DE20206382U1

DE20206382U1 - Device for measuring electrical quantities

Info

Publication number: DE20206382U1
Application number: DE20206382U
Authority: DE
Original assignee: BENNING ELEKTROTECHNIK
Current assignee: BENNING ELEKTROTECHNIK
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2012-04-24

Description

Einrichtung zur Messung elektrischer GrößenDevice for measuring electrical quantities

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung elektrischer Größen mit einer Meßeinheit zur Bestimmung von Werten elektrischer Größen, wenigstens einer Anzeigeeinheit, wenigstens zwei Meßelektroden, wenigstens einem Kabel, über das die Meßelektroden miteinander in Wirkverbindung stehen, einer Referenzeinheit, über die eine Wirkverbindung zu einem Bezugspotential herstellbar ist, und einer ersten Funktionseinheit zur Messung einer zwischen einer der Meßelektroden und dem Bezugspotential anliegenden elektrischen Spannung.The invention relates to a device for measuring electrical quantities with a measuring unit for determining values of electrical quantities, at least one display unit, at least two measuring electrodes, at least one cable via which the measuring electrodes are operatively connected to one another, a reference unit via which an operative connection to a reference potential can be established, and a first functional unit for measuring an electrical voltage applied between one of the measuring electrodes and the reference potential.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Meßgeräten zur Verwendung im elektrotechnischen bzw. elektronischen Bereich bekannt. Derartige Meßgeräte sind zur Überwachung oder auch zur Überprüfung von elektrischen Größen, wie der elektrischen Spannung, des elektrischen Stroms, des elektrischen Widerstands, der Frequenz oder dergleichen, entweder in Einrichtungen eingebaut, oder sie werden als mobile, insbesondere tragbare, Meßeinrichtung beispielsweise vom Bedienungspersonal mitgeführt. Das Augenmerk ist hier jedoch insbesondere auf die mobilen Meßeinrichtungen gerichtet, ohne jedoch eine stationäre Anordnung einer gattungsgemäßen Meßeinrichtung in einer elektrischen bzw. elektronischen Anlage außer Acht zu lassen.A large number of measuring devices for use in the electrotechnical or electronic field are known in the prior art. Such measuring devices are either built into devices for monitoring or checking electrical quantities such as electrical voltage, electrical current, electrical resistance, frequency or the like, or they are carried as mobile, particularly portable, measuring devices by the operating personnel, for example. However, the focus here is particularly on mobile measuring devices, without ignoring the stationary arrangement of a generic measuring device in an electrical or electronic system.

So sind auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung Meßeinrichtungen bekannt, insbesondere Vielfach-Meßgeräte oder Multimeter, die als tragbares Gerät in Form eines Handprüfgeräts oder eines Handmeßgeräts verfügbar sind. Da-Thus, in the technical field of the present invention, measuring devices are known, in particular multimeters, which are available as a portable device in the form of a hand-held tester or a hand-held measuring device.

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(0211) 572131 (0211) 588225(0211) 572131 (0211) 588225

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üsseldorf' .:.. (BLZ¹30C20500) 40113276 Stadt-Sparkasse, Düsseldorf (BLZ 30050110) 10090769üsseldorf' .:.. (bank code ¹ 30C20500) 40113276 Stadt-Sparkasse, Düsseldorf (bank code 30050110) 10090769

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bei sind die Vielfach-Meßgeräte zur Messung unterschiedlichster elektrischer Größen, wie oben angeführt, geeignet.The multimeters are suitable for measuring a wide variety of electrical quantities, as listed above.

Insbesondere bei der Erstellung eines Aufbaus für eine elektrische Installation, beispielsweise eine Hausinstallation, eine Installation in einer Produktionshalle oder dergleichen, sowie auch bei einer Überprüfung einer solchen Installation werden von den Fachleuten sogenannte Spannungsprüfer verwendet. Hierbei handelt es sich um eine tragbare Meßeinrichtung, mit der eine elektrische Spannung zwischen einzelnen Leitern der Installation untereinander sowie auch zu einem Bezugspotential, insbesondere der Erde, gemessen werden kann. Unter dem Begriff &ldquor;Erde" im Sinne dieser Offenbarung ist ein durch die Erdoberfläche gebildetes, elektrisches Potential zu verstehen. Unter dieser Definition findet der Begriff &ldquor;Erde" auch im Bereich der Elektrotechnik weithin Verwendung. So kann mit dieser Vorrichtung geprüft werden, ob elektrische Leiter, an denen Eingriffe vorgenommen werden sollen, spannungsfrei geschaltet sind. Darüber hinaus werden solche Spannungsprüfer zur Fehlerbestimmung in einer elektrischen Installation verwendet. In particular, when creating a structure for an electrical installation, for example a house installation, an installation in a production hall or the like, as well as when checking such an installation, so-called voltage testers are used by experts. This is a portable measuring device with which an electrical voltage can be measured between individual conductors of the installation and also to a reference potential, in particular the earth. The term "earth" in the sense of this disclosure is to be understood as an electrical potential formed by the earth's surface. Under this definition, the term "earth" is also widely used in the field of electrical engineering. This device can be used to check whether electrical conductors on which interventions are to be carried out are de-energized. In addition, such voltage testers are used to determine faults in an electrical installation.

