DE29616313U1 - Electrical component for detecting the flowing electrical current in multi-conductor systems and device for fastening potential connections in measuring resistors - Google Patents
Electrical component for detecting the flowing electrical current in multi-conductor systems and device for fastening potential connections in measuring resistorsInfo
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Description
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement zur Erfassung des elektrischen Stromes in Mehrleitersystemen und eine Vorrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung von drahtförmigen Potentialanschlüssen in niederohmige Meßwiderstände in Profil- oder Flachleiterform.The invention relates to an electrical component for detecting the electrical current in multi-conductor systems and a device for fastening and electrically contacting wire-shaped potential connections in low-resistance measuring resistors in profile or flat conductor form.
Meßwiderstände zur Erfassung eines durch diesen fließenden elektrischen Stromes bekannter Bauart bestehen aus einem draht- oder quaderförmig ausgebildeten Widerstandswerkstoff und die mit geeigneten Kontaktstrukturen versehen sind. In der DE OS 42 43 349 Herstellung von Widerständen aus Verbundmaterial wird ein Meßwiderstand beschrieben, der aus einem quaderförmig ausgebildeten Meßwiderstand besteht, der an zwei sich gegenüberliegenden Längskanten mit einem Leitermaterial verbunden ist. Ein Vierpolwiderstand wird dadurch erreicht, daß an die Leitermaterialien mit Weichlot angebrachte Anschlüsse vorgesehen sind, die mit einer mit Anschlußflächen versehenen Unterlage kontaktierbar sind.Measuring resistors for detecting an electric current flowing through it of a known design consist of a wire- or cuboid-shaped resistance material and are provided with suitable contact structures. DE OS 42 43 349 Production of resistors from composite material describes a measuring resistor that consists of a cuboid-shaped measuring resistor that is connected to a conductor material on two opposite longitudinal edges. A four-pole resistor is achieved by providing connections attached to the conductor materials with soft solder, which can be contacted with a base provided with connection surfaces.
In der DE OS 42 36 086 Elektrischer Widerstand und Verfahren zur Herstellung dieses Widerstandes wird eine Anordnung beschrieben, wobei der quaderförmig ausgebildete Meßwiderstand in einem Stanzteil plaziert und mit diesem elektrisch leitend verbunden wird. Nach dieser Montage erfolgt eine Trennung vorhandener Stege, so daß ein kontaktierbarer Meßwiderstand zur Verfügung steht. Die Plazierung der Potentialanschlüsse zur Realisierung eines Vierpolwiderstandes erfolgt am Stanzteil.In DE OS 42 36 086 Electrical resistance and method for producing this resistance, an arrangement is described in which the cuboid-shaped measuring resistance is placed in a stamped part and connected to it in an electrically conductive manner. After this assembly, existing webs are separated so that a contactable measuring resistance is available. The potential connections for realizing a four-pole resistance are placed on the stamped part.
Die Herstellung derartiger Meßwiderstände erfordert die Einhaltung von geringen Fertigungstoleranzen, um gleichbleibende Widerstanswerte zu realisieren. Weiterhin können keine gleichbleibenden Bedingungen des Potentialabgriffes gewährleistet werden, da die Widerstände der Verbindungsbereiche zwischen Widerstand und Kontaktstrukturen in die Messung einbezogenThe manufacture of such measuring resistors requires compliance with small manufacturing tolerances in order to achieve consistent resistance values. Furthermore, consistent potential tapping conditions cannot be guaranteed, since the resistances of the connection areas between the resistor and the contact structures are included in the measurement.
werden. Die abzuführende Wärmemenge ist begrenzt,The amount of heat to be dissipated is limited,
Der in den Schutzansprüchen 1 und 13 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, elektrische Ströme in Ein- und Mehrleitersystemen mit hoher Grenzfrequenz zu erfassen, eine Aufbereitung oder Auswertung der erfaßten Daten mit elektrischen Mitteln zu ermöglichen, Potentialanschlüsse an Meßwiderständen zu befestigen und gleichzeitig mit diesen elektrisch leitend zu verbinden.The invention specified in claims 1 and 13 is based on the problem of detecting electrical currents in single and multi-conductor systems with a high cut-off frequency, enabling processing or evaluation of the detected data using electrical means, attaching potential connections to measuring resistors and simultaneously connecting them to them in an electrically conductive manner.
Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 und 13 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features set out in claims 1 and 13.
Die Erfindung beschreibt ein universell einsetzbares und kompaktes Bauelement zur Erfassung von fließenden elektrischen Strömen in Mehrleitersystemen. Dabei ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, das Bauelement so zu gestalten, daß die erfaßten Parameter mit ein und demselben Bauelement aufbereitet oder ausgewertet werden.The invention describes a universally applicable and compact component for detecting flowing electrical currents in multi-conductor systems. This also provides the possibility of designing the component in such a way that the detected parameters are processed or evaluated with one and the same component.
