專利名稱：通過斷路器來檢測物理參量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過斷路器(或者說在斷路器中)檢測物理參量的方法。
背景技術(shù)：
在斷路器中除了根據(jù)這樣的物理參量來輸出信號的真正的傳感器，還采用了信號 處理單元，該信號處理單元連接在傳感器后面。信號處理單元這樣來處理這些由傳感器發(fā) 出的信號，使它們可以被數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)用。在數(shù)據(jù)處理單元中則基于由信號處理單元所 接收、處理的信號倒推出物理參量的占主導(dǎo)的實際值。數(shù)據(jù)處理單元通常也具有以下的任 務(wù)對一個這樣的值進行評估，并在一定條件下將控制信號輸出給其它單元。
這種類型的單元的工作能力取決于精度，利用該精度來獲知物理參量。在斷路器 中，物理參量的一個例子是電流強度。傳感器則是一種電流傳感器，例如一種Rogowski (羅 格夫斯基)互感器，并在其后面連接有電子組件(不是在微芯片上)。數(shù)據(jù)處理單元通常包 括有一個微處理器。 斷路器的制造廠商通常利用供貨商提供的元件來組裝該斷路器。通常也尤其是從 斷路器的制造廠商處購買到用于物理參量的各自的傳感器。 對于供貨商來說，對傳感器按照校準的類型來進行測量。校準眾所周知地意味著 在已知的條件的情況下對傳感器進行測試，也就是說為物理參量預(yù)定的值被進行調(diào)整或者 已經(jīng)調(diào)整完畢以及借助于已經(jīng)校準過的傳感器來檢測；而且根據(jù)預(yù)定的值來檢測傳感器的 信號。隨后，可以在傳感器的信號與預(yù)定的值之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。傳感器的信號具有一種理論 性能。對于校準來說這尤其是指求出與一種這樣的理論性能的偏差。偏差例如可能在于 一種簡單的偏移(offset)或者線性地取決于測量參量，也就是說可以用一個比例系數(shù)來 加以說明，該系數(shù)通常在值"1"左右。 對于傳感器的制造廠商來說，將不同的傳感器分成不同的公差等級，其中由求得 的校準值得出分級。給傳感器的購買者列出公差等級。有關(guān)準確的校準值的信息并不再告 訴傳感器的購買者。 斷路器的制造廠商迄今為止可以通過選擇一種合適的傳感器在某個方面確定用 來檢測物理參量的單元的工作能力。對于斷路器的制造廠商來說，迄今為止同樣也進行校 準使傳感器與上面所述的信號處理單元連接，并且也在這里又對用于物理參量的預(yù)定的 值進行調(diào)整或者利用另一個傳感器來求得該值。那么取決于物理參量的預(yù)定的值來檢測信 號處理單元的輸出信號，以便能推導(dǎo)出一個關(guān)系。因此，所謂的校準段(Kalibrierstrecke) 由傳感器和信號處理單元共同組成。 在力求通過斷路器盡可能精確地檢測物理參量的情況下，迄今為止都不得不勉強地 應(yīng)付，來獲得盡可能高品質(zhì)的傳感器，并盡可能最佳地來設(shè)計信號處理單元。費用因此很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種如何能夠以盡可能少的費用來提高通過斷路器，或者說在斷路器里檢測物理參量的精度的方法。 該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來實現(xiàn)。 因此，根據(jù)本發(fā)明提出了開頭所述的傳感器、開頭所述的信號處理單元和開頭所
述的數(shù)據(jù)處理單元。為傳感器，至少要檢測第一校準值，也就是為物理參量的(預(yù)先)規(guī)定 的值來檢測由傳感器輸出的信號，并由此求出一個或多個這樣的第一校準值，其中校準值
的特征在于，其用于說明在預(yù)定的值與信號之間的關(guān)系。 一個偏移(offsets)的值可以被
看作為校準值，或者可以將一個比例系數(shù)乘以物理參量，以便分別得到由傳感器輸出的信
號，或者借助于其反過來，可以從由傳感器輸出的信號來倒推出物理參量。如果存在有更復(fù)
