| Dokumentenidentifikation |
DE102006026148A1 13.12.2007 |
| Titel |
Elektrisches/elektronisches Gerät |
| Anmelder |
Insta Elektro GmbH, 58511 Lüdenscheid, DE |
| Erfinder |
Grochowski, Torsten, 58507 Lüdenscheid, DE; Rauterkus, Frank, Dipl.-Ing., 57439 Attendorn, DE |
| DE-Anmeldedatum |
06.06.2006 |
| DE-Aktenzeichen |
102006026148 |
| Offenlegungstag |
13.12.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
13.12.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
G01R 15/20(2006.01)A, F, I, 20060606, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
G01R 33/07(2006.01)A, L, I, 20060606, B, H, DE
H05K 1/02(2006.01)A, L, I, 20060606, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Es wird ein elektrisches/elektronisches Gerät, insbesondere ein Aktor, für ein Bussystem der Gebäudesystemtechnik mit zumindest einem Laststrompfad vorgeschlagen, welchem zur Strommessung zumindest ein Hallsensor zugeordnet ist. Zu dem Zweck, ein elektrisches/elektronisches Gerät zu schaffen, bei dem auf einfache Art und Weise eine Trennung mit entsprechender Isolation zwischen der Laststromseite und Busseite realisiert ist und die den Hallsensoren zugeordneten Mess- und Auswerteschaltungen auf besonders einfache Art und Weise mit der notwendigen Energie zu versorgen sind, ist der Laststrompfad im Bereich des Hallsensors als zumindest eine von zumindest einer Isolationsschicht abgedeckten Leiterbahn einer Leiterplatte ausgeführt und ist der Hallsensor unter Zwischenschaltung einer Isolationsschicht zumindest einer Leiterbahn zugeordnet.
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| Beschreibung[de] |
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Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß Oberbegriff
des Hauptanspruches konzipierten elektrischen/elektronischen Gerät aus.
Derartige elektrische/elektronische Geräte sind in der Regel
dafür vorgesehen, eine Vielzahl von in Gebäuden installierte, an ein Bussystem
angeschlossene weitere elektrische Geräte (Jalousieantriebe, Beleuchtungseinrichtungen,
Haushaltsgeräte, Warnanlagen, usw.) bedarfsgerecht zu beeinflussen, bzw. zu
überwachen. Zu diesem Zweck sind die unterschiedlichsten elektrischen/elektronischen
Geräte bekannt geworden. Oftmals sind weitere elektrische Geräte so im
Gebäude angebracht bzw. angeordnet, so dass deren Funktion bzw. Funktionszustand
vom Benutzer nicht direkt ausgemacht werden kann. Beispielsweise ist eine Beleuchtungsanlage
im Außenbereich oder in einem langen Flurbereich angebracht, wobei die Leuchtmittel
vom Benutzer nicht direkt gesehen werden können oder eine Waschmaschine ist
im Keller des Gebäudes aufgestellt, so dass der Funktionszustand der Waschmaschine
für den Benutzer nicht erkennbar ist. Für den Benutzer ist es bei solchen
Installationen deshalb oftmals wichtig zu erkennen, ob z. B. Leuchtmittel der Beleuchtungsanlage
defekt sind bzw. die Waschmaschine mit ihrem Waschvorgang fertig ist. Aus diesem
Gunde sind Geräte bekannt geworden, bei welchen unter Zuhilfenahme von Hallsensoren
der Laststrom gemessen wird.
D. h. mit Hilfe solcher Hallsensoren können zu Kontroll-, Mess-,
Überwachungs- oder Meldezwecken zusätzliche Informationen, wie z. B. Leuchtmitteldefekt,
Sicherung ausgefallen, Waschvorgang beendet, Schaltzustand Ein bzw. Aus in das Bussystem
abgegeben und an zentraler Stelle zur Anzeige gebracht werden.
