisiert, wobei für diesen Fall jederOffset and a sensor gain, where in this case each

Magnetfeldsensor 6 Freiheitsgrade aufweist und daher für jeden Magnetfeldsensor jeweils 6 entsprechende Sensor-Variablen vorgesehen sind. Die Sensorposition x und die Sensorposition y beziehen sich vorzugsweis auf ein definiertes Koordinatensystem, welches beispielsweise in Abhängigkeit der Bauform der Leiterplatte 110 gewählt ist.Magnetic field sensor has 6 degrees of freedom and therefore 6 corresponding sensor variables are provided for each magnetic field sensor. The sensor position x and the sensor position y preferably refer to a defined coordinate system, which is selected, for example, depending on the design of the circuit board 110.

Der Sensor-Kippwinkel und Sensor-Rotationswinkel geben vorzugsweise die jeweiligenThe sensor tilt angle and sensor rotation angle preferably indicate the respective

Winkel relativ zu einer insbesondere durch die Leiterplatte 110 definierten Ebene an.Angle relative to a plane defined in particular by the circuit board 110.

Da, wie nachfolgend beschrieben wird, die Sensor-Variablen für jedenSince, as described below, the sensor variables for each

Magnetfeldsensor separat ermittelt werden, ergeben sich insgesamt 6 Freiheitsgrade, so dass für diesen Fall für eine Optimierung der Sensor-Variablen mindestens mmax=6Magnetic field sensor are determined separately, a total of 6 degrees of freedom result, so that in this case at least mmax=6 is required for an optimization of the sensor variables.

Kalibriermessungen erforderlich sind. Eine größere Zahl von Kalibriermessungen erhöht die Robustheit gegenüber externen Einflüssen, wie z.B. Rauschen. Bevorzugt unterscheidet sich die Positionierung bzw. die Anordnung des wenigstens einenCalibration measurements are required. A larger number of calibration measurements increases the robustness against external influences, such as noise. Preferably, the positioning or arrangement of the at least one

Kalibrierungs-Leiters in den einzelnen Kalibriermessungen möglichst stark voneinander, um eine konvexe Kostenfunktion der Sensorparameteroptimierung zu gewährleisten. Für eine genaue Bestimmung des Offsets ist es vorteilhaft, eine derCalibration conductors in the individual calibration measurements should be as different as possible in order to ensure a convex cost function of the sensor parameter optimization. For an accurate determination of the offset, it is advantageous to use one of the

Kalibriermessungen bei Abwesenheit eines elektrischen Stroms durchzuführen.To perform calibration measurements in the absence of an electrical current.

Die der Initialisierungsphase anschließende Phase 520 der Ermittlung derThe phase 520 following the initialization phase of determining the

Sensorparameter wird nun für jeden der n Magnetfeldsensoren nacheinander durchgeführt, wobei für die in Fig. 6 dargestellte Mess-Anordnung 100 n=8 ist. Hierzu wird in Schritt 521 ein Sensorzählindex i zunächst auf 1 gesetzt.Sensor parameters are now carried out for each of the n magnetic field sensors one after the other, whereby n=8 for the measuring arrangement 100 shown in Fig. 6. For this purpose, a sensor count index i is initially set to 1 in step 521.

Anschließend werden in Schritt 522 die Sensor-Variablen mit Hilfe eines geeignetenSubsequently, in step 522, the sensor variables are determined using a suitable

Optimierungsverfahrens angepasst, entsprechend den obigen Schritten G), H) und I).optimization procedure according to steps G), H) and I) above.

Hierzu werden die zuvor bestimmten Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen und die erfassten Magnetfeldsensorwerte für den jeweiligen Magnetfeldsensor i vorgegeben und die entsprechenden, dem Magnetfeldsensor i zugeordneten Sensor-Variablen, beispielsweise Position x;, Position yi, Rotationswinkel &;, Kippwinkel ß;, OFFSET; und GAIN; so angepasst, dass die berechneten Sensorsignale mit den gemessenenFor this purpose, the previously determined values of the calibration conductor variables and the recorded magnetic field sensor values are specified for the respective magnetic field sensor i and the corresponding sensor variables assigned to the magnetic field sensor i, for example position x;, position yi, angle of rotation α, tilt angle β;, OFFSET; and GAIN; are adjusted so that the calculated sensor signals correspond to the measured

Sensorsignalen für alle durchgeführten Kalibriermessungen m in möglichst guterSensor signals for all calibration measurements performed m in the best possible

Übereinstimmung sind. Die ermittelten Sensorparameter werden in Schritt 523 abgespeichert, entsprechend dem obigen Schritt J).The determined sensor parameters are stored in step 523, corresponding to step J) above.