雜的關(guān)系，那就可以提供多個第一校準值那么就可以得到一條完整的校準曲線。 在本發(fā)明中對信號處理單元同樣也單獨進行校準測量出由信號處理單元輸出的
信號，該信號對應(yīng)于被輸入該信號處理單元的(預(yù)先)規(guī)定的信號，其中可以對傳感器進行
模擬，或者應(yīng)用具有已知特性的傳感器，而且傳感器得到物理參量的規(guī)定的、被調(diào)整的值。
求出至少一個第二校準值用于信號處理單元。該值用于說明在輸送給信號處理單
元的預(yù)定的信號與處理的、由該單元輸出的信號之間的關(guān)系。該第二校準值也可以說明一
個偏移，可以是一個比例系數(shù)，或者可以提供多個這樣的第二校準值，它們規(guī)定了一條校準曲線。 在將至少一個第一校準值提供給傳感器和將至少一個第二校準值提供給信號處 理單元之后，在本發(fā)明中由這些校準值中推導(dǎo)出至少一個總校準值?？傂手祫t說明了在 由傳感器檢測出的物理參量的值與在通過傳感器檢測該物理參量時在通過信號處理單元 處理之后由傳感器所得到的信號之間的關(guān)系。 僅僅使傳感器、信號處理單元和數(shù)據(jù)處理單元相互連接，將斷路器也就是說例如 制成為其完成的形式。隨后通過數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)用至少一個總校準值，以便基于從信號處 理單元的數(shù)據(jù)處理單元所輸入的信號來配置物理參量的一個值。 因此，物理參量對于數(shù)據(jù)處理單元是已知的，而且該單元能夠在一定條件下取決 于物理參量來實施其余的步驟，或者是這些計算步驟，或者是將控制命令輸出給斷路器的 其它單元。 本發(fā)明在兩個方面上區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)一方面，以下應(yīng)用了通常為傳感器測量的 精確的校準值。另一方面，不再由斷路器的制造廠商對由傳感器和信號處理單元共同組成 的校準段進行測量，而是單獨對信號處理單元進行校準。通過以下方法，即對于迄今為止的 校準段的兩個分單元，也就是說傳感器和信號處理單元，單獨分別提供校準值，因此可以得 到高精度的值。如果為新的單元提供了校準值，那么傳感器或者也有信號處理單元可以隨 時進行更換。 根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的應(yīng)用在于當(dāng)傳感器是電流傳感器時，其中尤其 是在羅格夫斯基_互感器的情況下，可以特別簡單地實施該方法，這是因為這些互感器典 型地具有一種線性性能，因此羅格夫斯基互感器可以配置有一個唯一的校準值(典型地是 一個比例系數(shù))。 根據(jù)本發(fā)明的方法原則上可以在同一個地點實施。然而可以一如既往地，通過傳 感器的制造廠商來檢測至少一個第一校準值?？梢酝ㄟ^傳感器的制造廠商將至少一個第一 校準值提供給其驗收者，其方法是以書面或者打印的形式在載體上預(yù)設(shè)第一校準值。最簡單的情況是傳感器本身就是載體，并且然后有關(guān)第一校準值的信息也幾乎不會丟失。然 而，該信息當(dāng)然也可以在傳感器的包裝上或者在用于傳感器的信息頁上提供。
原則上，可以提供多個值作為第一校準值，其規(guī)定了校準曲線，而且同樣適用于第 二校準值。如果第一和第二校準值分別反映了一個比例系數(shù)，那么對于該系數(shù)就可以形成 總校準值作為乘積，那么就可以特別簡單地來執(zhí)行此方法。如果用于傳感器和信號處理單 元的兩條校準曲線的各個點要相乘，那么然而也可以形成總校準曲線作為乘積。但是在這 里則要注意到校準曲線的這些點必須是相互對應(yīng)的，因此在一定條件下對兩條校準曲線 中的一條必須計算中間值。 本發(fā)明在一個具有根據(jù)權(quán)利要求6所述的特征的傳感器中用文字表述為如果傳 感器的制造廠商為了檢測物理參量而在傳感器的表面上設(shè)置了關(guān)于精確的校準值的信息， 那么根據(jù)本發(fā)明的方法也就是說可以特別簡單地得以實現(xiàn)。校準值可以通過條形碼或者2D 編碼來傳輸，或者可替換地或補充地作為數(shù)序，必要時利用校驗和來傳輸。校準值應(yīng)該精 確地說明在預(yù)先實施的校準中，在測量精度方面，在物理參量的值(傳感器用來檢測該值) 與在給出這樣的值的情況下由傳感器所輸出的信號之間的關(guān)系。