Das Bauelement besteht mindestens aus einer Widerstands- und einer Leiteranordnung, die parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Bauelement zur Erfassung der elektrischen Ströme für bestehende Mehrleitersysteme, z.B. Zwei-, Drei- und Vierphasensysteme, einzusetzen. Die einstückig, quaderförmig ausgebildeten und niederohmigen Meßwiderstände stellen nahezu rein ohmsche Widerstände dar. Nichtlineare Induktionen werden weitestgehend vermieden. Die wellen- oder trapezförmigen Erhebungen im Meßwiderstand und/ oder in den elektrischen Flachleitern führen dazu, daß zum einen geringe Fertigungstoleranzen für den Widerstandswert keine Rolle spielen und gleichzeitig an den Berührungsstellen zwischen den elektrischen Flachleitern und dem Meßwiderstand ein sich zum Meßwiderstand hin verjüngender Spalt vorhandenThe component consists of at least one resistor and one conductor arrangement, which are arranged parallel to one another. This makes it possible to use the component to record the electrical currents for existing multi-conductor systems, e.g. two-, three- and four-phase systems. The one-piece, cuboid-shaped and low-resistance measuring resistors represent almost purely ohmic resistances. Non-linear inductions are largely avoided. The wave- or trapezoid-shaped elevations in the measuring resistor and/or in the electrical flat conductors mean that, on the one hand, small manufacturing tolerances play no role in the resistance value and, at the same time, there is a gap tapering towards the measuring resistor at the contact points between the electrical flat conductors and the measuring resistor.
ist, der den Befestigungsprozeß zwischen den elektrischen Flachleitern und dem Meßwiderstand unterstützt. Mit der direkten Anordnung der Potentialleitungen im Meßwiderstand werden Übergangswiderstände weitestgehend vermieden. Gleichzeitig ist es möglich, diese im zu erwartenden Hauptstrombereich im Meßwiderstand zu plazieren. Die Vertiefungen im Meßwiderstand werden vor der Montage der Widerstandsanordnung eingebracht. Ein besonderer Vorteil stellt dabei die Tatsache dar, daß der Widerstand zwischen den Potentialleitungen gleichbedeutend dem Abstand der Vertiefungen im Meßwiderstand vorbestimmbar ist, so daß ein Präzionsmeßwiderstand zum Erfassen des durch die Widerstandsanordnung fließenden elektrischen Stromes realierbar ist, wobei z.B. Schwankungen in der Materialzusammensetzung des Meßwiderstandes leicht ausgeglichen werden. Das Einbringen der Vertiefungen erfolgt deshalb vorteilhafter Weise vor dem Zusammenfügen des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern mittels bekannter spanloser oder spanender Verfahren. which supports the fastening process between the electrical flat conductors and the measuring resistor. By arranging the potential lines directly in the measuring resistor, contact resistance is largely avoided. At the same time, it is possible to place them in the expected main current range in the measuring resistor. The recesses in the measuring resistor are introduced before the resistor arrangement is assembled. A particular advantage here is the fact that the resistance between the potential lines can be predetermined as the distance between the recesses in the measuring resistor, so that a precision measuring resistor can be implemented to measure the electrical current flowing through the resistor arrangement, whereby, for example, fluctuations in the material composition of the measuring resistor are easily compensated. The recesses are therefore advantageously introduced before the measuring resistor is joined to the electrical flat conductors using known non-cutting or cutting processes.
Der Einsatz von drahtförmigen Potentialleitungen gleichen Materials wie der Meßwiderstand vermeidet die Ausbildung von Übergangswiderständen in Form von z.B. intermetallischen Phasen an der Kontaktstelle, so daß auch über einen längeren Betriebszeitraum annähernd gleichbleibende Bedingungen gewährleistet sind.The use of wire-shaped potential lines made of the same material as the measuring resistor avoids the formation of transition resistances in the form of, for example, intermetallic phases at the contact point, so that almost constant conditions are guaranteed even over a longer operating period.
Die Verbindung mit einer Mehrlagenleiterplatte als Bauelementeträger führt zu einem kompakten und universell einsetzbaren Bauelement. Eine Mittellage der Mehrlagenleiterplatte dient der Abschirmung von elektrischen und magnetischen Feldern, die beim Stromfluß durch die Flachleiter entstehen und die die Verarbeitung des stromäquivalenten Potentials beeinflussen. Die Kontaktierung und Montage des elektrischen Bauelementes erfolgt direkt mittels der Enden der Flachleiter, die vorteilhafter Weise selbst als Kontakte ausgebildet sind. Das elektrische Bauelement kann damit sowohl auf einen Bauelementeträger montiert als auch in einem Gehäuse so plaziert werden, daß die Enden der Flachleiter von außen zugänglich und damitThe connection with a multilayer circuit board as a component carrier results in a compact and universally usable component. A middle layer of the multilayer circuit board serves to shield electrical and magnetic fields that arise when current flows through the flat conductors and that influence the processing of the current-equivalent potential. The contacting and assembly of the electrical component takes place directly using the ends of the flat conductors, which are advantageously designed as contacts themselves. The electrical component can thus be mounted on a component carrier or placed in a housing in such a way that the ends of the flat conductors are accessible from the outside and thus
mit einem Gegenkontakt lösbar oder unlösbar elektrisch verbunden werden.be electrically connected to a mating contact in a detachable or permanent manner.
