用于設(shè)備組成部分的狀態(tài)監(jiān)控的裝置和方法
【專利摘要】為了檢測(cè)設(shè)備組成部分的當(dāng)前狀態(tài)、即特別是為了顯示電導(dǎo)體、電纜或類似的當(dāng)前是否導(dǎo)電，建議與要監(jiān)控的設(shè)備組成部分連接的場(chǎng)產(chǎn)生裝置以及用于產(chǎn)生OMR半導(dǎo)體元件的兩個(gè)電極之間的電壓的電壓源，其中所述場(chǎng)產(chǎn)生裝置在設(shè)備部分的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且與有機(jī)磁阻OMR半導(dǎo)體元件連接，所述OMR半導(dǎo)體元件位置固定地被布置在要監(jiān)控的設(shè)備組成部分的附近。所述裝置和方法具有下述優(yōu)點(diǎn)，即顯示可以簡(jiǎn)單并且便宜地被施加到幾乎任意的設(shè)備部分上，也可以事后被施加在已經(jīng)存在的設(shè)備中。相應(yīng)的顯示以最簡(jiǎn)單的方式本地受限制地顯示所期望的信息：如果電導(dǎo)體現(xiàn)在配備電流，那么附加的分析是不需要的。
【專利說明】用于設(shè)備組成部分的狀態(tài)監(jiān)控的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于工業(yè)設(shè)備的電流可能流經(jīng)的設(shè)備組成部分、特別是電導(dǎo)體的狀態(tài)監(jiān)控的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電導(dǎo)體的瞬時(shí)的無電流或?qū)щ姷囊曈X表示由于安全原因并且也由于功能的原因在很多電氣儀器和設(shè)備以及開關(guān)柜中、例如在中壓技術(shù)中是必需的。
[0003]目前的解決方案基于用于電流或電壓的不同的傳感器原理，其用于狀態(tài)監(jiān)控的輸出信號(hào)通?；诘蛪悍秶鷥?nèi)的電變量(電壓、電流、電阻)的輸出(轉(zhuǎn)換器)。該電變量通常被發(fā)送給輸出儀器并且相應(yīng)地被可視化(燈、顯示器)。因?yàn)殡娏鞯臏y(cè)量由這些傳感器在本地實(shí)現(xiàn)，所以必須根據(jù)電流流動(dòng)在多個(gè)位置或支路處進(jìn)行測(cè)量。因此直接的光學(xué)的本地的分配是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)是，說明能夠?qū)崿F(xiàn)電流可能流經(jīng)的設(shè)備組成部分的狀態(tài)的監(jiān)控并且在此避免所提及的缺點(diǎn)的方法和裝置。
[0005]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的裝置并且通過根據(jù)權(quán)利要求8的方法來解決。根據(jù)本發(fā)明的裝置為了檢測(cè)設(shè)備組成部分的當(dāng)前狀態(tài)而具有與要監(jiān)控的設(shè)備組成部分連接的場(chǎng)產(chǎn)生裝置，以及有機(jī)磁阻OMR半導(dǎo)體元件和用于產(chǎn)生OMR半導(dǎo)體元件的兩個(gè)電極之間的電壓的電壓源，其中該場(chǎng)產(chǎn)生裝置在設(shè)備部分的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，該OMR半導(dǎo)體元件位置固定地被布置在要監(jiān)控的設(shè)備組成部分的附近。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的用于確定可能導(dǎo)電的設(shè)備組成部分、特別是技術(shù)設(shè)備的電導(dǎo)體的狀態(tài)的方法中產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在設(shè)備組成部分的附近借助有機(jī)磁阻OMR半導(dǎo)體元件來檢測(cè)。根據(jù)所檢測(cè)的磁場(chǎng)，借助該半導(dǎo)體元件來設(shè)定電變量。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求給出。