Die beschriebene Optimierung der Sensor-Variablen wird für alle Magnetfeldsensoren durchgeführt, wobei zu diesem Zweck der Sensorzählindex 1 in Schritt 524 inkrementiert wird und in Schritt 525 geprüft wird, ob der Sensorzählindex i die Anzahl n der Magnetfeldsensoren überschritten hat. Solange dies nicht der Fall ist, werden dieThe described optimization of the sensor variables is carried out for all magnetic field sensors, whereby for this purpose the sensor count index 1 is incremented in step 524 and in step 525 it is checked whether the sensor count index i has exceeded the number n of magnetic field sensors. As long as this is not the case, the

Schritte 522 bis 524 wiederholt.Repeat steps 522 to 524.

Anschließend wird in Schritt 526 überprüft, ob ein Abbruchkriterium erfüllt wird, welches insbesondere dem im obigen Schritt K) definierten vierten Abbruchkriterium entspricht. Als Abbruchkriterium kann zweckmäßigerweise ein Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl an durchgeführten Iterationen zwischen Optimierung der Sensor-Subsequently, in step 526, it is checked whether a termination criterion is met, which in particular corresponds to the fourth termination criterion defined in step K) above. The termination criterion can expediently be an exceedance of a predetermined number of iterations carried out between optimization of the sensor

Variablen und Optimierung der Kalibrierungs-Leiter-Variablen oder ein Unterschreiten eines vorgebbaren Restfehlers bezüglich der optimierten Werte der Kalibrierungs-Variables and optimization of the calibration ladder variables or a fall below a predefined residual error with regard to the optimized values of the calibration

Leiter-Variablen und Sensor-Variablen vorgesehen sein. Ist das Abbruchkriterium inConductor variables and sensor variables must be provided. If the termination criterion is in

Schritt 526 erfüllt, wird das Kalibrierverfahren in Schritt 527 beendet und die abgespeicherten Sensor-Variablen werden als Parameter der Magnetfeldsensoren in derStep 526 is fulfilled, the calibration procedure is terminated in step 527 and the stored sensor variables are used as parameters of the magnetic field sensors in the

Speichereinrichtung des Messgeräts gespeichert.storage device of the measuring device.

Ist das Abbruchkriterium in Schritt 526 nicht erfüllt, können mit den ermittelten Sensor-If the termination criterion in step 526 is not met, the determined sensor

Variablen die Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen für die einzelnenVariables the values of the calibration ladder variables for the individual

Kalibriermessungen erneut optimiert werden, wobei in dem in Fig. 9 dargestelltenCalibration measurements can be optimized again, whereby in the case shown in Fig. 9

Ablaufdiagramm zunächst in Schritt 528 der Zähler m wieder auf 1 gesetzt wird und anschließend die gespeicherten Sensor-Variablen in Schritt 531 abgerufen und zurFlowchart first in step 528 the counter m is reset to 1 and then the stored sensor variables are retrieved in step 531 and used for

Berechnung der erwarteten Magnetfeldsensorwerte in Schritt 532 verwendet werden.Calculating the expected magnetic field sensor values in step 532.

Mit Hilfe der neu ermittelten Werte der Kalibrierungs-Leiter- Variablen können danach wiederum die Sensor-Variablen erneut optimiert werden, entsprechend dem obigenUsing the newly determined values of the calibration ladder variables, the sensor variables can then be optimized again, according to the above

Schritt K). Wie in Fig. 9 dargestellt, werden zum erneuten Ermitteln der Werte derStep K). As shown in Fig. 9, to recalculate the values of the

Kalibrierungs-Leiter-Variablen die Schritte 533, 534, 535 und 536 ausgeführt, wobei diese den Schritten 515 bis 518 entsprechen.Calibration ladder variables, steps 533, 534, 535, and 536 are performed, which correspond to steps 515 to 518.

Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass bei geeigneter Platzierung undInvestigations by the inventors have shown that with appropriate placement and

Orientierung der Sensoren, zum Beispiel gemäß der in Fig. 6 dargestellten Anordnung, mit 10 Kalibriermessungen mit unterschiedlichen Anordnungen des wenigstens einenOrientation of the sensors, for example according to the arrangement shown in Fig. 6, with 10 calibration measurements with different arrangements of the at least one

Kalibrierungs-Leiters, umfassend Anordnungen, in denen ein Kalibrierungs-Leiter imCalibration conductor, comprising arrangements in which a calibration conductor in the

Mittelpunkt der U-förmigen Aussparung der Leiterplatte 110 positioniert ist, und solche, in denen ein Kalibrierungs-Leiter an anderen, innerhalb der Aussparung verteilten Positionen angeordnet ist, und mit 4 Iterationen von Optimierungen derCenter of the U-shaped recess of the circuit board 110 and those in which a calibration conductor is arranged at other positions distributed within the recess, and with 4 iterations of optimizations of the

Sensor-Variablen und der Kalibrierungs-Leiter-Variablen eine Kalibrierung derSensor variables and the calibration ladder variables a calibration of the

Sensorparameter mit einer hinreichenden Genauigkeit erreicht wird.sensor parameters are achieved with sufficient accuracy.