Ferner sind Spannungsprüfer bekannt, die dazu geeignet sind, in einem Mehrleiternetz, insbesondere einem Dreileiternetz, welches zumindest zeitweise mit einer harmonischen elektrischen Größe, insbesondere einer elektrischen Wechselspannung mit im wesentlichen konstanter Frequenz, beaufschlagbar ist, einen zeitlichen Versatz der elektrischen Größen zumindest zweier Leiter zueinander zu bestimmen. Gemäß den mathematisch-physikalischen Grundlagen entspricht der zeitliche Versatz einem Unterschied der Phasenkonstanten in den Argumenten der die harmonischen elektrischen Größen beschreibenden mathematischen harmonischen Funktionen. In der Elektrotechnik wird für diesen Versatz der Begriff &ldquor;Phasendifferenz" verwendet (Brockhaus Enzyklopädie, 17. Auflage, 14. Band, 1972, Seite 521 wie auch Taschenbuch der Mathematik, Bronstein und Semendjajew, 18. Auflage, Verlag Harry Deutsch, 1979). Insbesondere bei einem symmetrischen Dreileiternetz, welches mit einer harmonischen elektrischen Wechselspannung konstanter Frequenz beaufschlagt ist, ist die Bestimmung der Phasendifferenzen wichtig, da hierdurch oftmals die Drehrichtung einer an dieses Dreileiternetz angeschlossenen elektrischen Maschine vorgegeben ist.Furthermore, voltage testers are known which are suitable for determining a temporal offset of the electrical quantities of at least two conductors in relation to one another in a multi-conductor network, in particular a three-conductor network, which can be at least temporarily subjected to a harmonic electrical quantity, in particular an alternating electrical voltage with a substantially constant frequency. According to the mathematical and physical principles, the temporal offset corresponds to a difference in the phase constants in the arguments of the mathematical harmonic functions describing the harmonic electrical quantities. In electrical engineering, the term "phase difference" is used for this offset (Brockhaus Encyclopedia, 17th edition, 14th volume, 1972, page 521 as well as Taschenbuch der Mathematik, Bronstein and Semendjajew, 18th edition, Verlag Harry Deutsch, 1979). The determination of the phase differences is particularly important in a symmetrical three-wire network that is supplied with a harmonic alternating voltage of constant frequency, since this often determines the direction of rotation of an electrical machine connected to this three-wire network.

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So beschreibt beispielsweise die DE 40 02 603 A1 einen Spannungsprüfer mit zwei jeweils an einem Handgriff angeordneten Meßspitzen, die über ein einadriges Kabel und ein Spannungsmeßwerk miteinander verbunden sind. Der Spannungsprüfer ist für eine Messung an einem symmetrischen Dreileiternetz vorgesehen, welches mit einer Wechselspannung von 50 Hz beaufschlagt ist, wie beispielsweise das öffentliche Energieversorgungsnetz. Dieses Dreileiternetz ist auf ein durch die Erdoberfläche gebildetes elektrisches Potential bezogen, in der Elektrotechnik kurz &ldquor;Erde" genannt. Zur Bestimmung einer Phasendifferenz zwischen zwei mit jeweils einer Spannung beaufschlagten Leitern des Dreileiternetzes werden die beiden Spannungen mittels Prüfspitzen des Spannungsprüfers abgegriffen. Über eine in einer der beiden Handhaben des Spannungsprüfers vorgesehene kapazitive, nach außen isoliert angeordnete Elektrode wird über eine kapazitive Kopplung zur Hand eines Bedieners und durch einen hierdurch bewirkten Ableitstrom zur Erde, der zugleich einen Körperstrom durch den Bediener bildet, ein Bezugspotential erzeugt, mit Hilfe dessen die Phasendifferenz bestimmbar ist. Dazu ist ein Ableitstrom von beiden Leitern zur Erde erforderlich. Eine der Phasendifferenz entsprechende Information wird über eine in einer der Handhaben angeordnete Anzeigeeinheit ausgegeben. Im Hinblick auf die Exposition des Bedieners durch Körperströme wird jedoch der für die Messung erforderliche Ableitstrom als nachteilig empfunden.For example, DE 40 02 603 A1 describes a voltage tester with two measuring probes each arranged on a handle, which are connected to each other via a single-core cable and a voltage measuring device. The voltage tester is intended for measuring a symmetrical three-wire network that is supplied with an alternating voltage of 50 Hz, such as the public power supply network. This three-wire network is related to an electrical potential formed by the earth's surface, known in electrical engineering as "earth" for short. To determine a phase difference between two conductors of the three-wire network, each of which is subjected to a voltage, the two voltages are tapped using the test probes of the voltage tester. A capacitive electrode insulated from the outside, provided in one of the two handles of the voltage tester, generates a reference potential via a capacitive coupling to the hand of an operator and a leakage current to earth caused by this, which at the same time forms a body current through the operator, with the help of which the phase difference can be determined. A leakage current from both conductors to earth is required for this. Information corresponding to the phase difference is output via a display unit arranged in one of the handles. With regard to the operator's exposure to body currents, however, the leakage current required for the measurement is considered disadvantageous.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Meßeinrichtung zu schaffen, mit der der für die Bestimmung der Phasendifferenz erforderliche Körperstrom reduzierbar ist.The invention is therefore based on the object of creating a generic measuring device with which the body current required for determining the phase difference can be reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine zweite Funktionseinheit zur Messung einer zwischen den beiden Meßelektroden anliegenden elektrischen Spannung sowie eine dritte Funktionseinheit zur Bestimmung einer Phasendifferenz zwischen den beiden gemessenen Spannungen und zur Übermittlung eines einem Wert der Phasendifferenz entsprechenden Signals an die Anzeigeeinheit gelöst. According to the invention, the object is achieved by a second functional unit for measuring an electrical voltage present between the two measuring electrodes and a third functional unit for determining a phase difference between the two measured voltages and for transmitting a signal corresponding to a value of the phase difference to the display unit.

