专利名称：通过断路器来检测物理参量的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过断路器(或者说在断路器中)检测物理参量的方法。
背景技术：
在断路器中除了根据这样的物理参量来输出信号的真正的传感器，还采用了信号 处理单元，该信号处理单元连接在传感器后面。信号处理单元这样来处理这些由传感器发 出的信号，使它们可以被数据处理单元应用。在数据处理单元中则基于由信号处理单元所 接收、处理的信号倒推出物理参量的占主导的实际值。数据处理单元通常也具有以下的任 务对一个这样的值进行评估，并在一定条件下将控制信号输出给其它单元。
这种类型的单元的工作能力取决于精度，利用该精度来获知物理参量。在断路器 中，物理参量的一个例子是电流强度。传感器则是一种电流传感器，例如一种Rogowski (罗 格夫斯基)互感器，并在其后面连接有电子组件(不是在微芯片上)。数据处理单元通常包 括有一个微处理器。 断路器的制造厂商通常利用供货商提供的元件来组装该断路器。通常也尤其是从 断路器的制造厂商处购买到用于物理参量的各自的传感器。 对于供货商来说，对传感器按照校准的类型来进行测量。校准众所周知地意味着 在已知的条件的情况下对传感器进行测试，也就是说为物理参量预定的值被进行调整或者 已经调整完毕以及借助于已经校准过的传感器来检测；而且根据预定的值来检测传感器的 信号。随后，可以在传感器的信号与预定的值之间产生关联。传感器的信号具有一种理论 性能。对于校准来说这尤其是指求出与一种这样的理论性能的偏差。偏差例如可能在于 一种简单的偏移(offset)或者线性地取决于测量参量，也就是说可以用一个比例系数来 加以说明，该系数通常在值"1"左右。 对于传感器的制造厂商来说，将不同的传感器分成不同的公差等级，其中由求得 的校准值得出分级。给传感器的购买者列出公差等级。有关准确的校准值的信息并不再告 诉传感器的购买者。 断路器的制造厂商迄今为止可以通过选择一种合适的传感器在某个方面确定用 来检测物理参量的单元的工作能力。对于断路器的制造厂商来说，迄今为止同样也进行校 准使传感器与上面所述的信号处理单元连接，并且也在这里又对用于物理参量的预定的 值进行调整或者利用另一个传感器来求得该值。那么取决于物理参量的预定的值来检测信 号处理单元的输出信号，以便能推导出一个关系。因此，所谓的校准段(Kalibrierstrecke) 由传感器和信号处理单元共同组成。 在力求通过断路器尽可能精确地检测物理参量的情况下，迄今为止都不得不勉强地 应付，来获得尽可能高品质的传感器，并尽可能最佳地来设计信号处理单元。费用因此很高。
发明内容
本发明的目的是提出一种如何能够以尽可能少的费用来提高通过断路器，或者说在断路器里检测物理参量的精度的方法。 该目的通过一种根据权利要求1所述的方法来实现。 因此，根据本发明提出了开头所述的传感器、开头所述的信号处理单元和开头所
述的数据处理单元。为传感器，至少要检测第一校准值，也就是为物理参量的(预先)规定 的值来检测由传感器输出的信号，并由此求出一个或多个这样的第一校准值，其中校准值
的特征在于，其用于说明在预定的值与信号之间的关系。 一个偏移(offsets)的值可以被
看作为校准值，或者可以将一个比例系数乘以物理参量，以便分别得到由传感器输出的信
号，或者借助于其反过来，可以从由传感器输出的信号来倒推出物理参量。如果存在有更复
杂的关系，那就可以提供多个第一校准值那么就可以得到一条完整的校准曲线。 在本发明中对信号处理单元同样也单独进行校准测量出由信号处理单元输出的
信号，该信号对应于被输入该信号处理单元的(预先)规定的信号，其中可以对传感器进行
模拟，或者应用具有已知特性的传感器，而且传感器得到物理参量的规定的、被调整的值。
求出至少一个第二校准值用于信号处理单元。该值用于说明在输送给信号处理单
元的预定的信号与处理的、由该单元输出的信号之间的关系。该第二校准值也可以说明一
个偏移，可以是一个比例系数，或者可以提供多个这样的第二校准值，它们规定了一条校准曲线。 在将至少一个第一校准值提供给传感器和将至少一个第二校准值提供给信号处 理单元之后，在本发明中由这些校准值中推导出至少一个总校准值。总校准值则说明了在 由传感器检测出的物理参量的值与在通过传感器检测该物理参量时在通过信号处理单元 处理之后由传感器所得到的信号之间的关系。 仅仅使传感器、信号处理单元和数据处理单元相互连接，将断路器也就是说例如 制成为其完成的形式。随后通过数据处理单元应用至少一个总校准值，以便基于从信号处 理单元的数据处理单元所输入的信号来配置物理参量的一个值。 因此，物理参量对于数据处理单元是已知的，而且该单元能够在一定条件下取决 于物理参量来实施其余的步骤，或者是这些计算步骤，或者是将控制命令输出给断路器的 其它单元。 