[0008]利用根據(jù)本發(fā)明的裝置，可以按照根據(jù)本發(fā)明的方法以如下方式來確定當(dāng)前狀態(tài)、特別是電流通過。通過場(chǎng)產(chǎn)生裝置在設(shè)備組成部分上相關(guān)地產(chǎn)生磁場(chǎng)。在設(shè)備組成部分的附近借助OMR半導(dǎo)體元件來檢測(cè)該場(chǎng)。因此能夠?qū)崿F(xiàn)，借助OMR半導(dǎo)體元件根據(jù)所檢測(cè)的磁場(chǎng)來設(shè)定電變量。該電變量例如可以是在電極之間下降的電壓或由該電壓引起的電流。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)，即顯示可以簡(jiǎn)單并且便宜地被施加到幾乎任意的設(shè)備部分上，也可以事后被施加在已經(jīng)存在的設(shè)備中。相應(yīng)的顯示以最簡(jiǎn)單的方式本地受限制地顯示所期望的信息(如果電導(dǎo)體現(xiàn)在配備電流)，附加的分析是不需要的。
[0010]OMR半導(dǎo)體元件可以被構(gòu)造為至少局部地包圍電導(dǎo)體或所期望的設(shè)備部件的層。因此，與利用霍爾傳感器或AMR傳感器的檢測(cè)相比，借助OMR半導(dǎo)體元件相對(duì)大面積地檢測(cè)磁場(chǎng)。由此在測(cè)量時(shí)得出導(dǎo)致波動(dòng)小的測(cè)量信號(hào)的平均效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式具有OMR半導(dǎo)體元件，該OMR半導(dǎo)體元件具有空心圓柱體的形狀。該空心圓柱形的OMR半導(dǎo)體元件在此在周向上包圍導(dǎo)體，使得極為有效地抑制測(cè)量信號(hào)的波動(dòng)?？招膱A柱體的段的形式的OMR半導(dǎo)體元件可以證實(shí)為同樣有利的，因?yàn)樵揙MR半導(dǎo)體元件(例如出于修理的目的)可以以少的花費(fèi)被去除。
[0011]如果OMR半導(dǎo)體元件被布置在柔性襯底上，則得出另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這允許裝置的殼體的很簡(jiǎn)單的、節(jié)省空間的構(gòu)造并且能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器系統(tǒng)的簡(jiǎn)單的、低成本的安裝。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一種改進(jìn)方案設(shè)置用于測(cè)量變量的測(cè)量裝置，該變量與流經(jīng)OMR半導(dǎo)體元件的電流和/或施加在OMR半導(dǎo)體元件上的電壓成比例。該變量例如可以是電流或電壓本身或在另一元件上下降的電壓，該另一元件被與OMR半導(dǎo)體元件相同的電流流經(jīng)?；谧兞康臏y(cè)量信號(hào)，可以有利地提供自動(dòng)的監(jiān)控或形成用于顯示的控制信號(hào)。
[0013]如果OMR半導(dǎo)體元件以運(yùn)行范圍之內(nèi)的恒定電壓來運(yùn)行，在該運(yùn)行范圍內(nèi)OMR半導(dǎo)體元件具有最大的場(chǎng)靈敏度，則得出特別好的測(cè)量效果。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的裝置的一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定，電壓源被設(shè)計(jì)為恒定電壓源。場(chǎng)靈敏度在此說明相對(duì)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化dH的OMR半導(dǎo)體元件的電阻的變化dR，即dR/dH。
[0014]按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一種有利的改進(jìn)方案，由OMR半導(dǎo)體元件形成0LED，即有機(jī)發(fā)光二極管(0LED — organic light emitting diode)。這可以通過被用于制造OMR半導(dǎo)體元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料的相應(yīng)的選擇來實(shí)現(xiàn)。借助0LED，能夠以可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)存在于電導(dǎo)體或設(shè)備部件上的導(dǎo)電的視覺表示。
[0015]如果在OLED的電極之間產(chǎn)生的電壓被設(shè)定到如下值，在該值的情況下只有當(dāng)所測(cè)量的值滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)OLED才發(fā)光，則給出光學(xué)顯示的另一種有利的方式。