Mit der Vorrichtung sind wählbare und genaue Meßwiderstände derart herstellbar, daß es möglich ist, entsprechend des fließenden elektrischen Stromes vorbestimmbare und innerhalb einer Fertigungsreihe gleichbleibende Spannungspotentiale abzugreifen. Der Einsatz dieser Meßwiderstände verringert den Aufwand zur Anpassung nachgeschalteter elektrischer Schaltungseinheiten wesentlich. Die Stanzelemente sind gleichzeitig als Elektroden ausgeführt, so daß zwei Arbeitsgänge mit einer Einrichtung ausführbar sind. Der drahtförmige Potentialanschluß wird im Preßwerkzeug geführt und positioniert, so daß eine leichte Handhabbarkeit und Kontaktierung gewährleistet ist. Zusätzliche Handhabetechniken für den drahtförmigen Potentialanschluß entfallen. Die Preßverbindung sichert eine niederohmige Verbindung zwischen drahtförmigem Potentialanschluß und Meßwiderstand.The device can be used to produce selectable and precise measuring resistors in such a way that it is possible to tap voltage potentials that can be predetermined according to the flowing electrical current and that remain constant within a production series. The use of these measuring resistors significantly reduces the effort required to adapt downstream electrical circuit units. The punching elements are also designed as electrodes, so that two work steps can be carried out with one device. The wire-shaped potential connection is guided and positioned in the pressing tool, so that easy handling and contacting is guaranteed. Additional handling techniques for the wire-shaped potential connection are not required. The press connection ensures a low-resistance connection between the wire-shaped potential connection and the measuring resistor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 12 und 14 bis 16 angegeben. Die Anordnung eines elektrisch nichtleitenden und thermisch leitenden Materials zwischen den Erhebungen und zum anderen zwischen dem elektrischen Flachleiter und dem Meßwiderstand nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 führt zum einen zu einer Erhöhung der mechanischen Stabilität der Widerstandsanordnung und zum anderen zu einer günstigen Möglichkeit der Verlustwärmeabführung des Meßwiderstandes selbst. Die ebenen Flächen der elektrischen Flachleiter, die das elektrisch nichtleitende und thermisch leitende Material tragen, sind bis auf einen engen Spalt zusammengeführt und dienen somit der Wärmeabgabe des Meßwiderstandes selbst oder als Träger eines geeigneten Kühlkörpers.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 12 and 14 to 16. The arrangement of an electrically non-conductive and thermally conductive material between the elevations and between the electrical flat conductor and the measuring resistor according to the development of claim 2 leads on the one hand to an increase in the mechanical stability of the resistor arrangement and on the other hand to a favorable possibility of dissipating waste heat from the measuring resistor itself. The flat surfaces of the electrical flat conductors, which carry the electrically non-conductive and thermally conductive material, are brought together except for a narrow gap and thus serve to dissipate heat from the measuring resistor itself or as a carrier for a suitable heat sink.
Die Weiterbildungen der Schutzansprüche 3 und 4 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Verbindung des Meßwiderstandes mitThe further developments of claims 3 and 4 show various possibilities for connecting the measuring resistor with
den elektrischen Flachleitern auf. Besteht entsprechend der Weiterbildungen der Schutzansprüche 11 und 12 der Meßwiderstand aus einem metallischen Widerstandsmaterial und der elektrische Flachleiter aus Kupfer, so ergibt die Anwendung des Elektronenstrahlschweißverfahrens nach Schutzanspruch 4 eine besonders stabile und niederohmige Verbindung. Weitere Materialien werden nicht eingebracht, so daß auch über einen längeren Betriebszeitraum gleichbleibende Strompfade vorhanden sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vertiefungen des Meßwiderstandes sind im Schutzanspruch 5 aufgeführt.the electrical flat conductors. If, in accordance with the further developments of claims 11 and 12, the measuring resistor consists of a metallic resistance material and the electrical flat conductor consists of copper, the use of the electron beam welding process according to claim 4 results in a particularly stable and low-resistance connection. No other materials are introduced, so that constant current paths are present even over a longer period of operation. Advantageous designs of the recesses of the measuring resistor are listed in claim 5.
Übergangswiderstände durch zugeführte Materialien, Schweißgut, Kleber oder Lot, werden durch die Verbindungstechnik der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 vermieden. Gleichzeitig werden gleichbleibende Meßergebnisse des Potentials über einen längeren Zeitraum sichergestellt.Transition resistances caused by supplied materials, weld metal, adhesive or solder are avoided by the connection technology of the further development of claim 6. At the same time, consistent measurement results of the potential are ensured over a longer period of time.
Die Befestigung mindestens einer Widerstandsanordnung und einer Leiteranordnung an einen Bauelementeträger nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 erhöht den universellen Einsatz des elektrischen Bauelements wesentlich. Auf der der Seite mit den Widerstands- und Leiteranordnungen gegenüberliegenden Seite des Bauelementeträgers sind die unterschiedlichsten Schaltungsstrukturen für eine Erfassung oder Verarbeitung der Meßergebnisse realisierbar. Der Bauelementeträger selbst besteht aus den in der Elektronikindustrie verwendeten Materialien, so daß zur Herstellung bekannte und bewährte Technologien zur Strukturierung und Bestückung zum Einsatz gelangen. Die Verbindung des Bauelementeträgers mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsanordnung und der Leiteranordnung erfolgt entsprechend der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 mittels Lot- oder Klebverfahren als formschlüssige oder Schraubverbindungen als kraftschlüssige Verbindungstechnologien. The attachment of at least one resistor arrangement and one conductor arrangement to a component carrier according to the further development of claim 7 significantly increases the universal use of the electrical component. On the side of the component carrier opposite the side with the resistor and conductor arrangements, a wide variety of circuit structures can be implemented for recording or processing the measurement results. The component carrier itself consists of the materials used in the electronics industry, so that known and proven structuring and assembly technologies are used for production. The connection of the component carrier to the electrical flat conductors of the resistor arrangement and the conductor arrangement takes place according to the further development of claim 8 using soldering or adhesive processes as positive connections or screw connections as force-locking connection technologies.