Wie oben beschrieben, ist für die Kalibrierung vorzugsweise die Vorgabe von Mmax unterschiedlichen Konfigurationen bezüglich der Anordnung des wenigstens einenAs described above, the calibration preferably involves specifying Mmax different configurations with respect to the arrangement of the at least one

Kalibrierungs-Leiters vorgesehen. Hierzu kann ein Kalibrierungs-Leiter im Messbereich manuell oder automatisiert, zum Beispiel mit Hilfe von mechanischen Aktuatoren, bewegt werden. Alternativ kann für die Kalibrierung eine Kalibrieranordnung vorgesehen werden, wie sie schematisch in Fig. 10 dargestellt ist.Calibration conductor is provided. For this purpose, a calibration conductor can be moved in the measuring area manually or automatically, for example with the help of mechanical actuators. Alternatively, a calibration arrangement can be provided for the calibration, as shown schematically in Fig. 10.

In der in Fig. 10 schematisch in Draufsicht dargestellten Kalibrieranordnung sind als der wenigstens eine Kalibrierungs-Leiter Kalibrierleiter K1 bis K9 dargestellt, die innerhalb des Messbereichs der in Fig. 6 dargestellten Mess-Anordnung 100 positioniert sind, wobei in der dargestellten Kalibrieranordnung ferner ein Rückleiter KR vorgesehen ist.In the calibration arrangement shown schematically in plan view in Fig. 10, calibration conductors K1 to K9 are shown as the at least one calibration conductor, which are positioned within the measuring range of the measuring arrangement 100 shown in Fig. 6, wherein a return conductor KR is also provided in the calibration arrangement shown.

Die Kalibrierleiter K1 bis K9 sind im Bereich zwischen den Magnetfeldsensoren 101 bis 108 positioniert, der Rückleiter KR ist außerhalb des Messbereichs positioniert und alle Kalibrierleiter verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zu derThe calibration conductors K1 to K9 are positioned in the area between the magnetic field sensors 101 to 108, the return conductor KR is positioned outside the measuring area and all calibration conductors run perpendicular to the

Darstellungsebene. Eine mögliche Verschiebung in x- und y-Richtung und eine nicht senkrecht zu der Darstellungsebene verlaufende Stromrichtung, d.h. eine Verkippung und/oder Verdrehung, der Kalibrierleiter sind möglich aber nicht dargestellt, um dieA possible shift in the x and y direction and a current direction that is not perpendicular to the plane of representation, i.e. a tilting and/or twisting of the calibration conductor are possible but not shown in order to

Darstellung übersichtlich zu halten. Die Richtung der Ströme in den Kalibrierleitern K1 und K3 bis K9 verläuft in die Darstellungsebene hinein, der Strom im Kalibrierleiter K2 fließt aus der Darstellungsebene heraus. Es sind verschiedene Kalibrierkonfigurationen mit unterschiedlicher Anzahl von Kalibrierleitern und anderen als den dargestelltenThe direction of the currents in the calibration conductors K1 and K3 to K9 runs into the representation plane, the current in the calibration conductor K2 flows out of the representation plane. Various calibration configurations with different numbers of calibration conductors and other than those shown are possible.

Stromrichtungen denkbar. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Position, dieIt is preferably provided that the position, the

Verkippung und die Verdrehung der einzelnen Kalibrierleiter während der Kalibrierung nicht ändert. Dazu kann eine mechanische Fixierung der Kalibrierleiter vorgesehen werden. Die einzelnen Kalibrierleiter können mit einem Strom Im bestromt werden.Tilting and twisting of the individual calibration conductors does not change during calibration. For this purpose, a mechanical fixation of the calibration conductors can be provided. The individual calibration conductors can be energized with a current Im.