本发明在两个方面上区别于现有技术一方面，以下应用了通常为传感器测量的 精确的校准值。另一方面，不再由断路器的制造厂商对由传感器和信号处理单元共同组成 的校准段进行测量，而是单独对信号处理单元进行校准。通过以下方法，即对于迄今为止的 校准段的两个分单元，也就是说传感器和信号处理单元，单独分别提供校准值，因此可以得 到高精度的值。如果为新的单元提供了校准值，那么传感器或者也有信号处理单元可以随 时进行更换。 根据本发明的方法的一种优选的应用在于当传感器是电流传感器时，其中尤其 是在罗格夫斯基_互感器的情况下，可以特别简单地实施该方法，这是因为这些互感器典 型地具有一种线性性能，因此罗格夫斯基互感器可以配置有一个唯一的校准值(典型地是 一个比例系数)。 根据本发明的方法原则上可以在同一个地点实施。然而可以一如既往地，通过传 感器的制造厂商来检测至少一个第一校准值。可以通过传感器的制造厂商将至少一个第一 校准值提供给其验收者，其方法是以书面或者打印的形式在载体上预设第一校准值。最简单的情况是传感器本身就是载体，并且然后有关第一校准值的信息也几乎不会丢失。然 而，该信息当然也可以在传感器的包装上或者在用于传感器的信息页上提供。
原则上，可以提供多个值作为第一校准值，其规定了校准曲线，而且同样适用于第 二校准值。如果第一和第二校准值分别反映了一个比例系数，那么对于该系数就可以形成 总校准值作为乘积，那么就可以特别简单地来执行此方法。如果用于传感器和信号处理单 元的两条校准曲线的各个点要相乘，那么然而也可以形成总校准曲线作为乘积。但是在这 里则要注意到校准曲线的这些点必须是相互对应的，因此在一定条件下对两条校准曲线 中的一条必须计算中间值。 本发明在一个具有根据权利要求6所述的特征的传感器中用文字表述为如果传 感器的制造厂商为了检测物理参量而在传感器的表面上设置了关于精确的校准值的信息， 那么根据本发明的方法也就是说可以特别简单地得以实现。校准值可以通过条形码或者2D 编码来传输，或者可替换地或补充地作为数序，必要时利用校验和来传输。校准值应该精 确地说明在预先实施的校准中，在测量精度方面，在物理参量的值(传感器用来检测该值) 与在给出这样的值的情况下由传感器所输出的信号之间的关系。因此，与迄今为止不同的 是，不再粗略地给传感器配置一个规定的公差等级，而是给每个传感器都配置一个独特的 范例，它们各自对应一个本身的校准值。 本发明同样也实现了一种具有这样的传感器的断路器，这是因为根据本发明的方 法可以特别简单地由这种断路器的制造厂商来实施。 本发明尤其是也可以实现传感器的更换，而不对未更换的部分进行重新校准。在 这种情况下，部分地在首次制造断路器或其传感器的情况下，预先地和完全地来实施根据 本发明的方法，而在以后再次实施各个步骤。如果在以前完全实施该方法中包含了以后不 再实施的步骤，那就总共再次得到根据本发明的方法。
以下参照附图对本发明的一个优选的实施例加以说明，其中 图1示意性地示出了断路器的对于说明本发明来说是重要的部件的布置，禾口 图2示出了根据本发明的步骤顺序。
具体实施例方式
在图1中整体上用IO表示的布置是(在图中未示出的)断路器的一部分。传感器 12用于检测物理参量并根据该物理参量的值按照箭头14将信号输出给信号处理单元16。 传感器12例如是罗格夫斯基(Rogowski)互感器，其检测电流强度。信号处理单元16处理 了传感器12的信号并将这样处理过的信号按照箭头18输出给数据处理单元20。该单元对 进入的信号进行评估并实施其它的计算，或者按照箭头22将控制命令输出给其它的、在图 1中未示出的单元。 在测量时原则上需要进行校准在物理参量的实际值与输出的信号之间的关系必 须是已知的。在现有技术中，按照箭头24对由传感器12和信号处理单元16所组成的整个 装置进行校准在传感器12后面连接有信号处理单元时，对需要由传感器12来检测的物理 参量的规定的值进行调整，并同时检测按照箭头18输出的信号。在对值进行调整后，同样可以通过第二个装置来测量物理参量。这种关系可以通过一个唯一的校准值(例如一个比 例系数)来加以说明，必要时为物理参量的不同值给出多个校准值，因此也就是说一条校 准曲线。 与现有技术不同的是，在根据本发明的方法的一个实施例中实施在图2中所给出 的步骤顺序 单独对传感器12进行校准，也就是说按照步骤S10进行测量在物理参量的值为 已知的情况下，检测由传感器12按照箭头14所输出的信号。在测量传感器时，求出一个精 确的校准值(例如在物理参量与输出的信号之间)，或者也求出多个这样的校准值。按照步 骤S12，为传感器给出一个精确的校准值或者说给出多个精确的校准值。例如可以用条形码 或者2D编码的形式在传感器上给出，该编码通过适合的读取单元来读取。校准值同样也或 者附加地可以通过数字编码或者作为精确的数值在传感器12上给出，而且由操作人员通 过一个人机接口将数字输入到断路器里，从而使数据处理单元得到了精确的校准值。