Die zweite Spannung wird zwischen den beiden Meßelektroden gemessen, wodurch ein Ableitstrom, wie zur Messung der ersten Spannung gegen das Bezugspotential erforderlich, vorteilhaft vermieden werden kann. Ist das BezugspotentialThe second voltage is measured between the two measuring electrodes, whereby a leakage current, as required for measuring the first voltage against the reference potential, can be advantageously avoided. If the reference potential

mit dem elektrischen Potential der Erdoberfläche elektrisch leitend verbunden, so kann der Ableitstrom zur Erde fließen. Eine Vergleichseinheit, wie ein elektronischer Funktionsschaltkreis, der beispielsweise einen Komparator aufweisen kann, ein Mikroprozessor, ein Rechner oder dergleichen ermittelt die Phasendifferenz zwischen den gemessenen Spannungen, die über die Anzeigeeinheit ausgegeben wird. Der für die Messung verwendete Ableitstrom kann beispielsweise über eine elektrische oder auch eine kapazitive Kopplung erreicht werden, wobei der Ableitstrom zugleich einen Körperstrom durch einen Bediener bildet. Die zweite und die dritte Funktionseinheit können einstückig oder auch als getrennt angeordnete Funktionseinheiten ausgebildet sein. Die Einrichtung kann darüber hinaus auch für eine Messung weiterer elektrischer Größen, wie der elektrischen Spannung, dem elektrischen Strom, dem elektrischen Widerstand und dergleichen, vorgesehen sein. Entgegen der im Stand der Technik ausgeführten Meßmethode, bei der von jeder Meßelektrode ein Ableitstrom zum Bezugspotential erforderlich ist, kann mit der vorliegenden Erfindung erstmals systembedingt eine deutliche Reduzierung des Ableitstroms erreicht werden. So wird nur der Ableitstrom von einer Meßelektrode verwendet, um eine Phasendifferenz zwischen den beiden gemessenen Spannungen ermitteln zu können. Eine hohe Zuverlässigkeit kann erreicht werden.electrically connected to the electrical potential of the earth's surface, the leakage current can flow to earth. A comparison unit, such as an electronic functional circuit, which can have a comparator, for example, a microprocessor, a computer or the like, determines the phase difference between the measured voltages, which is output via the display unit. The leakage current used for the measurement can be achieved, for example, via an electrical or capacitive coupling, whereby the leakage current simultaneously forms a body current through an operator. The second and third functional units can be designed as one piece or as separately arranged functional units. The device can also be provided for measuring other electrical quantities, such as electrical voltage, electrical current, electrical resistance and the like. In contrast to the measuring method used in the prior art, in which a leakage current to the reference potential is required from each measuring electrode, the present invention can for the first time achieve a significant reduction in the leakage current due to the system. Only the leakage current from one measuring electrode is used to determine a phase difference between the two measured voltages. A high level of reliability can be achieved.

Es wird ferner vorgeschlagen, daß die Meßeinrichtung wenigstens eine Handhabe aufweist, in der die Meßeinheit angeordnet ist. Ein separates Gehäuse für die Meßeinheit kann eingespart werden. So kann beispielsweise eine einzige Handhabe vorgesehen sein, in der die zwei Meßelektroden angeordnet sind, um beispielsweise eine Einhandbedienung zu ermöglichen. Dazu können die beiden Meßelektroden auf einem vorgegebenen Abstand positioniert sein, der beispielsweise einem genormten Abstand zwischen zwei Sicherungsautomaten in einem Schaltkasten entspricht.It is also proposed that the measuring device has at least one handle in which the measuring unit is arranged. A separate housing for the measuring unit can be dispensed with. For example, a single handle can be provided in which the two measuring electrodes are arranged in order to enable one-handed operation, for example. For this purpose, the two measuring electrodes can be positioned at a predetermined distance, which corresponds, for example, to a standardized distance between two circuit breakers in a switch box.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die Meßeinheit in wenigstens einer Handhabe angeordnet ist. Vorteilhaft kann somit die erfindungsgemäße Einrichtung in einer vom Spannungsprüfer bekannten Bauform angeordnet werden. Die Einrichtung kann beispielsweise bei einem bekannten Spannungsprüfer mit zwei Handhaben in einer der Handhaben angeordnet sein.Furthermore, it is proposed that the measuring unit is arranged in at least one handle. The device according to the invention can thus advantageously be arranged in a design known from the voltage tester. The device can, for example, be arranged in one of the handles of a known voltage tester with two handles.

In einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die wenigstens zwei Meßelektroden an jeweils einer Handhabe angeordnet sind. So kann erreicht werden, daß auch entfernt und/oder versetzt angeordnete Kontakte mit den Meßelektroden kontaktierbarsind.In a further embodiment, it is proposed that the at least two measuring electrodes are each arranged on a handle. This makes it possible to ensure that contacts arranged at a distance and/or offset can also be contacted with the measuring electrodes.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Anzeigeeinheit in zumindest einer Handhabe angeordnet ist. Ein für die Anzeigeeinheit erforderliches Gehäuse kann eingespart werden. Es kann zudem erreicht werden, daß die Anzeigeeinheit mit weiteren Funktionsgruppen eine gemeinsame Baugruppe bildet, die beispielsweise zur Montage der Meßeinrichtung einfach zu handhaben ist. Es kann auch an jeder Handhabe eine Anzeigeeinheit vorgesehen sein, um beispielsweise ein Ablesen der ausgegebenen Meßwerte in unterschiedlichen Stellungen des Bedieners zu ermöglichen.It is also proposed that the display unit is arranged in at least one handle. A housing required for the display unit can be saved. It can also be achieved that the display unit forms a common assembly with other functional groups, which is easy to handle, for example, for assembling the measuring device. A display unit can also be provided on each handle, for example to enable the output measured values to be read in different positions of the operator.

Dazu wird femer vorgeschlagen, daß die Anzeigeeinheit eine Flüssigkristallanzeige (LCD-Display) aufweist. So kann mit einem geringen Energieaufwand eine Anzeige der gemessenen Werte einer Vielzahl von Größen erreicht werden.It is also proposed that the display unit has a liquid crystal display (LCD display). This makes it possible to display the measured values of a large number of variables with little energy consumption.

