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Strommessung – Grundlagen | Current Measurement – Basic PrinciplesStrommessungCurrent measurementDie Sensitec Stromsensoren auf Basis der innovativen MR-Technologie bieten neben ihrer sehr kleinen,leichten und kompakten Bauform eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit selbst unter schwierigstenEinsatzbedingungen. Sie erlauben eine hochdynamische und verlustarme Messung von Gleich- undWechselströmen im Bereich von wenigen Milliampere bis zu mehreren hundert Ampere. Sie könnenSpitzenstrome bis zum dreifachen Nennstrom abbilden.Mit einer Bandbreite von bis zu 2 MHz und einer entsprechendschnellen Ansprechzeit eignen sich die Sensoren hervorragendfür Anwendungen, in denen hochdynamische Ströme präzisegemessen werden müssen. Die Empfindlichkeit von MR-Sensorenist etwa 50-mal höher als bei herkömmlichen Messprinzipien, wiebeispielsweise dem Hall-Effekt. Dadurch erübrigen sich Komponentenwie Ferrit- oder schwere Eisenkerne, die typischerweise zurKonzentration und Führung des Magnetfeldes dienen. Die Sensitec-Stromsensoren zeichnen sich daher durch ihr geringes Gewicht undihre kaum messbare Hysterese aus.Das Arbeitsprinzip der Sensitec-Stromsensoren basiert auf einerkompensierten Differenzfeldmessung. Der Primärstrom fließt durcheine U-förmige Stromschiene und erzeugt einen Magnetfeldgradientenzwischen den beiden Seiten der Schiene. Dieser Gradientwird von einem MR-Sensor oberhalb der Stromschiene gemessenund durch einen Kompensationsstrom ausgeglichen. Der dazu notwendigeKompensationsleiter ist im MR-Sensor integriert. Durchdiese Integration und den daraus resultierenden geringen Abstandist ein äußerst geringer Kompensationsstrom notwendig. Die Größedes Kompensationsstroms ist das Maß für den Messstrom undstellt das Ausgangssignal des Stromsensors dar. Das Ergebnis istein äußerst kleiner und leichter Stromsensor, der unempfindlich fürhomogene Störfelder ist und eine geringe Verlustleistung aufweist.Die CDS4000-Familie deckt mit neun Sensortypen einen Nennstrombereichbis 150 A ab und bietet eine unipolare Versorgungsspannungvon 5 V sowie einen Stromausgang. Darüber hinaus weisen dieseSensoren eine einstellbare Überstromerkennung sowie einen Referenzspannungsein-und -ausgang auf.Schematischer Aufbau eines StromsensorsSchematic structure of a current sensorDem Anwender stehen insgesamt vier Stromsensorfamilien für dieLeiterplattenmontage zur Verfügung, die sich u. a. in ihrer Baugröße,Versorgungsspannung und Bandbreite unterscheiden.Der CFS1000 ist ein programmierbarer Stromsensor im SMDGehäuse mit externer Stromschienenführung, dessen Strombereichsich durch die Geometrie der Stromschiene einstellen lässt. DerselbeSensor kann somit für die unterschiedlichsten Anwendungenverwendet werden.A) B)Sensor chipStörfeldStray fieldDer CMS2000 im THT-Gehäuse und bipolarer 15V-Spannungsversorgungeignet sich aufgrund der besonders hohen Ausgangsspannungeninsbesondere für rauscharme messtechnische Aufgabenstellungen.Über eine Bandbreite von 2 MHz und Antwortzeiten zwischen25 und 90 ns verfügt die Weiterentwicklung des CMS2000, derCMS3000. Er ermöglicht die Strommessung in Anwendungen, indenen es bisher unmöglich war, hochfrequente Ströme kompakt,genau und wirtschaftlich zu erfassen.StromschieneBusbarDer Querschnitt durch eine Sensoranordnung zeigt das Prinzip der Differenzfeldmessungohne (Bild A) und mit externem Störfeld (Bild B).H stellt die Feldkomponenten dar.Cross-section through a sensor configuration showing the principle ofdifferential field measurement without (Fig. A) and with external strayfield (Fig. B). H represents the field components.56