[0016]在另一種有利的構(gòu)型方式中，OMR半導(dǎo)體元件或OLED可逆地被安置在設(shè)備組成部分上。在此利用“可逆地”來限定，相應(yīng)的裝置被相應(yīng)地配備，使得該裝置可沒有問題地并且無殘余地、即以不是牢固地固定的方式被加固在設(shè)備部分上，特別是被實(shí)施為帶并且特別是具有集成的電源。具體的構(gòu)型可以以例如作為夾條帶或粘合帶的形式來實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]在下文中借助具體的實(shí)施例來描述本發(fā)明。為此:
圖la、lb示出按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的兩種實(shí)施方式的傳感器的示意圖，
圖2示出OLED的特性曲線的按原理的變化，
圖3a、3b示出不同構(gòu)型的根據(jù)本發(fā)明的裝置的兩種實(shí)施方式的示意圖，以及 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的裝置在工業(yè)設(shè)備中的示例性的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0018]導(dǎo)電的簡(jiǎn)單的視覺表示基于OMR半導(dǎo)體元件或有機(jī)磁阻發(fā)光二極管(OLED)的特性和如在圖2中示出的電流I和磁場(chǎng)的物理關(guān)系。
[0019]每個(gè)電流I根據(jù)全電流定律產(chǎn)生磁旋場(chǎng)H。在超過一定的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，OMR半導(dǎo)體元件(在下文中被簡(jiǎn)稱為OLED)在可見范圍內(nèi)(有色地)進(jìn)行發(fā)射。因此，在簡(jiǎn)單的圖像中可以如下表示在OLED的恒定的電壓供應(yīng)的情況下的功能原理: 利用恒定的控制電壓28，OLED 22被正好保持在用于光的良好地可見的發(fā)射的電流閾值(光致發(fā)光閾值)之下。通過外部的磁場(chǎng),OLED中的電流由于OMR效應(yīng)在如下程度上被提高，即出現(xiàn)良好地可見的發(fā)光效應(yīng)。因此在沒有用于表示電流的其它的技術(shù)輔助手段的情況下，沿著整個(gè)被涂覆的電連接的可視化是可能的。
[0020]由有機(jī)半導(dǎo)體材料夠成的處于套筒22上的層經(jīng)由兩個(gè)電極24、26與電壓源28電連接。電壓源28在電極24、26之間產(chǎn)生具有電壓值UO的電壓U。對(duì)于沒有電流在導(dǎo)體上流動(dòng)的情況，因此具有電流強(qiáng)度IO的電流I流經(jīng)0LED。這對(duì)應(yīng)于有機(jī)半導(dǎo)體材料的U/I特性曲線Kl上的工作點(diǎn)A。當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體材料被具有確定的較大的場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)穿過時(shí)，得出特性曲線K2。因此，對(duì)于電壓源28產(chǎn)生具有電壓值UO的恒定電壓U的情況，電流I上升了電流強(qiáng)度值dl。與此相反，如果通過電壓源28產(chǎn)生具有電流強(qiáng)度IO的恒定電流I，則電壓U降低了電壓值dU。
[0021]如果使用恒定電壓源、例如電池作為電壓源28，那么可以為了磁場(chǎng)的定量的測(cè)量而借助在圖1a和Ib中所示出的裝置獲得相對(duì)于IO大約百分之十到百分之三十的電流提高dl。這能夠?qū)崿F(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化的很精確的測(cè)量。
[0022]電流I和電壓Um是通過OLED的磁阻效應(yīng)根據(jù)磁場(chǎng)被改變的電變量。代替電壓Um,也可以通過測(cè)量電路來測(cè)量測(cè)量電流。
[0023]有機(jī)半導(dǎo)體材料是0LED，當(dāng)流經(jīng)OLED的電流I的電流強(qiáng)度超過確定的電流強(qiáng)度值時(shí)該OLED發(fā)光。以如下方式設(shè)定電壓源28的電壓U，即如果對(duì)軸14起作用的電流大于預(yù)先設(shè)定的最大允許的值，則發(fā)光效應(yīng)開始。因此，于是直接通過OLED的發(fā)光區(qū)域LI到L12向設(shè)備A的操作人員顯示，電流I在導(dǎo)體L上流動(dòng)。
[0024]在一種實(shí)施方式中，為了形成層，可以將有機(jī)半導(dǎo)體材料施加到柔性襯底上。該有機(jī)半導(dǎo)體材料例如可以是聚乙烯(PET )或聚酰亞胺(PT )，如例如以名稱K印ton可獲得的。
[0025]在圖3a中被示出的實(shí)施方式中，OMR半導(dǎo)體元件/OLED被實(shí)施為具有集成電源Int的帶。具體地,這可以以例如也作為夾條帶(Klippband)或粘合帶OLED的形式實(shí)現(xiàn)，圖3b ο