Daneben wird vorgeschlagen, daß die Anzeigeeinheit wenigstens eine Leuchtdiode (LED) aufweist. So können beispielsweise durch Leuchtdioden gefährliche Zustände signalisiert werden, beispielsweise das Anliegen einer gefährlichen Spannung oder auch ein Überlasten der Einrichtung. Solche Leuchtdioden können beispielsweise mit der Flüssigkristallanzeige kombiniert sein. Es kann jedoch auch eine Leuchtdiodeneinheit als Anzeigeeinheit vorgesehen sein, um ein Ablesen der Anzeigeeinheit auch in einer dunklen Umgebung zu ermöglichen.It is also proposed that the display unit has at least one light-emitting diode (LED). For example, light-emitting diodes can be used to signal dangerous conditions, such as the presence of a dangerous voltage or an overload of the device. Such light-emitting diodes can be combined with the liquid crystal display, for example. However, a light-emitting diode unit can also be provided as the display unit in order to enable the display unit to be read even in a dark environment.

Als Alternative oder zusätzlich wird vorgeschlagen, daß die Anzeigeeinheit wenigstens eine Glimmlampe aufweist. So kann beispielsweise über eine Glimmlampe das Fließen des Ableitstroms angezeigt werden, um dem Bediener zu signalisieren, daß ein für die Messung hinreichend guter Kontakt zum Bezugspotential hergestellt ist.As an alternative or in addition, it is proposed that the display unit has at least one glow lamp. For example, the flow of the leakage current can be displayed via a glow lamp in order to signal to the operator that a sufficiently good contact with the reference potential has been established for the measurement.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung wenigstens eine Energieversorgungseinheit aufweist. Die Energieversorgungseinheit kann vorteilhaft verwendete elektronische Schaltkreise mit Energie versorgen. SieIn a further embodiment, it is proposed that the device has at least one energy supply unit. The energy supply unit can advantageously supply used electronic circuits with energy. It

kann aber auch die für eine Messung erforderliche Energie bereitstellen, beispielsweise bei einer Widerstandsmessung oder einer Durchgangsprüfung. Die Energieversorungseinheit kann durch einen Akkumulator oder eine Batterie gebildet sein. Sie kann aber auch durch eine getrennt angeordnete, mit der Einrichtung verbindbare Energieversorungseinheit gebildet sein.but can also provide the energy required for a measurement, for example for a resistance measurement or a continuity test. The energy supply unit can be formed by an accumulator or a battery. However, it can also be formed by a separately arranged energy supply unit that can be connected to the device.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die Energieversorgungeinheit wenigstens eine Solarzelle aufweist. Vorteilhaft kann mit der Solarzelle beispielsweise die für eine elektrische Widerstandsmessung erforderliche Energie bereitgestellt werden, oder es kann auch die Meßeinheit mit Energie versorgt werden, beispielsweise indem die von der Solarzelle gelieferte Energie in einem Energiespeicher wie einem Akkumulator oder einem Kondensator zwischenspeicherbar ist.Furthermore, it is proposed that the energy supply unit has at least one solar cell. The solar cell can advantageously be used to provide the energy required for an electrical resistance measurement, for example, or the measuring unit can also be supplied with energy, for example by temporarily storing the energy supplied by the solar cell in an energy storage device such as an accumulator or a capacitor.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung eine Rechnereinheit aufweist, in der wenigstens eine der Funktionseinheiten durch einen Programmblock gebildet ist. So kann erreicht werden, daß die Einrichtung für unterschiedliche Einsatzzwecke durch entsprechende Programmblöcke einsetzbar ist, wobei eine Änderung des Aufbaus oder einer elektronischen Schaltung vermieden werden kann. Die Rechnereinheit kann beispielsweise durch einen MikroController gebildet sein, sie kann aber auch durch elektronische Funktionsschaltkreise gebildet sein. Dazu kann beispielsweise ein Analog/Digital-Wandler vorgesehen sein, um ein analoges Meßsignal in eine von der Rechnereinheit verarbeitbare Form zu bringen. Die Rechnereinheit kann jedoch auch von einem Mikrocontroller gebildet sein, in dem entsprechende Analog/Digital-Wandler vorgesehen sind. Zur Abbildung besonderer Funktionsabläufe kann jedoch auch eine Kombination eines Mikrocontrollers mit elektronischen Funktionsschaltungen vorgesehen sein.In an advantageous development of the present invention, it is proposed that the device has a computer unit in which at least one of the functional units is formed by a program block. In this way, the device can be used for different purposes using corresponding program blocks, whereby a change in the structure or an electronic circuit can be avoided. The computer unit can be formed by a microcontroller, for example, but it can also be formed by electronic functional circuits. For this purpose, an analog/digital converter can be provided, for example, in order to bring an analog measurement signal into a form that can be processed by the computer unit. The computer unit can also be formed by a microcontroller in which corresponding analog/digital converters are provided. However, a combination of a microcontroller with electronic functional circuits can also be provided to represent special functional sequences.

Es wird ferner vorgeschlagen, daß die Referenzeinheit in einer Handhabe angeordnet ist. Vorteilhaft kann eine separate Baugruppe eingespart werden. Ferner kann beispielsweise über eine kapazitive Kopplung von der Handhabe über den Körper des Bedieners zum Bezugspotential, wie beispielsweise dem Erdpotential, das Referenzpotential gebildet werden. Separate Kontakte, Elektroden und dergleichen können eingespart werden. Es kann jedoch auch ein Anschluß zur direkten elektrischen Verbindung mit den Bezugspotential vorgesehen sein.It is also proposed that the reference unit is arranged in a handle. Advantageously, a separate assembly can be saved. Furthermore, the reference potential can be formed, for example, via a capacitive coupling from the handle via the operator's body to the reference potential, such as the earth potential. Separate contacts, electrodes and the like can be saved. However, a connection for direct electrical connection to the reference potential can also be provided.