因此，與迄今為止不同的 是，不再粗略地給傳感器配置一個規(guī)定的公差等級，而是給每個傳感器都配置一個獨特的 范例，它們各自對應(yīng)一個本身的校準值。 本發(fā)明同樣也實現(xiàn)了一種具有這樣的傳感器的斷路器，這是因為根據(jù)本發(fā)明的方 法可以特別簡單地由這種斷路器的制造廠商來實施。 本發(fā)明尤其是也可以實現(xiàn)傳感器的更換，而不對未更換的部分進行重新校準。在 這種情況下，部分地在首次制造斷路器或其傳感器的情況下，預(yù)先地和完全地來實施根據(jù) 本發(fā)明的方法，而在以后再次實施各個步驟。如果在以前完全實施該方法中包含了以后不 再實施的步驟，那就總共再次得到根據(jù)本發(fā)明的方法。


以下參照附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例加以說明，其中 圖1示意性地示出了斷路器的對于說明本發(fā)明來說是重要的部件的布置，禾口 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的步驟順序。
具體實施例方式
在圖1中整體上用IO表示的布置是(在圖中未示出的)斷路器的一部分。傳感器 12用于檢測物理參量并根據(jù)該物理參量的值按照箭頭14將信號輸出給信號處理單元16。 傳感器12例如是羅格夫斯基(Rogowski)互感器，其檢測電流強度。信號處理單元16處理 了傳感器12的信號并將這樣處理過的信號按照箭頭18輸出給數(shù)據(jù)處理單元20。該單元對 進入的信號進行評估并實施其它的計算，或者按照箭頭22將控制命令輸出給其它的、在圖 1中未示出的單元。 在測量時原則上需要進行校準在物理參量的實際值與輸出的信號之間的關(guān)系必 須是已知的。在現(xiàn)有技術(shù)中，按照箭頭24對由傳感器12和信號處理單元16所組成的整個 裝置進行校準在傳感器12后面連接有信號處理單元時，對需要由傳感器12來檢測的物理 參量的規(guī)定的值進行調(diào)整，并同時檢測按照箭頭18輸出的信號。在對值進行調(diào)整后，同樣可以通過第二個裝置來測量物理參量。這種關(guān)系可以通過一個唯一的校準值(例如一個比 例系數(shù))來加以說明，必要時為物理參量的不同值給出多個校準值，因此也就是說一條校 準曲線。 與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例中實施在圖2中所給出 的步驟順序 單獨對傳感器12進行校準，也就是說按照步驟S10進行測量在物理參量的值為 已知的情況下，檢測由傳感器12按照箭頭14所輸出的信號。在測量傳感器時，求出一個精 確的校準值(例如在物理參量與輸出的信號之間)，或者也求出多個這樣的校準值。按照步 驟S12，為傳感器給出一個精確的校準值或者說給出多個精確的校準值。例如可以用條形碼 或者2D編碼的形式在傳感器上給出，該編碼通過適合的讀取單元來讀取。校準值同樣也或 者附加地可以通過數(shù)字編碼或者作為精確的數(shù)值在傳感器12上給出，而且由操作人員通 過一個人機接口將數(shù)字輸入到斷路器里，從而使數(shù)據(jù)處理單元得到了精確的校準值。
現(xiàn)在，對電子裝置、也就是說信號處理單元16進行測量(步驟S14)。在這樣所進 行的校準方面，求出一個校準值，或者求出多個這樣的校準值。 在步驟S16里， 一方面為傳感器并且另一方面為信號處理單元16，由步驟S10和 S14中所求出的校準值求出一個(總的)校準值或者多個這樣的校準值。如果校準值對于 這些單元來說分別是比例系數(shù)，那么可以在步驟S16里簡單地通過兩個比例系數(shù)的相乘來 獲得總校準值，而且得到一個新的比例系數(shù)。 這樣所得到的總校準值接下來按照步驟(S18)由處理單元在運行中加以應(yīng)用如 果傳感器12檢測物理參量并按照箭頭14輸出取決于物理參量的值的信號，信號處理單元 16接收這些信號并在處理之后將信號按照箭頭18輸出給數(shù)據(jù)處理單元20，那么數(shù)據(jù)處理 單元20可以由按照箭頭18輸出的信號倒推出物理參量的值，也就是說恰好在應(yīng)用在步驟 S16中所得到的一個校準值或多個這樣的校準值的情況下。 根據(jù)本發(fā)明的方法可以使物理參量的值的檢測更加精確得多，這是因為兩個分值 自身被檢測，這兩個分值一方面是由傳感器12，另一方面是由信號處理單元16相對于按照 箭頭18在數(shù)據(jù)處理單元20 進入的信號所提供的