Durch die Gestaltung der Kontaktstifte entsprechend der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 sind zuverlässige und niederohmige Klemmverbindungen sowohl in Bauelementeträgern als auch durch Gegenkontakte, die sich an Drähten oder Schienen befin-The design of the contact pins according to the further development of claim 9 enables reliable and low-resistance clamp connections both in component carriers and through counter contacts located on wires or rails.
den, gegeben.the, given.
Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 ermöglicht eine Fertigung des elektrischen Bauelementes in sehr großen Stückzahlen.The further development of protection claim 10 enables the electrical component to be manufactured in very large quantities.
Die in den Weiterbildungen der Schutzansprüche 14 bis 16 aufgeführten Merkmale unterstützen die leichte Handhabbarkeit der Vorrichtung. Die gewölbte Fläche des Preßwerkzeuges verformt den von diesem eingeschlossenen Teil des Profil- oder Flachleiters als Meßwiderstand zum drahtförmigen Potentialanschluß und sichert damit einen niederohmigen Kontakt. Die Ausführung der Wölbung entsprechend der Weiterbildung des Schutzanspruchs 16 unterstützt diesen Vorgang wesentlich.The features listed in the further developments of claims 14 to 16 support the easy handling of the device. The curved surface of the pressing tool deforms the part of the profile or flat conductor enclosed by it as a measuring resistor to form a wire-shaped potential connection and thus ensures a low-resistance contact. The design of the curvature in accordance with the further development of claim 16 supports this process significantly.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.Two embodiments of the invention are shown in the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine Widerstands- und eine Leiteranordnung mit einem Bauelementeträger für den Einbau in ein handelsübliches Gehäuse für den Einsatz in Zweileitersystemen,Figure 1 shows a resistor and a conductor arrangement with a component carrier for installation in a commercially available housing for use in two-wire systems,
Figur 2 eine erste Variante der Verbindung des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsanordnung, Figure 2 shows a first variant of the connection of the measuring resistor with the electrical flat conductors of the resistor arrangement,
Figur 3 zwei Widerstands- und eine Leiteranordnung mit einem Bauelementeträger für den Einsatz in einem Dreileitersystem als elektrisches Bauelement für die Montage auf einem weiteren Bauelementeträger undFigure 3 two resistor and one conductor arrangement with a component carrier for use in a three-wire system as an electrical component for mounting on another component carrier and
Figur 4 eine zweite Variante der Verbindung des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsanordnung. Figure 4 shows a second variant of the connection of the measuring resistor with the electrical flat conductors of the resistor arrangement.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelementes entsprechend der Darstellung in der Figur 1 besteht aus einer elektrischen Widerstandsanordnung 1 und einer Leiteranordnung 2, die annähernd gleiche geometrische Formen und Abmessungen besitzen.A first embodiment of the electrical component according to the illustration in Figure 1 consists of an electrical resistance arrangement 1 and a conductor arrangement 2, which have approximately the same geometric shapes and dimensions.
Die Widerstandsanordnung 1 ist zum einen ein getrennter elektrischer Flachleiter, so daß zwei elektrische Flachleiter 4a und 4b vorhanden sind. Diese bestehen aus Kupfer. Die Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b zu der Trennstelle besitzen je eine parallel zur Trennstelle verlaufende wellenförmige Erhebung 5, die als Sicke ausgeführt ist. Auf diesen Erhebungen ist zum anderen ein einstückig, quaderförmig ausgebildeter und niederohmiger Meßwiderstand 3 aus einem metallischen Widerstandsmaterial elektrisch leitend befestigt. Dieser besitzt die Abmessungen 14,0 &khgr; 5,0 &khgr; 1,0 mm3 und einen elektrischen Widerstand von 1,0 mOhm. Der Abstand der Erhebungen 5 mit den darauf elektrisch leitend befestigten Meßwiderstand 3 bestimmt den elektrischen Widerstandwert der Widerstandsanordnung 1. Der Abstand beträgt 8 mm und der elektrische Widerstand der Widerstandsanordnung 0,7 mOhm.The resistor arrangement 1 is, on the one hand, a separate electrical flat conductor, so that there are two electrical flat conductors 4a and 4b. These are made of copper. The ends of the electrical flat conductors 4a and 4b at the separation point each have a wave-shaped elevation 5 that runs parallel to the separation point and is designed as a bead. On these elevations, a one-piece, cuboid-shaped and low-ohm measuring resistor 3 made of a metallic resistance material is attached in an electrically conductive manner. This has the dimensions 14.0 x 5.0 x 1.0 mm 3 and an electrical resistance of 1.0 mOhm. The distance between the elevations 5 and the measuring resistor 3 attached to them in an electrically conductive manner determines the electrical resistance value of the resistor arrangement 1. The distance is 8 mm and the electrical resistance of the resistor arrangement is 0.7 mOhm.