Hierzu ist in Fig. 11 ein exemplarisches Schaltbild dargestellt. Eine steuerbareAn exemplary circuit diagram is shown in Fig. 11. A controllable

Stromquelle 620 kann für die jeweilige Kalibrierkonfiguration m mit m € {1, ..., Mmax} über einen Steuereingang 610 konfiguriert werden und damit der Kalibrierstrom Im vorgegeben werden. Über eine steuerbare Schaltmatrix 630 kann der Kalibierstrom über die Schalter S1,1 bis Sn,1, S1,2 bis Sn,2 und SR den Kalibrierleitern K1 bis Kn und dem Kalibrierrückleiter KR, der sich außerhalb des Messbereichs befindet, zugeführt werden. Dabei ist möglich, dass gar kein Kalibrierleiter, ein Kalibrierleiter und derCurrent source 620 can be configured for the respective calibration configuration m with m € {1, ..., Mmax} via a control input 610 and thus the calibration current Im can be specified. The calibration current can be fed to the calibration conductors K1 to Kn and the calibration return conductor KR, which is outside the measuring range, via the switches S1,1 to Sn,1, S1,2 to Sn,2 and SR via a controllable switching matrix 630. It is possible that no calibration conductor at all, a calibration conductor and the

Kalibrierrückleiter, ein Kalibrierleiterpaar oder mehrere Kalibrierleiter und/oder derCalibration return conductor, a calibration conductor pair or several calibration conductors and/or the

Rückleiter mit der steuerbaren Stromquelle verbunden werden. Auf diese Weise können mittels Permutationen für eine geringe Anzahl von Kalibrierleitern eine große Anzahl an Kalibrierkonfigurationen bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, dass der Strom in den einzelnen Kalibrierleiterpaaren gleich groß ist, indem die Kalibrierleiterpaare inReturn conductors are connected to the controllable current source. In this way, a large number of calibration configurations can be provided by permutations for a small number of calibration conductors. It is also possible to have the same current in each calibration conductor pair by connecting the calibration conductor pairs in

Reihe geschaltet werden können. Der einfacheren Darstellbarkeit halber ist in Fig. 11 nur eine mögliche Parallelschaltung dargestellt. Um, wie oben beschrieben, die 6For the sake of simplicity, only one possible parallel connection is shown in Fig. 11. In order to connect the 6

Freiheitsgrade der einzelnen Magnetfeldsensoren, d.h. Sensor-Parameter bzw. die Werte der Sensor-Variablen, zu bestimmen, kann so mit Hilfe von 3 Kalibrierleitern K1, K2,The degrees of freedom of the individual magnetic field sensors, i.e. sensor parameters or the values of the sensor variables, can be determined using 3 calibration conductors K1, K2,

K3, dem Rückleiter KR und der Schaltmatrix die in folgender Tabelle dargestelltenK3, the return conductor KR and the switching matrix shown in the following table

Kalibrierkonfigurationen bereitgestellt werden. Dabei bedeutet der Eintrag „0“, dass kein Strom in den betreffenden Kalibrierleiter fließt, + deutet einen positiven Strom, d.h. in die Darstellungsebene der Fig. 10 hinein, und — einen negativen Strom, d.h. aus der Darstellungsebene der Fig. 10 heraus, an. Die in den Konfigurationen 2, 3 und 4 ermittelten Leiterparameter, d.h. die Werte der entsprechenden Kalibrierungs-Leiter-Calibration configurations are provided. The entry “0” means that no current flows into the relevant calibration conductor, + indicates a positive current, i.e. into the representation plane of Fig. 10, and — a negative current, i.e. out of the representation plane of Fig. 10. The conductor parameters determined in configurations 2, 3 and 4, i.e. the values of the corresponding calibration conductor

Variablen, können dabei vorteilhaft in den Konfigurationen 5 bis 10 unterVariables can be advantageously used in configurations 5 to 10 under

Berücksichtigung der Stromrichtung und der Stromamplitude Im wiederverwendet werden.Taking into account the current direction and the current amplitude Im.

Konfiguration | Strom | Strom | Strom | Strom Schalter geschlossenConfiguration | Power | Power | Power | Power switch closed

TT eee] TTT voy pepe peTT eee] TTT voy pepe pe

Cr 1510108Cr 1510108

Cs [ee esCs [ee es

Ce fee emsCe fee ems

CE [ssCE [ss

Ce Le 810 ssCe Le 810 ss

Cr eee sessCr eee sess

Cs eo sessCs eo sess

Ce messCe mess

Cw [essCw [ess

Es sind also mit Hilfe von 3 Kalibrierleitern und einem Riickleiter bereits 10With the help of 3 calibration conductors and a return conductor, 10

Kalibriermessungen realisierbar. Bei den Konfigurationen 8-10 wird vorzugsweise derCalibration measurements can be carried out. For configurations 8-10, the

Strom in den einzelnen Kalibrierleitern gemessen, da es aufgrund von ungleichenCurrent in the individual calibration conductors is measured, since due to unequal