Durch die DE 102 53 018 A1
ist ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechendes elektrisches/elektronisches
Gerät bekannt geworden, bei welchem zumindest einem Laststrompfad zum Zwecke
der Strommessung zumindest ein Hallsensor zugeordnet ist. Der Lasttrompfad dieses
Schaltgerätes weist jedoch keine besonderen Isolationsmaßnahmen auf, so
dass bei einer Anwendung in einem Bussystem ein erheblicher Aufwand getrieben werden
muss, um die vorgeschriebene Isolation (Kriechstrecke) zwischen der Laststromseite
und der Busseite einzuhalten. Außerdem ist ein erhöhter Aufwand notwendig,
um die dem Hallsensor zugeordnete Mess- und Auswerteschaltung mit ausreichender
Energie versorgen zu können.
Ausgehend von einem derart ausgebildeten elektrischen/elektronischen
Gerät liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gerät
zu schaffen, bei dem auf einfache Art und Weise eine Trennung mit entsprechender
Isolation (Kriechstrecke) zwischen der Laststromseite und der Busseite realisiert
ist und die den Hallsensoren zugeordneten Mess- und Auswerteschaltungen auf besonders
einfache Art und Weise mit der notwendigen Energie zu versorgen sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch
angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einer solchen Ausbildung ist besonders vorteilhaft, dass eine
4 kV Trennung zwischen dem zu messenden Laststrom und der Mess- und Auswerteschaltung
der Busseite auf besonders einfache Art und Weise realisiert ist. Die Fertigung
solcher Geräte ist einfach und kostengünstig, weil nur ein sehr geringer
Anteil an Handarbeit anfällt. Zudem ist besonders vorteilhaft, dass bei einer
derartigen Strommessung keine größeren Gehäuse oder zusätzlichen
Leiterplatten bei identischer Anzahl zu überwachender Kanäle notwendig
werden. Zudem können einfach durch Minderbestückungen Varianten ohne Strommessung
hergestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispiels
sei die Erfindung im Prinzip näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen Schnitt durch ein prinziphaft dargestelltes
elektrisches/elektronisches Gerät;
2: prinziphaft eine Unteransicht der Leiterplatte des
elektrischen/elektronischen Gerät;
3: prinziphaft die den Hallsensor und den Laststrompfad
umgebende Schirmung.
Wie aus den Figuren hervorgeht, weist ein solches, als mehrkanaliger
Schaltaktor ausgeführtes elektrisches/elektronisches Gerät eine Leiterplatte
1 auf, in die je Kanal ein Laststrompfad integriert ist. Jeder Laststrompfad
besteht aus zwei übereinander liegend angeordneten Leiterbahnen 2a,
2b die zum Zwecke ihrer Isolation in das Leiterplattenmaterial der Leiterplatte
1 integriert sind. Einerseits steht jeder Laststrompfad mit einer auf der
Leiterplatte 1 festgelegten Lastklemme 3a, 3b und andererseits
mit dem Schaltkontakt eines auf der Leiterplatte 1 angeordneten Relais
4 in Verbindung. Dadurch das die beiden Leiterbahnen 2a,
2b je Laststrompfad in die Leiterplatte 1 integriert sind, ergeben
sich drei Isolationsschichten 5a, 5b, 5c, welche die
Leiterbahnen 2a, 2b quasi vollständig aufnehmen. Jedem Laststrompfad
ist ein Hallsensor 6 zur Strommessung zugeordnet. Von den drei Isolationsschichten
5a, 5b, 5c trägt im Wesentlichen die obere Isolationsschicht
5a zur Realisierung der notwendigen Kriechstrecke K bei,
um die vorgeschriebene Trennung zwischen der Laststromseite und der mit Kleinspannung
betriebenen Busseite des elektrischen/elektronischen Gerätes sicherzustellen.
Mit den vorsehend beschriebenen Maßnahmen wird auf einfache Art und Weise eine
4 kV Trennung zwischen der Laststromseite und der Busseite erreicht.