權(quán)利要求
一種用于通過斷路器來檢測物理參量的方法，所述方法具有以下步驟-提供傳感器(12)，用于根據(jù)所述物理參量來輸出信號，-提供信號處理單元(16)，用于接收所述傳感器(12)的信號并用于輸出信號，所述信號通過處理由接收到的所述信號得出，-提供數(shù)據(jù)處理單元(20)，用于接收由所述信號處理單元(16)輸出的所述信號，-檢測由所述傳感器(12)輸出的信號，對應(yīng)于所述物理參量的值，并求出至少一個第一校準值，所述第一校準值用于說明在所述值與所述信號之間的關(guān)系(S10)，-檢測由所述信號處理單元(16)輸出的信號，所述信號對應(yīng)于被輸入所述信號處理單元的信號，并求出至少一個第二校準值，所述第二校準值用于說明在所述輸入的信號與所述處理過的輸出的信號之間的關(guān)系(S14)，-所述至少一個第一和至少一個第二校準值求出至少一個總校準值，所述總校準值用于說明在由所述傳感器檢測出的所述物理參量的值與由所述傳感器輸出的并且隨后通過所述信號處理單元(16)處理的所述信號之間的關(guān)系(S16)，-使所述傳感器(12)、所述信號處理單元(16)和所述數(shù)據(jù)處理單元(20)相互連接，-通過所述數(shù)據(jù)處理單元(20)應(yīng)用所述至少一個總校準值，用于使一個物理參量的一個值對應(yīng)于信號，所述信號由所述信號處理單元(16)輸送給所述數(shù)據(jù)處理單元(20)(S18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳感器是電流傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電流傳感器是Rogowski互感器(12)，所述互感器對應(yīng)有一個唯一的校準值。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個校準值以書寫的或打印的形式提供在載體上，其中所述傳感器(12)本身優(yōu)選是所述載體。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，至少一個并且優(yōu)選地每個總校準值被計算為一個第一和一個第二校準值的乘積。
6. —種傳感器(12)，用于利用在所述傳感器的表面上放置的、關(guān)于校準值的信息來檢測物理參量，所述校準值精確地說明了在實施的校準中，在測量精度方面，在所述物理參量的值與由所述傳感器(12)在給出這些值時所輸出的信號之間的關(guān)系。
7. —種具有根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器(12)的斷路器。
全文摘要
在斷路器中串聯(lián)接入有傳感器(12)和用于該傳感器的信號處理單元(16)。通常對串聯(lián)電路進行校準。根據(jù)本發(fā)明，僅單獨對傳感器(12)進行校準(S10)并在下面應(yīng)用這里所獲得的校準值。對信號處理單元(16)也單獨進行校準(S14)并單獨應(yīng)用這里所獲得的校準值。兩個校準值，在一定條件下為多個校準值都被用來獲得一個總校準值，在一定條件下為多個總校準值(S16)，并由連接在信號處理單元(16)后面的數(shù)據(jù)處理單元來應(yīng)用一個這樣的總校準值(S18)。由此能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)中更加精確得多地來檢測物理參量的值。
文檔編號G01R15/18GK101713815SQ20091017887
公開日2010年5月26日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者彼得·科帕策韋斯基, 阿龍-恩斯特·穆西奧爾 申請人:西門子公司