Leiter-Widerständen, Kontaktwiderständen etc. zu einer nicht exakt gleichen Aufteilung der parallel fließenden Ströme kommen kann. Es können neben den oben beschriebenenConductor resistances, contact resistances, etc. may result in a not exactly equal distribution of the parallel flowing currents. In addition to the above-described

Sensorparametern Position x, Position y, Kipp- und Neigungswinkel, Offset und Gain auch noch weitere Parameter, wie z.B. die Sensor-Nichtlinearität, temperaturabhängigerSensor parameters position x, position y, tilt and inclination angle, offset and gain as well as other parameters such as sensor nonlinearity, temperature-dependent

Gain und Offset usw. durch geeignete Anpassung des Optimierungsverfahrens undGain and offset etc. by appropriate adjustment of the optimization procedure and

Hinzunahme von weiteren Kalibrierbedingungen, wie z.B. der Temperatur, bestimmt werden. Außerdem ist es möglich, Sensorparameter, die keine großen Abweichungen aufweisen, beispielsweise die Sensorausrichtung, d.h. den Rotationswinkel, als fest anzunehmen, wodurch sich die Anzahl an erforderlichen Messungen reduziert bzw. dieThe calibration parameters can be determined by adding further calibration conditions, such as temperature. It is also possible to assume that sensor parameters that do not exhibit large deviations, such as the sensor orientation, i.e. the angle of rotation, are fixed, which reduces the number of measurements required or

Robustheit gegeniiber Rauschen bei gegebener Anzahl von Messungen erhoht.Robustness against noise increased for a given number of measurements.

Claims (12)