Wie des weiteren insbesondere aus 1 hervorgeht,
steht das Relais 4 mit seiner Ansteuerseite über einen, zu einem,
der Einfachheit halber nicht näher dargestellten Busankoppler gehörigen
Mikrocontroller 7 mit einem auf der Leiterplatte 1 angeordneten
Busanschluss 8 in Verbindung. Außerdem steht auch der Hallsensor
6 über eine Messauswertung 9 und den Mikrocontroller
7 des Busankopplers mit dem Busanschluss 8 in Verbindung.
Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, fließt
der Laststrom von der Lastklemme 3a über die Anschlüsse
4a, 4b des – der Einfachheit halber nicht näher dargestellten-Schaltkontaktes
des Relais 4. Vom Anschluss 4a aus wird der Laststrom zur Messung
unter dem Hallsensor 6 hergeleitet und fließt danach zur Lastklemme
3b.
Die beiden Leiterbahnen 2a, 2b sind wie bereits
beschrieben in das Leiterplattenmaterial integriert bzw. auf den Innenlagen der
Leiterplatte 1 angeordnet. Die Leiterplatte 1 besteht aus Epoxidharz-Glashartgewebe-Laminat
FR4, wodurch bei einfacher Integration der Leiterbahnen 2a, 2b
eine hohe Isolationswirkung gewährleistet ist.
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, ist
dem Hallsensor 6 und in dessen Bereich den beiden Leiterbahnen
2a, 2b des Laststrompfades 2 eine Schirmung
10a, 10b zugeordnet, welche bewirkt, dass Strömungen durch
Magnetfelder reduziert werden, die nicht durch den Laststrom hervorgerufen werden,
der dem Hallsensor 6 zugeordnet ist. Insbesondere können Wechselfelder
von Leitungen unter dem Gerät oder von Transformatoren neben dem Gerät
teilweise abgeblockt werden.
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| Anspruch[de] |
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Elektrisches/elektronisches Gerät, insbesondere Aktor für
ein Bussystem der Gebäudesystemtechnik mit zumindest einem Laststrompfad, welchem
zur Strommessung zumindest ein Hallsensor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Laststrompfad im Bereich des Hallsensors (6) als zumindest eine,
von zumindest einer Isolationsschicht (5a, 5b, 5c) abgedeckten
Leiterbahn (2a, 2b) einer Leiterplatte (1) ausgeführt
ist, und dass der Hallsensor (6) unter Zwischenschaltung einer Isolationsschicht
(5a, 5b, 5c) zumindest einer Leiterbahn (2a,
2b) zugeordnet ist.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Isolationsschicht (5a, 5b, 5c) zumindest
eine Leiterbahn (2a, 2b) überdeckend auf die Leiterplatte
(1) aufgebracht ist.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Isolationsschicht (5a, 5b,
5c) durch Integration zumindest einer Leiterbahn (2a,
2b) in das Leiterplattenmaterial realisiert ist, also zumindest eine Leiterbahn
(2a, 2b) in die Leiterplatte (1) integriert ist.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laststrompfad aus zumindest
zwei in und/oder auf der Leiterplatte (1) vorhandenen Leiterbahnen (2a,
2b) besteht.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laststrompfad einerseits mit
einer auf der Leiterplatte (1) befestigten Lastklemme (3a,
3b) und andererseits mit dem Schaltkontakt eines Relais (4) in
Verbindung steht.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallsensor (6) mit einem auf
der Leiterplatte (1) befindlichen Busanschluss (8) in Verbindung
steht.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) mit einem Epoxidharz-Glashartgewebe-Laminat
(FR4) als Basismaterial ausgeführt ist.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät als mehrkanaliger Schaltaktor
ausgeführt ist.
Elektrisches/elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallsensor (6) und zumindest
der dem Hallsensor (6) zugeordnete Bereich des Laststrompfades mit einer
Schirmung (10a, 10b) versehen sind.
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