Zur Befestigung kommen Schweiß- (Ultraschall- oder Elektronenstrahlschweißverfahren), Lot- oder Klebeverfahren zum Einsatz. Zum einen zwischen den wellenförmigen Erhebungen 5 und zum anderen zwischen dem Meßwiderstand 3 und den elektrischen Flachleitern 4a und 4b der Widerstandsanordnung 1 befindet sich eine Schicht 12 in Form eines quaderförmig ausgebildeten Körpers (Figur 2) , der aus einem elektrisch nichtleitenden aber thermisch gut leitenden Material besteht. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Folienstück aus Aluminiumoxidkeramik. Damit ist nur ein schmaler Spalt (Trennstelle des elektrischen Flachleiters der Widerstandsanordnung) zwischen den Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b notwendig, da mit dieser Maßnahme ein guter Wärmeübergang vom Meßwiderstand 3 über die Folie aus Aluminiumoxidkeramik zu den elektrischen Flachleitern 4a und 4b gegeben ist. Gleichzeitig steigt die mechanische Festigkeit der Widerstandsanordnung 1. Weiterhin können zusätzliche nicht dargestellte Kühlkörper an einen der elektrischen Flachleiter 4a oder 4b befestigt werden, so daß ein wesentlich höherer durch den Meßwiderstand 3 fließender Strom erfaßt wird. In der Fläche des Meßwiderstandes 3, die der Fläche, mit der die elektrischen Flachleiter 4a und 4b verbunden sind, gegen-Welding (ultrasonic or electron beam welding), soldering or adhesive methods are used for fastening. On the one hand between the wave-shaped elevations 5 and on the other hand between the measuring resistor 3 and the electrical flat conductors 4a and 4b of the resistor arrangement 1 there is a layer 12 in the form of a cuboid-shaped body (Figure 2) which consists of an electrically non-conductive but thermally highly conductive material. In the example, this is a piece of foil made of aluminum oxide ceramic. Only a narrow gap (separation point of the electrical flat conductor of the resistor arrangement) is therefore necessary between the ends of the electrical flat conductors 4a and 4b, since this measure ensures good heat transfer from the measuring resistor 3 via the aluminum oxide ceramic foil to the electrical flat conductors 4a and 4b. At the same time, the mechanical strength of the resistor arrangement 1 increases. Furthermore, additional heat sinks (not shown) can be attached to one of the electrical flat conductors 4a or 4b, so that a significantly higher current flowing through the measuring resistor 3 is detected. In the area of the measuring resistor 3, which is opposite to the area to which the electrical flat conductors 4a and 4b are connected,
überliegt, sind zwei Vertiefungen 6a und 6b eingebracht. Die Position der Vertiefungen 6a und 6b wird vor dem Einbringen durch das Bestimmen des durch einen Stromfluß1 hervorgerufenen Potentials zwischen den einzubringenden Vertiefungen 6a und 6b bestimmt, so daß gleichbleibende elektrische Widerstandswerte erzielt werden. Sie besitzen einen runden Querschnitt und in ihnen sind die Endabschnitte von Drähten 7a und 7b, die aus dem Material des Meßwiderstandes 3 bestehen, befestigt. Diese Drähte 7a und 7b dienen dem Abgriff des Spannungspotentials, welches sich bei einem Stromfluß durch den Meßwiderstand 3 einstellt und dem fließenden Strom proportional ist. Dabei können sowohl Gleich- als auch Wechselströme erfaßt werden. Vorteilhafterweise sind die Drahtenden mit dem Meßwiderstand 3 kalt verpreßt. Dadurch wird eine hohe Langzeitstabilität bei annähernd gleichbleibenden Bedingungen des Potentialabgriffes gewährleistet. Die Vertiefungen 6a und 6b haben einen Abstand von 8 mm, so daß unter anderem folgende Spannungen in Abhängigkeit des im Meßwiderstand 3 fließenden elektrischen Stromes abgenommen werden:Two depressions 6a and 6b are made in the measuring resistor 3. The position of the depressions 6a and 6b is determined before they are made by determining the potential caused by a current flow 1 between the depressions 6a and 6b to be made, so that constant electrical resistance values are achieved. They have a round cross-section and the end sections of wires 7a and 7b, which consist of the material of the measuring resistor 3, are attached to them. These wires 7a and 7b are used to tap the voltage potential which is established when a current flows through the measuring resistor 3 and is proportional to the current flowing. Both direct and alternating currents can be detected. The wire ends are advantageously cold-pressed to the measuring resistor 3. This ensures high long-term stability with almost constant conditions for the potential tap. The recesses 6a and 6b are spaced 8 mm apart so that, among other things, the following voltages are measured depending on the electrical current flowing in the measuring resistor 3:
elektrischer Strom in A 5,0 10,0 20,0 Spannung in mV 3,5 7,0 14,0Electric current in A 5.0 10.0 20.0 Voltage in mV 3.5 7.0 14.0
Ein elektrischer Flachleiter 4b der Widerstandsanordnung 1 ist vorteilhafterweise vollständig oder teilweise verzinnt. Damit ist dieser auf einer Leiterzugseite einer bekannten Mehrlagenleiterplatte 8 so gelötet, daß sich der Meßwiderstand 3 außerhalb dieser Mehrlagenleiterplatte 8 befindet. Die Vertiefungen 6a und 6b mit den Potentialanschlüssen befinden sich auf der Seite, die der Seite der Mehrlagenleiterplatte 8 mit den darauf befestigten elektrischen Flachleiter 4b gegenüberliegt. Parallel zur Widerstandsanordnung 1 ist eine Leiteranordnung 2 aus Kupfer auf der Mehrlagenleiterplatte 8 gelötet. Dazu ist diese ebenfalls vollständig oder teilweise verzinnt. Die Fläche der Mehrlagenleiterplatte 8, die der Fläche mit der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 gegenüberliegt, besitzt eine strukturierte Kupferfläche, so daß Leiterbahnen 9 und Kontaktflächen zur Montage von elektrischen Bauelementen 10 vor-An electrical flat conductor 4b of the resistor arrangement 1 is advantageously completely or partially tinned. This is soldered on a conductor side of a known multilayer circuit board 8 in such a way that the measuring resistor 3 is located outside this multilayer circuit board 8. The recesses 6a and 6b with the potential connections are located on the side that is opposite the side of the multilayer circuit board 8 with the electrical flat conductor 4b attached to it. A conductor arrangement 2 made of copper is soldered onto the multilayer circuit board 8 parallel to the resistor arrangement 1. For this purpose, this is also completely or partially tinned. The surface of the multilayer circuit board 8 that is opposite the surface with the resistor 1 and conductor arrangement 2 has a structured copper surface so that conductor tracks 9 and contact surfaces for mounting electrical components 10 are provided.