Patentansprüchepatent claims 1. Messgerät (1, 1°) zum kontaktlosen Messen der Stromstärke eines durch wenigstens einen Leiter (200, 200°) fließenden elektrischen Gleich-oder Wechselstroms, umfassend - wenigstens ein erstes Gehäuseteil (10, 10‘), welches durch seine Bauform einen außerhalb des ersten Gehäuseteils (10, 10°) angeordneten Messbereich definiert, - eine Mess-Anordnung (100) mit einer Mehrzahl Magnetfeldsensoren (101-108, 101*-108°), welche an festen Positionen und in festen Orientierungen relativ zu dem definierten Messbereich angeordnet sind, - eine Speichereinrichtung, in der Parameter der Magnetfeldsensoren (101-108, 101°-108°) gespeichert sind, wobei die Parameter Informationen zu den Positionen, zu den Orientierungen und zu messtechnischen Eigenschaften der Magnetfeldsensoren (101-108, 101°-108¢) umfassen, - eine mit den Magnetfeldsensoren (101-108, 101‘-108‘) und der Speichereinrichtung verbundene Verarbeitungseinheit (130), welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Messwerte der Magnetfeldsensoren (101-108, 101°-108°) und in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung gespeicherten Parameter einen Wert für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter (200, 200°) fließenden elektrischen Stroms zu ermitteln, wenn sich der wenigstens eine Leiter (200, 200°) in beliebiger Lage und Orientierung durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt, - eine Rückhalteeinrichtung (20, 20°), die dazu ausgebildet ist, zusammen mit dem ersten Gehäuseteil (10, 10°) eine öffen- und schließbare Leiterdurchführung zu bilden, wobei die Rückhalteeinrichtung (20, 20°) derart ausgebildet ist, dass sich ein in die Leiterdurchführung eingebrachter Leiter (200, 200°) durch den definierten Messbereich hindurch erstreckt, und - wenigstens eine Ausgabeschnittstelle (140, 50, 30, 30°) zum Ausgeben des ermittelten Wertes für die Stromstärke und/oder eines aus dem ermittelten Wert der Stromstärke abgeleiteten Wertes.1. Measuring device (1, 1°) for contactless measurement of the current intensity of an electrical direct or alternating current flowing through at least one conductor (200, 200°), comprising - at least one first housing part (10, 10'), which by its design defines a measuring range arranged outside the first housing part (10, 10°), - a measuring arrangement (100) with a plurality of magnetic field sensors (101-108, 101*-108°), which are arranged at fixed positions and in fixed orientations relative to the defined measuring range, - a storage device in which parameters of the magnetic field sensors (101-108, 101°-108°) are stored, the parameters comprising information on the positions, orientations and metrological properties of the magnetic field sensors (101-108, 101°-108¢), - a device connected to the magnetic field sensors (101-108, 101'-108') and the storage device, which is designed to determine a value for the current intensity of the electrical current flowing through the at least one conductor (200, 200°) depending on the measured values of the magnetic field sensors (101-108, 101°-108°) and depending on the parameters stored in the storage device, when the at least one conductor (200, 200°) extends through the defined measuring range in any position and orientation, - a retaining device (20, 20°) which is designed to form an openable and closable conductor feedthrough together with the first housing part (10, 10°), wherein the retaining device (20, 20°) is designed such that a conductor (200, 200°) introduced into the conductor feedthrough extends through the defined measuring range, and - at least an output interface (140, 50, 30, 30°) for outputting the determined value for the current intensity and/or a value derived from the determined value of the current intensity. 2. Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Rückhalteeinrichtung als ein beweglich, insbesondere drehbar oder schiebbar, am ersten Gehäuseteil (10) befestigter Rückhaltebügel (20) ausgebildet ist oder die Rückhalteeinrichtung durch einen Kabelbinder, ein Gummiband oder eine Lasche mit aufgebrachten Rasthaken gebildet wird. 2. Measuring device according to claim 1, wherein the retaining device is designed as a retaining bracket (20) which is movably, in particular rotatably or slidably, attached to the first housing part (10) or the retaining device is formed by a cable tie, a rubber band or a tab with applied locking hooks. 3 Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Rückhalteeinrichtung als ein mit dem ersten Gehäuseteil (10°) lösbar verbindbares zweites Gehäuseteil (20°) ausgebildet ist, wobei insbesondere das erste und zweite Gehäuseteil jeweils zueinander komplementär ausgebildete Rastelemente (11°, 21°) aufweisen oder das erste und zweite Gehäuseteil mittels einer Schraubverbindung verbindbar sind.3 Measuring device according to claim 1, wherein the retaining device is designed as a second housing part (20°) which can be detachably connected to the first housing part (10°), wherein in particular the first and second housing parts each have locking elements (11°, 21°) which are complementary to one another or the first and second housing parts can be connected by means of a screw connection. 4. Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner ausgebildet zur Messung einer elektrischen Spannung, wobei das Messgerät insbesondere Eingangsanschlüsse (40) zur Spannungsmessung aufweist.4. Measuring device according to one of the preceding claims, further designed to measure an electrical voltage, wherein the measuring device in particular has input connections (40) for voltage measurement. 5. Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle (30, 30°) zur Kommunikation mit wenigstens einem weiteren, insbesondere gleichartigen Messgerät, wobei das Messgerät insbesondere dazu ausgebildet ist, mit dem wenigstens einen weiteren Messgerät Messdaten auszutauschen, wobei die Messdaten insbesondere zu in den Messdaten enthaltenen Messwerten jeweils einen zugeordneten Zeitstempel umfassen, der angibt, zu welchem Zeitpunkt die Messwerte ermittelt wurden.5. Measuring device according to one of the preceding claims, comprising at least one communication interface (30, 30°) for communication with at least one further, in particular similar measuring device, wherein the measuring device is in particular designed to exchange measurement data with the at least one further measuring device, wherein the measurement data, in particular for measurement values contained in the measurement data, each comprise an associated time stamp which indicates at which point in time the measurement values were determined. 6. Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, ausgebildet als Messumformer, und ausgebildet zum Ermitteln eines Wertes für eine elektrische Leistung und/oder eines Wertes für eine elektrische Energie in Abhängigkeit wenigstens eines ermittelten Wertes für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter (200, 200°) fließenden elektrischen Stroms und/oder in Abhängigkeit wenigstens eines Wertes einer gemessenen elektrischen Spannung und/oder in Abhängigkeit von über die wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle (30, 30°) empfangenen Messdaten.6. Measuring device according to one of the preceding claims, designed as a measuring transducer, and designed to determine a value for an electrical power and/or a value for an electrical energy as a function of at least one determined value for the current intensity of the electrical current flowing through the at least one conductor (200, 200°) and/or as a function of at least one value of a measured electrical voltage and/or as a function of measurement data received via the at least one communication interface (30, 30°). 7. Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl Magnetfeldsensoren (101-108, 101°-108¢) an festen Positionen und in festen Orientierungen auf einem innerhalb des ersten Gehäuseteils (10, 10°) angeordneten starren Träger (110) angeordnet sind.7. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the plurality of magnetic field sensors (101-108, 101°-108¢) are arranged at fixed positions and in fixed orientations on a rigid carrier (110) arranged within the first housing part (10, 10°). 8. Messgerät nach Anspruch 7, wobei der Träger (110) als Leiterplatte ausgebildet ist, und wobei die Leiterplatte durch eine in der Leiterplatte vorgesehene Aussparung eine U-Form aufweist, wobei durch die Aussparung zwei Leiterplatten-Arme gebildet werden, zwischen denen der durch die Bauform des Gehäuses definierte Messbereich liegt, und wobei auf jedem der zwei Leiterplatten-Arme wenigstens einer der Mehrzahl der Magnetfeldsensoren (101- 108, 101*-108°) angeordnet ist.8. Measuring device according to claim 7, wherein the carrier (110) is designed as a circuit board, and wherein the circuit board has a U-shape due to a recess provided in the circuit board, wherein two circuit board arms are formed by the recess, between which the measuring range defined by the design of the housing lies, and wherein at least one of the plurality of magnetic field sensors (101-108, 101*-108°) is arranged on each of the two circuit board arms. 9. Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (130) dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Wertes für die Stromstärke des durch den wenigstens einen Leiter (200, 200°) fließenden elektrischen Stroms in Abhängigkeit von Messwerten der Magnetfeldsensoren (101-108, 101‘-108‘), solange ein vorgebbares erstes Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, folgende Schritte auszuführen: a) Variieren der Werte einer Mehrzahl von Leiter-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren ersten Optimierungs-Algorithmus, wobei die Leiter-Variablen Variablen umfassen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen stromdurchflossenen Leiters (200, 200°) relativ zu der Mess-Anordnung (100) repräsentieren, b) Berechnen von erwarteten Werten bezüglich der von den Magnetfeldsensoren (101-108, 101‘-108‘) gemessenen Werte in Abhängigkeit der Werte der Mehrzahl von Leiter-Variablen und in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung gespeicherten Parameter, wobei zum Berechnen der erwarteten Werte insbesondere das Gesetz von Biot-Savart für einen unendlich langen geradlinigen Leiter verwendet wird, und c) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren ersten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt b) berechneten Werte und der Messwerte der Magnetfeldsensoren (101-108, 101°-108°).9. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the processing unit (130) is designed to carry out the following steps for determining the value for the current intensity of the electric current flowing through the at least one conductor (200, 200°) as a function of measured values of the magnetic field sensors (101-108, 101'-108'), as long as a predefinable first termination criterion is not met: a) varying the values of a plurality of conductor variables as a function of a predefinable first optimization algorithm, wherein the conductor variables comprise variables which represent the position and orientation of the at least one conductor (200, 200°) through which current flows relative to the measuring arrangement (100), b) calculating expected values with respect to the values measured by the magnetic field sensors (101-108, 101'-108') as a function of the values of the plurality of conductor variables and in Dependence of the parameters stored in the storage device, wherein in particular the Biot-Savart law for an infinitely long straight conductor is used to calculate the expected values, and c) determining a value of a predeterminable first quality function as a function of the values calculated in step b) and the measured values of the magnetic field sensors (101-108, 101°-108°). 