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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß in der Ausgestaltung mit zwei Handhaben jeweils eine Referenzeinheit in jeder Handhabe angeordnet ist. So kann in beiden Handhaben ein Referenzpotential erzeugt werden, welche für eine hohe Meßqualität miteinander verglichen werden können. Die Meßgenauigkeit kann erhöht werden. Darüber hinaus kann festgestellt werden, ob eine der Referenzeinheiten defekt ist und eine entsprechende Fehlermeldung kann ausgegeben werden. Erfindungsgemäß kann der Ableitstrom trotz einer Anordnung in zwei Handhaben reduziert sein, da nach wie vor nur der Ableitstrom von einer Meßelektrode verwendet wird, weshalb auch der durch den Ableitstrom gebildete Körperstroms durch den Bediener reduziert sein kann.Furthermore, it is proposed that in the design with two handles, a reference unit is arranged in each handle. In this way, a reference potential can be generated in both handles, which can be compared with each other for high measurement quality. The measurement accuracy can be increased. In addition, it can be determined whether one of the reference units is defective and a corresponding error message can be issued. According to the invention, the leakage current can be reduced despite an arrangement in two handles, since only the leakage current from one measuring electrode is still used, which is why the body current generated by the leakage current can also be reduced by the operator.

Dazu wird vorgeschlagen, daß in beiden Handhaben jeweils die drei Funktionseinheiten zur Messung der Spannungen sowie zur Bestimmung der Phasendifferenz vorgesehen und die jeweilige Phasendifferenz über die Anzeigeeinheit ausgebbar ist. Eine hohe Zuverlässigkeit der Meßergebnisse kann erreicht werden. Es können jedoch auch beide Meßergebnisse separat angezeigt werden, um aus deren Abweichungen weitere Informationen gewinnen zu können. Die Meßergebnisse können dazu beispielsweise durch einen Mikroprozessor weiter ausgewertet und/oder gespeichert werden.It is proposed that both handles contain the three functional units for measuring the voltages and for determining the phase difference, and that the respective phase difference can be displayed on the display unit. A high degree of reliability of the measurement results can be achieved. However, both measurement results can also be displayed separately in order to gain further information from their deviations. The measurement results can be further evaluated and/or stored, for example, by a microprocessor.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung zur Messung einer Phasendifferenz eines erdbezogenen, elektrischen Mehrleiter-Wechselspannungsnetzes geeignet ist. So kann vorteilhaft erreicht werden, daß der Ableitstrom zur Erzeugung des Bezugspotentials als Körperstrom durch den Bediener ohne zusätzliche Maßnahmen strömen kann. Zur Ausführung der Messung braucht daher nur eine Kopplung über die Meßeinrichtung zu den zu messenden Leitern hergestellt werden.In an advantageous further development, it is proposed that the device is suitable for measuring a phase difference of an earth-referenced, electrical multi-conductor AC network. This can advantageously ensure that the leakage current for generating the reference potential can flow through the operator as a body current without additional measures. To carry out the measurement, only a coupling via the measuring device to the conductors to be measured needs to be established.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß eine Einheit zur Erzeugung mechanischer Schwingungen entsprechend einem Wert einer zu messenden elektrischen Größe vorgesehen ist. So kann die Einheit beispielsweise durch einen Exzentermotor oder auch durch eine Spule mit einem magnetisierbaren oder magnetischen, bewegbaren, mit der Spule in Wirkverbindung stehenden Joch gebildet sein. Durch von dieser Einheit erzeugte Schwingungen kann das VorliegenIn a further embodiment, it is proposed that a unit be provided for generating mechanical vibrations corresponding to a value of an electrical quantity to be measured. For example, the unit can be formed by an eccentric motor or by a coil with a magnetizable or magnetic, movable yoke that is operatively connected to the coil. Vibrations generated by this unit can determine the presence of

und/oder auch der Wert einer Meßgrößen dem Bediener signalisiert werden, indem dieser die Vibrationen beispielsweise über die Handhabe erfaßt.and/or the value of a measured variable can be signaled to the operator by detecting the vibrations, for example via the handle.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind der folgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Hinsichtlich der Funktion wird auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen.Further advantages and features of the present invention can be found in the following description of the figures. The same components are designated by the same reference numerals. With regard to the function, reference is made to the description of the embodiment in Fig. 1.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Spannungsprüfers mitFig. 1 shows an embodiment of a voltage tester according to the invention with

zwei Handhaben, die jeweils eine über ein Kabel in Wirkverbindung stehende Meßelektroden aufweisen,two handles, each with a measuring electrode connected via a cable,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Handhabe in Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung der Erzeugung eines Bezugspotentials, Fig. 2 is a partially sectioned view of a handle in Fig. 1 with a schematic representation of the generation of a reference potential,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei an einem Gehäuse befestigten Meßelektroden mit nur einer Handhabe für eine Einhandbedienung,Fig. 3 shows another device according to the invention with two measuring electrodes attached to a housing with only one handle for one-handed operation,

Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf zweier elektrischer Spannungen eines symmetrischen, erdbezogenen Mehrleiternetzes dargestellt in einem Spannungszeitdiagramm undFig. 4 shows a time course of two electrical voltages of a symmetrical, earth-related multi-conductor network shown in a voltage-time diagram and

Fig. 5 einen zeitlichen Verlauf zweier elektrischer Spannungen eines symmetrischen, erdbezogenen Mehrleiternetzes in einem Spannungszeitdiagramm mit gegenüber Fig. 4 umgekehrter zeitlicher Abfolge.Fig. 5 shows a time course of two electrical voltages of a symmetrical, earth-referenced multi-conductor network in a voltage-time diagram with a time sequence reversed to that in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Spannungsprüfers 10 mit zwei Meßelektroden 16, 18, die über ein Kabel 20 miteinander in Wirkverbindung stehen. Jede Meßelektrode 16, 18 ist jeweils an einer Handhabe 38, 40 angeordnet, die jeweils eine Griffbarriere 52 aufweist, um zu verhindern, daß während einer Messung die Sicherheitsabstände zwischen den zu Meßelektroden 16, 18 und einerFig. 1 shows a first embodiment of a voltage tester 10 with two measuring electrodes 16, 18, which are operatively connected to one another via a cable 20. Each measuring electrode 16, 18 is arranged on a handle 38, 40, each of which has a handle barrier 52 to prevent the safety distances between the measuring electrodes 16, 18 and a