现在，对电子装置、也就是说信号处理单元16进行测量(步骤S14)。在这样所进 行的校准方面，求出一个校准值，或者求出多个这样的校准值。 在步骤S16里， 一方面为传感器并且另一方面为信号处理单元16，由步骤S10和 S14中所求出的校准值求出一个(总的)校准值或者多个这样的校准值。如果校准值对于 这些单元来说分别是比例系数，那么可以在步骤S16里简单地通过两个比例系数的相乘来 获得总校准值，而且得到一个新的比例系数。 这样所得到的总校准值接下来按照步骤(S18)由处理单元在运行中加以应用如 果传感器12检测物理参量并按照箭头14输出取决于物理参量的值的信号，信号处理单元 16接收这些信号并在处理之后将信号按照箭头18输出给数据处理单元20，那么数据处理 单元20可以由按照箭头18输出的信号倒推出物理参量的值，也就是说恰好在应用在步骤 S16中所得到的一个校准值或多个这样的校准值的情况下。 根据本发明的方法可以使物理参量的值的检测更加精确得多，这是因为两个分值 自身被检测，这两个分值一方面是由传感器12，另一方面是由信号处理单元16相对于按照 箭头18在数据处理单元20 进入的信号所提供的
权利要求
一种用于通过断路器来检测物理参量的方法，所述方法具有以下步骤-提供传感器(12)，用于根据所述物理参量来输出信号，-提供信号处理单元(16)，用于接收所述传感器(12)的信号并用于输出信号，所述信号通过处理由接收到的所述信号得出，-提供数据处理单元(20)，用于接收由所述信号处理单元(16)输出的所述信号，-检测由所述传感器(12)输出的信号，对应于所述物理参量的值，并求出至少一个第一校准值，所述第一校准值用于说明在所述值与所述信号之间的关系(S10)，-检测由所述信号处理单元(16)输出的信号，所述信号对应于被输入所述信号处理单元的信号，并求出至少一个第二校准值，所述第二校准值用于说明在所述输入的信号与所述处理过的输出的信号之间的关系(S14)，-所述至少一个第一和至少一个第二校准值求出至少一个总校准值，所述总校准值用于说明在由所述传感器检测出的所述物理参量的值与由所述传感器输出的并且随后通过所述信号处理单元(16)处理的所述信号之间的关系(S16)，-使所述传感器(12)、所述信号处理单元(16)和所述数据处理单元(20)相互连接，-通过所述数据处理单元(20)应用所述至少一个总校准值，用于使一个物理参量的一个值对应于信号，所述信号由所述信号处理单元(16)输送给所述数据处理单元(20)(S18)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器是电流传感器。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述电流传感器是Rogowski互感器(12)，所述互感器对应有一个唯一的校准值。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个校准值以书写的或打印的形式提供在载体上，其中所述传感器(12)本身优选是所述载体。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少一个并且优选地每个总校准值被计算为一个第一和一个第二校准值的乘积。
6. —种传感器(12)，用于利用在所述传感器的表面上放置的、关于校准值的信息来检测物理参量，所述校准值精确地说明了在实施的校准中，在测量精度方面，在所述物理参量的值与由所述传感器(12)在给出这些值时所输出的信号之间的关系。
7. —种具有根据权利要求6所述的传感器(12)的断路器。
全文摘要
在断路器中串联接入有传感器(12)和用于该传感器的信号处理单元(16)。通常对串联电路进行校准。根据本发明，仅单独对传感器(12)进行校准(S10)并在下面应用这里所获得的校准值。对信号处理单元(16)也单独进行校准(S14)并单独应用这里所获得的校准值。两个校准值，在一定条件下为多个校准值都被用来获得一个总校准值，在一定条件下为多个总校准值(S16)，并由连接在信号处理单元(16)后面的数据处理单元来应用一个这样的总校准值(S18)。由此能够实现比现有技术中更加精确得多地来检测物理参量的值。
文档编号G01R15/18GK101713815SQ20091017887
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月7日
发明者彼得·科帕策韦斯基, 阿龙-恩斯特·穆西奥尔 申请人:西门子公司