10. Messsystem, umfassend wenigstens zwei Messgeräte (1, 1°) nach einem der Anspriiche 1 bis 9, welche zum Austausch von Messdaten kommunikativ miteinander verbunden sind.10. Measuring system comprising at least two measuring devices (1, 1°) according to one of claims 1 to 9, which are communicatively connected to one another for the exchange of measurement data. 11. Verfahren zum Kalibrieren eines Messgeräts (1, 1°) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Kalibrierungsverfahren vorsieht, wenigstens einen Kalibrierungs- Leiter (K1-K9), durch den ein Strom vorgebbarer Stromstärke fließt, nacheinander in unterschiedlichen Anordnungen in den definierten Messbereich einzubringen, und fiir jede Anordnung jeweils die folgenden Schritte auszufiihren: A) Messen durch jeden der Magnetfeldsensoren (101-108, 101-108‘) der Mess- Anordnung (100), jeweils eines Wertes für die magnetische Flussdichte entlang wenigstens einer Raumrichtung am Ort des jeweiligen Magnetfeldsensors (101- 108, 101*-108°), B) Festlegen der Werte für eine Mehrzahl von Sensor-Variablen und Kalibrierungs-Leiter-Variablen auf jeweilige Startwerte, wobei die Sensor- Variablen Parameter der Mehrzahl von Magnetfeldsensoren (101-108, 101*-108°) repräsentieren, umfassend insbesondere die Position, die Orientierung und/oder messtechnische Eigenschaften des jeweiligen Magnetfeldsensors (101-108, 101°- 108°), und wobei die Kalibrierungs-Leiter-Variablen Variablen umfassen, welche die Lage und Orientierung des wenigstens einen Kalibrierungs-Leiters (K1-K9) relativ zu der Mess-Anordnung (100) repräsentieren, C) Berechnen von erwarteten Werten für die von den Magnetfeldsensoren (101- 108, 101-108“) gemessenen Werte in Abhängigkeit der Werte der Mehrzahl von Sensor-Variablen und Kalibrierungs-Leiter-Variablen, D) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren zweiten Gütefunktion in Abhängigkeit der in Schritt C) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte, E) solange ein vorgebbares zweites Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Variieren der Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren zweiten Optimierungs-Algorithmus und Wiederholen der Schritte C) und D), F) bei Erfüllen des zweiten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Kalibrierungs-Leiter-Variablen, G) Berechnen von erwarteten Werten fiir die von den Magnetfeldsensoren (101- 108, 101°-108¢) gemessenen Werte in Abhängigkeit der Werte der Sensor- Variablen und der gespeicherten Kalibrierungs-Leiter-Variablen, H) Ermitteln eines Wertes einer vorgebbaren dritten Gütefunktion in Abhingigkeit der in Schritt G) berechneten Werte und der in Schritt A) gemessenen Werte, I) solange ein vorgebbares drittes Abbruchkriterium noch nicht erfiillt ist, Variieren der Werte der Sensor-Variablen in Abhängigkeit eines vorgebbaren dritten Optimierungs-Algorithmus und Wiederholen der Schritte G) und H), J) bei Erfiillen des dritten Abbruchkriteriums, Speichern der Werte der Sensor- Variablen, K) solange ein vorgebbares viertes Abbruchkriterium noch nicht erfüllt ist, Wiederholen der Schritte C) bis J) mit den gespeicherten Werten der Sensor- Variablen und Kalibrierungs-Leiter-Variablen als Startwerte, L) bei Erfüllen des vierten Abbruchkriteriums, Speichern der gespeicherten Werte der Sensor-Variablen als Parameter der Magnetfeldsensoren (101-108, 101-108) in der Speichereinrichtung des Messgeräts (1, 1°).11. Method for calibrating a measuring device (1, 1°) according to one of claims 1 to 9, wherein the calibration method provides for introducing at least one calibration conductor (K1-K9), through which a current of predeterminable current intensity flows, into the defined measuring range one after the other in different arrangements, and for each arrangement the following steps are carried out: A) measuring by each of the magnetic field sensors (101-108, 101-108') of the measuring arrangement (100), in each case a value for the magnetic flux density along at least one spatial direction at the location of the respective magnetic field sensor (101- 108, 101*-108°), B) setting the values for a plurality of sensor variables and calibration conductor variables to respective starting values, wherein the sensor variables represent parameters of the plurality of magnetic field sensors (101-108, 101*-108°), comprising in particular the Position, orientation and/or metrological properties of the respective magnetic field sensor (101-108, 101°- 108°), and wherein the calibration conductor variables comprise variables which represent the position and orientation of the at least one calibration conductor (K1-K9) relative to the measuring arrangement (100), C) calculating expected values for the values measured by the magnetic field sensors (101- 108, 101-108”) depending on the values of the plurality of sensor variables and calibration conductor variables, D) determining a value of a predeterminable second quality function depending on the values calculated in step C) and the values measured in step A), E) as long as a predeterminable second termination criterion is not yet met, varying the values of the calibration conductor variables depending on a predeterminable second optimization algorithm and repeating steps C) and D), F) when the second termination criterion is met, storing the values of the calibration ladder variables, G) calculating expected values for the values measured by the magnetic field sensors (101- 108, 101°-108¢) depending on the values of the sensor variables and the stored calibration ladder variables, H) determining a value of a predeterminable third quality function depending on the values calculated in step G) and the values measured in step A), I) as long as a predeterminable third termination criterion is not yet met, varying the values of the sensor variables depending on a predeterminable third optimization algorithm and repeating steps G) and H), J) when the third termination criterion is met, storing the values of the sensor variables, K) as long as a predeterminable fourth termination criterion is not yet met, repeating steps C) to J) with the stored Values of the sensor variables and calibration ladder variables as start values, L) when the fourth termination criterion is met, storing the stored values of the sensor variables as parameters of the magnetic field sensors (101-108, 101-108) in the memory device of the measuring device (1, 1°). 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Kalibrierungs-Leiter-Variablen wenigstens eine Variable umfassen, welche die Stromstärke des durch den wenigstens einen Kalibrierungs-Leiter (K1-K9) fließenden Stromes repräsentieren, wobei insbesondere der Startwert für die Stromstärke der vorgebbaren Stromstärke entspricht.12. The method according to claim 11, wherein the calibration conductor variables comprise at least one variable which represents the current intensity of the current flowing through the at least one calibration conductor (K1-K9), wherein in particular the starting value for the current intensity corresponds to the predefinable current intensity.
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