8 spannende Sensorsysteme der Fraunhofer-Institute

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2. Magentfeldsensoren messen den Strom

Den energieverbrauch im laufenden Betrieb messen: Das Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS aus Erlangen hat zusammen mit einem Industriepartner einen Energieanalysator entwickelt. Das System beruht auf dem HallinOne-Sensor – einen 3-D-Magentfeldsensor, der bereits serienmäßig in Waschmaschinen von Bosch und Siemens verbaut wird, um dort die Lage und Position der Wäschetrommel zu bestimmen.

Das durch den elektrischen Stromfluss erzeugte Magnetfeld lässt sich messen und die Energiewerte erfassen. Dazu wird eine flexible, flache Leiterplatte mit acht Sensor-ASICs bestückt. Was ist besonders an den Sensor-ASICs? Anders als bisherige Sensoren misst er icht nur zu Chip-Oberfläche senkrechte, sondern zudem tangentiale Magnetfelder. Das führt zu einer hohen Messgenauigkeit. Die erfassten Energiewerte werden an einen Mikrocontroller übertragen, der sie wiederum über ein Gateway an einen Zentralrechner sendet.

Ein Vorzug ist, dass sich der Stromsensor schnell installieren lässt, ohne die Produktion zu unterbrechen. Das Messprinzip ist an die Rogowski-Spule angelehnt, die Bestandteil vieler elektrotechnischer Messgeräte ist. Während diese nur Wechselströme erfasst, kann der Sensor Gleichstrom messen.

Im Messgerät sind keine magnetisierbaren Materialien verbaut, was die Messgenauigkeit stören würde. Das ist beispielsweise ein Problem bei handelsüblichen Stromzangen, die nach einem Kurzschluss nicht mehr korrekt funktionieren. Ein weiterer Vorteil gegenüber einer Stromzange: die Spannung lässt sich messen.

Im Mittelspannungs-Netz mit 20 kV der Energieversorger lässt sich das Gerät ebenfalls einsetzen. Aufgrund der neuen EEG-Richtlinie speisen viele kleine und mittlere Elektrizitätserzeuger in Versorgungsnetz ein, ohne dass die Provider im Detail informiert sind, zu welcher Zeit in welche Richtung und durch welche Leitung wie viel Strom fließt.

Allein in Bayern umfasst das Netz mit 20 kV mehrere 10.000 Trafostationen, die sich mit der neuen Entwicklung kostengünstig umrüsten ließen, die die Stationen und Leitungen zeitweilig außer Betrieb zu nehmen.

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