Hand des Bedieners 48 zu klein werden. Der Handgriff 38 weist eine Anzeigeeinheit 14 auf. Die Anzeigeeinheit 14 weist eine Flüssigkeitskristallanzeige 54 und eine Leuchtdiode 56 auf. Die Flüssigkeitskristallanzeige 54 signalisiert dem Bediener den Meßwert der gemessenen elektrischen Größe. Die Leuchtdiode 56 ist in dieser Ausgestaltung als Warnanzeige ausgebildet, um beispielsweise eine Überlastung oder auch einen Defekt des Spannungsprüfers anzuzeigen. Innerhalb des Handgriffs 38 sind eine Meßeinheit 12 zur Bestimmung von Werten elektrischer Größen, eine Referenzeinheit 22 zur Ermittlung eines Referenzpotentials, eine in einem Griffbereich 60 parallel zu einer Griffsbereichsoberfläche isoliert angeordnete Flächenelektrode 58 sowie drei Funktionseinheiten 26, 30, 34 angeordnet (Fig. 2).The hand of the operator 48 may become too small. The handle 38 has a display unit 14. The display unit 14 has a liquid crystal display 54 and a light-emitting diode 56. The liquid crystal display 54 signals the measured value of the electrical quantity to the operator. The light-emitting diode 56 is designed in this embodiment as a warning display to indicate, for example, an overload or a defect in the voltage tester. A measuring unit 12 for determining values of electrical quantities, a reference unit 22 for determining a reference potential, a surface electrode 58 arranged in an insulated manner in a handle area 60 parallel to a handle area surface, and three functional units 26, 30, 34 are arranged within the handle 38 (Fig. 2).

Über die erste Funktionseinheit 26 ist ein erstes Meßsignal 28 einer zwischen einer an einer der Meßelektroden 16, 18 anliegenden elektrischen Spannung und Erde 24 erzeugbar. Mit der zweiten Funktionseinheit 30 ist ein zweites Meßsignal 32 einer zwischen den beiden Meßelektroden 16, 18 anliegenden elektrischen Spannung erzeugbar. Mit der Funktionseinheit 34 ist eine Phasendifferenz 36 zwischen den beiden Meßsignalen 28, 32 ermittelbar, und ein dem Wert der Phasendifferenz 36 entsprechendes Signal wird an die Anzeigeeinheit 14 übermittelt.A first measurement signal 28 of an electrical voltage applied between one of the measuring electrodes 16, 18 and ground 24 can be generated via the first functional unit 26. A second measurement signal 32 of an electrical voltage applied between the two measuring electrodes 16, 18 can be generated using the second functional unit 30. A phase difference 36 between the two measurement signals 28, 32 can be determined using the functional unit 34, and a signal corresponding to the value of the phase difference 36 is transmitted to the display unit 14.

Wie ferner aus Fig. 2 entnehmbar ist, ist über die den Handgriff 38 haltende Hand des Bedieners 48 durch eine kapazitive Kopplung zur Elektrode 58 eine Wirkverbindung zum Erdpotential 24 herstellbar, um mittels der Referenzeinheit 22 ein Referenzpotential zu erzeugen.As can also be seen from Fig. 2, an active connection to the ground potential 24 can be established via the hand of the operator 48 holding the handle 38 by means of a capacitive coupling to the electrode 58 in order to generate a reference potential by means of the reference unit 22.

Die Meßsignale 28, 32, werden mittels elektronischer Funktionsschaltungen wie Schmitt-Trigger, Komparatoren oder dergleichen in Verbindung mit weiteren Funktionsschaltkreisen in entsprechende Dreizustandssignale umgewandelt. Mittels der Funktionseinheit 34 wird die Phasendifferenz 36 gebildet. Ein der Phasendifferenz 36 entsprechendes Signal wird an Anzeigeeinheit 14 übermittelt und führt zu einer entsprechenden Anzeige. In Abhängigkeit von der Phasendifferenz 36 zeigt die Anzeigeeinheit 14 entweder einen Vorlauf, einen Nachlauf oder Gleichphasigkeit der mit der Meßelektrode 16 abgetasteten Spannung gegenüber der mit der Meßelektrode 18 abgetasteten Spannung an.The measurement signals 28, 32 are converted into corresponding three-state signals by means of electronic functional circuits such as Schmitt triggers, comparators or the like in conjunction with further functional circuits. The phase difference 36 is formed by means of the functional unit 34. A signal corresponding to the phase difference 36 is transmitted to the display unit 14 and leads to a corresponding display. Depending on the phase difference 36, the display unit 14 shows either a lead, a lag or in-phase of the voltage sensed with the measuring electrode 16 compared to the voltage sensed with the measuring electrode 18.

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Zur Messung in einem nicht erdbezogenen Mehrleiternetz ist eine mit der Elektrode 58 versehene Leitung vorgesehen, die mit dem Bezugspotential dieses Mehrleiternetzes elektrisch leitend verbindbar ist. Wenn es der bestimungsgemäße Betrieb zuläßt, kann als Alternative das Bezugspotential dieses Mehrleiternetzes geerdet werden, um so die zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschriebene beschriebene Meßmethode anwenden zu können.For measuring in a non-earth-related multi-conductor network, a line is provided with the electrode 58, which can be electrically connected to the reference potential of this multi-conductor network. If the intended operation allows it, the reference potential of this multi-conductor network can be earthed as an alternative in order to be able to use the measuring method described for the embodiment in Fig. 1.

Ferner ist der Spannungsprüfer 10 vorgesehen, ein Durchgangsprüfung durchzuführen. Diese Messung ist ebenfalls durch die in der Handhabe 38 vorgesehene Meßeinheit 12 ausführbar. Die für eine Durchgangsprüfung erforderliche Energiequelle ist durch eine in der Anzeigeeinheit 14 angeordnete Solarzelle 52 gebildet. Über bekannte Verfahren wird der elektrische Durchgang zwischen den Meßelektroden 16, 18 ermittelt und über die Flüssigkeitskristallanzeige 54 (bzw. LED) angezeigt. Furthermore, the voltage tester 10 is designed to carry out a continuity test. This measurement can also be carried out by the measuring unit 12 provided in the handle 38. The energy source required for a continuity test is formed by a solar cell 52 arranged in the display unit 14. The electrical continuity between the measuring electrodes 16, 18 is determined using known methods and displayed via the liquid crystal display 54 (or LED).