handen sind. Auf den Kontaktflächen sind elektrische Bauelemente 10 verlötet, so daß dieser Teil einer bestückten elektronischen Leiterplatte entspricht. Gleichzeitig sind Kontaktflächen für das Befestigen der Drähte 7a und 7b für das abzugreifende Potential des Meßwiderstandes 3 vorhanden. Damit ist eine Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung realisierbar. Die Mehrlagenleiterplatte 8 besitzt weiterhin eine metallische Innenlage 11, die als Abschirmung zwischen der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 und der Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung fungiert.are present. Electrical components 10 are soldered onto the contact surfaces, so that this part corresponds to a populated electronic circuit board. At the same time, contact surfaces are present for attaching the wires 7a and 7b for the potential to be tapped from the measuring resistor 3. This makes it possible to implement an evaluation or measured value processing circuit. The multi-layer circuit board 8 also has a metallic inner layer 11, which functions as a shield between the resistor 1 and conductor arrangement 2 and the evaluation or measured value processing circuit.
Die Enden der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 sind so ausgebildet, daß Klemmkontakte aufgesteckt werden können. Natürlich können die Enden auch so ausgestaltet sein, daß Anschlußdrähte verlötet oder verschraubt werden können.The ends of the resistor 1 and conductor arrangement 2 are designed so that terminal contacts can be plugged in. Of course, the ends can also be designed so that connecting wires can be soldered or screwed on.
Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b der Widerstandsanordnung 1, die Leiteranordnung 2 und der Meßwiderstand 3 sind vorteilhafterweise aus jeweils vorgeformten Bandmaterial gefertigt.The electrical flat conductors 4a and 4b of the resistor arrangement 1, the conductor arrangement 2 and the measuring resistor 3 are advantageously made from preformed strip material.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauteils entsprechend der Darstellung der Figur 3 besteht aus zwei Widerstandsanordnungen 1 und einer Leiteranordnung 2 zur Erfassung des elektrischen Stromes in einem Dreileitersystem. Eine der Widerstandsanordnungen 1 ist zum einen ein getrennter elektrischer Flachleiter aus Kupfer. Die Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b zu der Trennstelle besitzen je eine parallel zur Trennstelle verlaufende wellenförmige Erhebung 5, die als Sicke ausgeführt ist. Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b enden gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel direkt nach den Erhebungen 5 (Figur 2). Auf diesen Erhebungen 5 ist zum anderen ein einstückig, quaderförmig ausgebildeter und niederohmiger Meßwiderstand 3 aus einem metallischen Widerstandsmaterial befestigt. Dieser besitzt die Abmessungen 14,0 &khgr; 5,0 &khgr; 1,0 mm3 und einen elektrischen Widerstand von 1,2 mOhm. Der Abstand der Erhebungen 5 mit den darauf elektrisch leitend befestigten Meßwiderstand 3 bestimmt den elektrischen Widerstandwert der Widerstandsanordnung 1. Zur Befestigung kommenA second embodiment of the electrical component according to the illustration in Figure 3 consists of two resistor arrangements 1 and a conductor arrangement 2 for detecting the electrical current in a three-conductor system. One of the resistor arrangements 1 is a separate electrical flat conductor made of copper. The ends of the electrical flat conductors 4a and 4b at the separation point each have a wave-shaped elevation 5 running parallel to the separation point, which is designed as a bead. In contrast to the first embodiment, the electrical flat conductors 4a and 4b end directly after the elevations 5 (Figure 2). On the other hand, a one-piece, cuboid-shaped and low-ohm measuring resistor 3 made of a metallic resistance material is attached to these elevations 5. This has the dimensions 14.0 x 5.0 x 1.0 mm 3 and an electrical resistance of 1.2 mOhm. The distance between the elevations 5 and the measuring resistor 3 attached to them in an electrically conductive manner determines the electrical resistance value of the resistor arrangement 1.
Schweiß- (Ultraschall- oder Elektronenstrahlschweißverfahren), Löt- oder Klebeverfahren zum Einsatz.Welding (ultrasonic or electron beam welding), soldering or gluing processes are used.