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit an einer Handhabe 62 angeordneten Meßelektroden 16, 18 sowie einem Griff 64. Die Meßelektrode 16 ist im Abstand zur Meßelektrode 18 einstellbar. So kann ein Abstand eingestellt werden, der dem Kontaktabstand der zu messenden Kontakte entspricht. Diese Meßeinrichtung ermöglicht daher eine Einhandbedienung. In der Handhabe 62 ist eine Rechnereinheit 44 angeordnet. Die Rechnereinheit 44 realisiert die Meßfunktionen der Meßeinheit 12 und die Funktionen der Funktionseinheiten 26, 30, 34 sowie die Referenzeinheit 22. Wie im Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 ist in einem Griffbereich 64 der Handhabe 62 eine isoliert angeordnete Flächenelektrode vorgesehen (hier nicht dargestellt). Hinsichtlich der Kopplung und der Erzeugung des Referenzpotentials wird auf die Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Ferner weist die Handhabe 62 eine Anzeigeeinheit 14 auf, über die mittels Glimmlampen 66 (bzw. LED oder LCD) eine Phasendifferenz 36 der an den Meßelektroden 16, 18 anliegenden elektrischen Spannungen anzeigbar ist. Es sind hier weitere Meßmöglichkeiten vorgesehen, wobei die Bestimmung der elektrischen Größen durch die Rechnereinheit erfolgt. So ist mittels der Einrichtung auch der elektrische Widerstand zwischen den zwei Meßelektroden 16, 18 bestimmbar.Fig. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention with measuring electrodes 16, 18 arranged on a handle 62 and a grip 64. The distance between the measuring electrode 16 and the measuring electrode 18 can be adjusted. In this way, a distance can be set that corresponds to the contact distance of the contacts to be measured. This measuring device therefore enables one-handed operation. A computer unit 44 is arranged in the handle 62. The computer unit 44 implements the measuring functions of the measuring unit 12 and the functions of the functional units 26, 30, 34 and the reference unit 22. As in the embodiment of Fig. 1, an insulated surface electrode is provided in a grip area 64 of the handle 62 (not shown here). With regard to the coupling and the generation of the reference potential, reference is made to the description of the first embodiment. The handle 62 also has a display unit 14, via which a phase difference 36 of the electrical voltages applied to the measuring electrodes 16, 18 can be displayed by means of glow lamps 66 (or LED or LCD). Additional measuring options are provided here, with the determination of the electrical quantities being carried out by the computer unit. The electrical resistance between the two measuring electrodes 16, 18 can also be determined by means of the device.

Die hier beschriebenen Einrichtungen eignen sich unter anderem zur Bestimmung einer Phasendifferenz zeitlich veränderlicher Spannungen eines Mehrleiter-Spannungsnetzes, insbesondere zur Bestimmung einer Phasendifferenz in einem erdbezogenen Mehrleiter-Wechselspannungsnetz. Dazu werden im einzelnen folgende Schritte durchgeführt:The devices described here are suitable, among other things, for determining a phase difference of time-varying voltages in a multi-conductor voltage network, in particular for determining a phase difference in an earth-referenced multi-conductor AC voltage network. The following steps are carried out in detail:

a) Messen einer zwischen einer Meßelektrode 18 und einem Bezugspotential 24 anliegenden Spannung 28,a) measuring a voltage 28 between a measuring electrode 18 and a reference potential 24,

b) Messen einer zwischen zwei Meßelektroden 16,18 anliegenden Spannung 32,b) Measuring a voltage 32 between two measuring electrodes 16,18,

c) Bestimmen einer Phasendifferenz 36 zwischen den beiden, an den Meßelektroden 16,18 anliegenden Spannungen,c) determining a phase difference 36 between the two voltages applied to the measuring electrodes 16,18,

d) Ausgabe eines einem Wert der Phasendiffemez 36 entsprechenden Signals über eine Anzeigeeinheit 14.d) Output of a signal corresponding to a value of the phase difference 36 via a display unit 14.

Die Spannungen werden auf ein für die Auswerteeinheiten geeignetes Niveau gebracht, wobei über Funktionsschaltungen, wie Komparatoren oder auch mittels Mikroprozessoren, die Meßsignale erzeugt und ausgewertet werden. Die Phasendifferenz 36 wird über die Anzeigeeinheit 14 zur Anzeige gebracht.The voltages are brought to a level suitable for the evaluation units, whereby the measurement signals are generated and evaluated via functional circuits such as comparators or by means of microprocessors. The phase difference 36 is displayed via the display unit 14.

Vorteilhaft wird einem der Phasendifferenz entsprechenden Signal einer von drei Zuständen zugeordnet. Beispielsweise können diese Zustände durch -1, 0 und 1 gebildet sein. Die drei Zustände repräsentieren die für ein mehrphasiges Wechselspannungsnetz interessanten Zustände: voreilen, nacheilen, kein Phasenunterschied. So zeigt Fig. 4 in einem Spannungs-Zeitdiagramm Spannungsverläufe 68, 70 zweier Leiter eines Mehrleiter-Wechselspannungsnetzes mit den entsprechenden ersten und zweiten Meßsignalen 28, 32 sowie einem entsprechenden Signal für die Phasendifferenz 36, welches in diesem Fall der Wert 1 zugeordnet ist. Das Signal für die Phasendifferenz 36 wird, wie oben ausgeführt, über die Anzeigeeinheit 14 zur Anzeige gebracht.Advantageously, one of three states is assigned to a signal corresponding to the phase difference. For example, these states can be formed by -1, 0 and 1. The three states represent the states of interest for a multi-phase AC voltage network: leading, lagging, no phase difference. Thus, Fig. 4 shows, in a voltage-time diagram, voltage curves 68, 70 of two conductors of a multi-conductor AC voltage network with the corresponding first and second measurement signals 28, 32 and a corresponding signal for the phase difference 36, which in this case is assigned the value 1. The signal for the phase difference 36 is displayed via the display unit 14, as explained above.

Fig. 5 zeigt ebenfalls in einem Spannungs-Zeitdiagramm eine gegenüber Fig. 4 vertauschte Phasenfolge dargestellt in einem Spannungszeitdiagramm Span-Fig. 5 also shows in a voltage-time diagram a phase sequence which is reversed compared to Fig. 4 shown in a voltage-time diagram voltage-

nungsverläufe zweier Leiter eines Mehrleiter-Wechselspannungsnetzes, wobei die beiden Spannungsverläufe in ihrer zeitlichen Abfolge umgekehrt zum in Fig. 4 dargestellten Verlauf abgebildet sind. Dem sich hierdurch ergebenden Signal für die Phasendiffemz ist der Wert -1 zugeordnet.Voltage curves of two conductors of a multi-conductor AC network, whereby the two voltage curves are shown in their temporal sequence in reverse to the curve shown in Fig. 4. The resulting signal for the phase difference is assigned the value -1.

Insgesamt kann durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung der für die Bestimmung des Referenzpotentials erforderliche Strom deutlich reduziert werden, da nur für die Bestimmung des Phasensignals einer Meßelektrode ein entsprechendes Referenzpotential verwendet wird.Overall, the measuring device according to the invention can significantly reduce the current required for determining the reference potential, since a corresponding reference potential is only used for determining the phase signal of a measuring electrode.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können insbesondere Aussehen und Form der Meßeinrichtung, der Handhaben, der Meßelektroden und so weiter variieren. Auch können diese Ausgestaltungen oder Teile daraus im Rahmen dieser Erfindung zu neuen Ausführungen kombiniert werden.The embodiments shown in the figures serve only to explain the invention and are not limiting for it. In particular, the appearance and shape of the measuring device, the handles, the measuring electrodes and so on can vary. These designs or parts thereof can also be combined to form new designs within the scope of this invention.

Reference symbol list

10 Spannungsprüfer 12 Meßeinheit10 Voltage tester 12 Measuring unit

14 Anzeigeeinheit 16 Meßelektrode 18 Meßelektrode 20 Kabel14 Display unit 16 Measuring electrode 18 Measuring electrode 20 Cable

22 Referenzeinheit 24 Erd potential 26 Erste Funktionseinheit 28 Erstes Meßsignal22 Reference unit 24 Earth potential 26 First functional unit 28 First measuring signal

30 Zweite Funktionseinheit 32 Zweites Meßsignal 34 Dritte Funktionseinheit 36 Phasendifferenz 38 Handgriff30 Second functional unit 32 Second measuring signal 34 Third functional unit 36 Phase difference 38 Handle

40 Handgriff40 Handle

42 Solarzelle42 Solar cell

44 Rechnereinheit44 Computer unit

46 Wechselspannungsnetz46 AC network

48 Bediener48 operators

50 Einrichtung50 Facility

52 Griffbarriere52 Grip barrier

54 Flüssigkristallanzeige54 Liquid crystal display

56 Leuchtdiode56 LED

58 Isoliert angeordnete Flächenelektrode 58 Isolated surface electrode

60 Griffbereich60 Grip area

62 Handhabe62 Handle

64 Griffbereich64 Grip area

66 Glimmlampe66 Glow lamp

68 Spannungsverlauf68 Voltage curve

70 Spannungsverlauf70 Voltage curve

Claims

1. Device ( 10 ) for measuring electrical quantities with
a measuring unit ( 12 ) for determining values of electrical quantities,
at least one display unit ( 14 ),
at least two measuring electrodes ( 16 , 18 ),
at least one cable ( 20 ) via which the measuring electrodes ( 16 , 18 ) are operatively connected to one another,
a reference unit ( 22 ) via which an active connection to a reference potential ( 24 ) can be established, and
a first functional unit ( 26 ) for measuring an electrical voltage between one of the measuring electrodes ( 16 , 18 ) and the reference potential ( 24 ),
marked by
a second functional unit ( 30 ) for measuring an electrical voltage between the two measuring electrodes ( 16 , 18 ) and
a third functional unit ( 34 ) for determining a phase difference ( 36 ) between the two measured voltages ( 28 , 32 ) and for transmitting a signal corresponding to a value of the phase difference ( 36 ) to the display unit ( 14 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring unit ( 12 ) is arranged in at least one handle ( 38 , 62 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two measuring electrodes ( 16 , 18 ) are each arranged on a handle ( 38 , 40 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the display unit ( 14 ) is arranged in at least one handle ( 38 , 62 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the display unit ( 14 ) has a liquid crystal display ( 54 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the display unit has at least one light-emitting diode ( 56 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the display unit has at least one glow lamp ( 66 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized by at least one energy supply unit ( 42 ).

9. Device according to claim 8, characterized in that the energy supply unit ( 42 ) has at least one solar cell.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized by a computer unit ( 44 ) in which at least one of the functional units ( 26 , 30 , 34 ) is formed by a program block.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the reference unit ( 22 ) is arranged in a handle ( 38 , 62 ).

12. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a reference unit ( 22 ) is arranged in at least two handles.

13. Device according to claim 12, characterized in that the three functional units ( 26 , 30 , 34 ) for measuring the voltages and for determining the phase difference are provided in each of the two handles and the respective phase difference ( 36 ) can be output via the display unit ( 14 ).

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the device ( 10 ) is suitable for measuring a phase difference of an earth-referenced, electrical multi-conductor alternating voltage network.

15. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a unit for generating mechanical vibrations corresponding to a value of an electrical quantity to be measured is provided.