In der Fläche des Meßwiderstandes 3, die der Fläche, mit der die elektrischen Flachleiter 4a und 4b verbunden ist, gegenüberliegt, sind zwei Vertiefungen 6a und 6b eingebracht. Die Position der Vertiefungen 6a und 6b wird vor dem Einbringen durch das Bestimmen des durch einen Stromfluß hervorgerufenen Potentials zwischen den einzubringenden Vertiefungen 6a und 6b bestimmt, so daß gleichbleibende Potentiale abgreifbar sind. Die Vertiefungen besitzen einen runden Querschnitt und in ihnen ist je ein Endabschnitt eines Drahtes 7a oder 7b aus Kupfer befestigt. Diese Drähte 7a und 7b dienen dem Abgriff des Spannungspotentials, welches sich bei einem Stromfluß durch den Meßwiderstand 3 einstellt und dem fließenden Strom proportional ist. Vorteilhafterweise sind die Drahtenden in den Vertiefungen 6a und 6b mit dem Meßwiderstand 3 kalt verpreßt. Dadurch wird eine hohe Langzeitstabilität bei annähernd gleichbleibenden Bedingungen des Potentialabgriffes gewährleistet. Die Vertiefungen 6a und 6b haben einen Abstand von 8 mm, so daß unter anderem folgende Spannungen in Abhängigkeit des im Meßwiderstand 3 fließenden Stromes abgenommen werden: elektrischer Strom in A 5,0 10,0 20,0 Spannung in mV 3,5 7,0 14,0Two recesses 6a and 6b are made in the surface of the measuring resistor 3, which is opposite the surface to which the electrical flat conductors 4a and 4b are connected. The position of the recesses 6a and 6b is determined before they are made by determining the potential caused by a current flow between the recesses 6a and 6b to be made, so that constant potentials can be tapped. The recesses have a round cross-section and an end section of a copper wire 7a or 7b is attached to each of them. These wires 7a and 7b are used to tap the voltage potential, which is established when a current flows through the measuring resistor 3 and is proportional to the current flowing. The wire ends in the recesses 6a and 6b are advantageously cold-pressed with the measuring resistor 3. This ensures high long-term stability with almost constant potential tapping conditions. The recesses 6a and 6b are 8 mm apart, so that the following voltages, among others, are measured depending on the current flowing in the measuring resistor 3: electric current in A 5.0 10.0 20.0 Voltage in mV 3.5 7.0 14.0
Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b der Widerstandsanordnungen 1 sind vorteilhafterweise vollständig oder teilweise verzinnt. Damit sind diese auf einer Leiterzugseite einer bekannten Mehrlagenleiterplatte 8 befestigt. Diese besitzt mittig eine Öffnung. Die Widerstandsanordnungen 1 sind so plaziert und verlötet, daß sich die Meßwiderstände 3 frei zugänglich in der Öffnung in der Mehrlagenleiterplatte 8 befinden. Die Vertiefungen 6a und 6b mit den Potentialanschlüssen befinden sich auf der Seite, die der Seite der Mehrlagenleiterplatte 8 mit den darauf befestigten elektrischen Flachleitern 4a und 4b der Widerstandsanordnungen 1 gegenüberliegt.The electrical flat conductors 4a and 4b of the resistor arrangements 1 are advantageously fully or partially tinned. They are thus attached to a conductor side of a known multilayer circuit board 8. This has an opening in the middle. The resistor arrangements 1 are placed and soldered in such a way that the measuring resistors 3 are freely accessible in the opening in the multilayer circuit board 8. The recesses 6a and 6b with the potential connections are located on the side that is opposite the side of the multilayer circuit board 8 with the electrical flat conductors 4a and 4b of the resistor arrangements 1 attached to it.
Parallel zu den Widerstandsanordnungen 1 ist eine Leiteranordnung 2 aus Kupfer auf der Mehrlagenleiterplatte 8 gelötet.Parallel to the resistor arrangements 1, a conductor arrangement 2 made of copper is soldered onto the multilayer circuit board 8.
Dazu ist diese ebenfalls vollständig oder teilweise verzinnt. Die Fläche der Mehrlagenleiterplatte 8, die der Fläche mit den Widerstandsanordnungen 1 und der Leiteranordnung 2 gegenüberliegt, besitzt eine strukturierte Kupferfläche, so daß Leiterbahnen 9 und Kontaktflächen zur Montage von elektrischen Bauelementen 10 vorhanden sind. Auf den Kontaktflächen sind elektrische Bauelemente 10 verlötet, so daß dieser Teil einer bestückten elektronischen Leiterplatte entspricht. Gleichzeitig sind Kontaktflächen für das Befestigen der Potentialanschlüsse des Meßwiderstandes 3 vorhanden. Damit ist eine Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung realisierbar.For this purpose, it is also completely or partially tinned. The surface of the multilayer circuit board 8, which is opposite the surface with the resistor arrangements 1 and the conductor arrangement 2, has a structured copper surface, so that conductor tracks 9 and contact surfaces for mounting electrical components 10 are present. Electrical components 10 are soldered onto the contact surfaces, so that this part corresponds to a populated electronic circuit board. At the same time, contact surfaces are present for attaching the potential connections of the measuring resistor 3. This makes it possible to implement an evaluation or measurement value processing circuit.
Die Mehrlagenleiterplatte 8 besitzt weiterhin eine metallische Innenlage 11, die als Abschirmung zwischen den Widerstandsanordnungen 1 und der Leiteranordnung 2 und der Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung fungiert.The multilayer circuit board 8 also has a metallic inner layer 11, which acts as a shield between the resistor arrangements 1 and the conductor arrangement 2 and the evaluation or measured value processing circuit.
Zur Kontaktierung des elektrischen Bauteils sind Kontaktstifte 13 vorgesehen. Damit ist dieses Bauteil auf Bauelementeträgern montier- und kontaktierbar.Contact pins 13 are provided for contacting the electrical component. This means that this component can be mounted on component carriers and contacted.
Die unterschiedlichen Merkmale des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels sind gegeneinander austauschbar, so daß sich eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen durch Kombination dieser Merkmale ergeben.The different features of the first and second embodiments are interchangeable, so that a large number of embodiments result from the combination of these features.
Ein drittes Ausführungsbeispiel stellt eine Vorrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung der drahtförmigen Potentialanschlüsse 7 in die Meßwiderstände 3 dar. Die Vorrichtung wird unter Berücksichtigung der Herstellung der Meßwiderstände im folgenden näher erläutert.A third embodiment represents a device for fastening and electrically contacting the wire-shaped potential connections 7 in the measuring resistors 3. The device is explained in more detail below, taking into account the manufacture of the measuring resistors.
Das Einbringen der Vertiefungen 6 in einen bandförmigen Profilleiter erfolgt mittels zweier zueinander positionierbarer und nadeiförmig ausgebildeter Stanzelemente, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der drahtförmigen Potentialanschlüsse 7 ist. Vor dem Einbringen dieser Vertiefungen 6 wird der Spannungsabfall zwischen den am Anfang nur lose auf dem Profilleiter positionierten Stanzelementen erfaßt. Dieser Spannungs-The indentations 6 are made in a strip-shaped profile conductor using two needle-shaped punching elements that can be positioned relative to one another and whose diameter is larger than the diameter of the wire-shaped potential connections 7. Before these indentations 6 are made, the voltage drop between the punching elements, which are initially only loosely positioned on the profile conductor, is recorded. This voltage
abfall basiert auf einen elektrischen Stromfluß im Profilleiter. Der Spannungsabfall ist vorgebbar, so daß der Abstand der Stanzelemente entsprechend dem Spannungsabfall anpaßbar ist. Nach dem Ermitteln der richtigen Position zueinander erfolgt das Einbringen der Vertiefungen 6 durch die Stanzelemente in den Profilleiter.drop is based on an electrical current flow in the profile conductor. The voltage drop can be specified so that the distance between the punching elements can be adjusted according to the voltage drop. After determining the correct position relative to one another, the recesses 6 are made in the profile conductor using the punching elements.
Anschließend wird ein den drahtförmigen Potentialanschluß 7 im Innern führendes Preßelement auf der Vertiefung 6 positioniert. Nachdem der drahtförmige Potentialanschluß 7 in die Vertiefung 6 hineingeschoben wurde, erfolgt eine plastische Formung des Profilleiters durch das Drücken des Preßwerkzeuges gegen den Meßwiderstand 3, so daß der drahtförmige Potentialanschluß 7 mit dem Profilleiter verpreßt ist.A pressing element that guides the wire-shaped potential connection 7 inside is then positioned on the recess 6. After the wire-shaped potential connection 7 has been pushed into the recess 6, the profile conductor is plastically formed by pressing the pressing tool against the measuring resistor 3, so that the wire-shaped potential connection 7 is pressed onto the profile conductor.
Die den Potentialanschluß 7 aufnehmende Bohrung im Preßwerkzeug ist zum Profilleiter hin konisch aufgeweitet. Die Fläche zum Profilleiter ist gewölbt ausgebildet. Diese Wölbung besitzt kontinuierlich zur Bohrung steigende Radien, so daß das Material des Profilleiters kegelförmig zum drahtförmigen Potentialanschluß 7 verformt ist. Dadurch steigt die Kontaktfläche zwischen Profilleiter und drahtförmigen Potentialanschluß 7. Mit der Schneidevorrichtung wird der mit den drahtförmigen Potentialanschluß versehene Abschnitt des Profilleiters vereinzelt, so daß der Meßwiderstand 3 entsteht.The hole in the pressing tool that accommodates the potential connection 7 is conically widened towards the profile conductor. The surface facing the profile conductor is curved. This curvature has radii that continuously increase towards the hole, so that the material of the profile conductor is conically deformed to form the wire-shaped potential connection 7. This increases the contact area between the profile conductor and the wire-shaped potential connection 7. The section of the profile conductor provided with the wire-shaped potential connection is separated using the cutting device, so that the measuring resistor 3 is created.
Die einzelnen beschriebenen Bestandteile der Vorrichtung sind mit elektrischen Ansteuer-, elektrischen Auswerte- und Antriebseinrichtungen verbunden, so daß die beschriebene Funktionsweise gegeben ist.The individual components of the device described are connected to electrical control, electrical evaluation and drive devices, so that the described functionality is provided.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29616313U DE29616313U1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Electrical component for detecting the flowing electrical current in multi-conductor systems and device for fastening potential connections in measuring resistors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29616313U DE29616313U1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Electrical component for detecting the flowing electrical current in multi-conductor systems and device for fastening potential connections in measuring resistors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29616313U1 true DE29616313U1 (en) | 1996-11-28 |
Family
ID=8029426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29616313U Expired - Lifetime DE29616313U1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Electrical component for detecting the flowing electrical current in multi-conductor systems and device for fastening potential connections in measuring resistors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29616313U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1492130A3 (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-09 | Isabellenhütte Heusler GmbH & Co.KG | Resistor arrangement, process for production and measuring circuit |
| DE102009008389B4 (en) * | 2009-02-11 | 2017-04-13 | Auto-Kabel Management Gmbh | Motor vehicle power ladder with a transfer point |
| DE102022115522A1 (en) | 2022-06-22 | 2023-12-28 | Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg | Current measuring resistor |
-
1996
- 1996-09-19 DE DE29616313U patent/DE29616313U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1492130A3 (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-09 | Isabellenhütte Heusler GmbH & Co.KG | Resistor arrangement, process for production and measuring circuit |
| US7170295B2 (en) | 2003-06-26 | 2007-01-30 | Isabellenhutte Heusler Gmbh & Co. Kg | Resistor arrangement, manufacturing method, and measurement circuit |
| DE102009008389B4 (en) * | 2009-02-11 | 2017-04-13 | Auto-Kabel Management Gmbh | Motor vehicle power ladder with a transfer point |
| DE102022115522A1 (en) | 2022-06-22 | 2023-12-28 | Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg | Current measuring resistor |
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Effective date: 20030401 |