[0026]在該形式中，該OMR半導(dǎo)體元件可以事后在不介入現(xiàn)有的設(shè)備的情況下被固定在要監(jiān)控的在圖中以橫截面被示出的導(dǎo)體L上并且根據(jù)需要也可以又被去除。以此通過電流的同時(shí)的并行的監(jiān)控也已經(jīng)可以在設(shè)備中使開動(dòng)或故障查找顯著地變得容易。
[0027]通過導(dǎo)電的設(shè)備部分、例如導(dǎo)體的平面的并且連續(xù)的涂層和光發(fā)射與電流強(qiáng)度的明確的本地的關(guān)系來給出沿著整個(gè)導(dǎo)電體(Stromfiihrung)的直接的信息,參看圖4中的工業(yè)設(shè)備A的示例性圖示。這允許各個(gè)導(dǎo)線的運(yùn)行狀態(tài)或電流通過的快速的檢測(cè)并且因此在評(píng)估導(dǎo)電的設(shè)備部分上的導(dǎo)電時(shí)的高安全性。如果存在電流，被引導(dǎo)圍繞所涉及的導(dǎo)體的套筒或被施加到所涉及的導(dǎo)體上的涂層發(fā)光L1- L10、L12，或者不發(fā)光LU。因此可以在工作失常時(shí)一目了然地并且在沒有其它的分析工具的情況下檢測(cè)，例如是否在電源中存在干擾。
【權(quán)利要求】
1.用于確定可能導(dǎo)電的設(shè)備組成部分(L)、特別是技術(shù)設(shè)備的電導(dǎo)體的狀態(tài)的裝置，具有: 一與要監(jiān)控的設(shè)備組成部分(L)連接的場(chǎng)產(chǎn)生裝置(L)，所述場(chǎng)產(chǎn)生裝置在設(shè)備部分的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)(H)， 一有機(jī)磁阻OMR半導(dǎo)體元件(22)，所述OMR半導(dǎo)體元件位置固定地被布置在要監(jiān)控的設(shè)備組成部分(L)的附近，和 一用于產(chǎn)生所述OMR半導(dǎo)體元件的兩個(gè)電極(24、26)之間的電壓的電壓源(28、29)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述OMR半導(dǎo)體元件(22)被構(gòu)造為層，所述層至少局部地包圍導(dǎo)電的設(shè)備組成部分(L)，其中所述層優(yōu)選地具有空心圓柱體的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述OMR半導(dǎo)體元件(22)被布置在柔性襯底上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，該裝置具有用于測(cè)量變量(Um)的測(cè)量裝置，所述變量與流經(jīng)所述OMR半導(dǎo)體元件的電流(I)和/或施加在所述OMR半導(dǎo)體元件上的電壓(U)成比例。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中所述電壓源(28)被設(shè)計(jì)為恒定電壓源。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中由OMR半導(dǎo)體元件形成OLED(22)，其中電壓(U)優(yōu)選地被設(shè)定到如下值(U0)，在該值的情況下只有當(dāng)要監(jiān)控的設(shè)備組成部分滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)OLED才發(fā)光。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6之一所述的裝置，其中所述OMR半導(dǎo)體元件(22)可逆地、特別是以?shī)A條帶、搭扣帶或粘合帶(OLED )的形式被安置在設(shè)備組成部分上。
8.用于確定可能導(dǎo)電的設(shè)備組成部分(L)、特別是技術(shù)設(shè)備的電導(dǎo)體的狀態(tài)的方法，具有下述步驟: 一在設(shè)備組成部分上產(chǎn)生磁場(chǎng)(H), 一借助有機(jī)磁阻OMR半導(dǎo)體元件(22)檢測(cè)設(shè)備組成部分的附近的磁場(chǎng)(H)， 一根據(jù)借助半導(dǎo)體元件所檢測(cè)的磁場(chǎng)(H)設(shè)定電變量(Um)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所確定的狀態(tài)的表示，在該狀態(tài)中由所述OMR半導(dǎo)體元件形成0LED，并且所述電壓(U)優(yōu)選地被設(shè)定到如下值(U0)，在該值的情況下只有當(dāng)要監(jiān)控的設(shè)備組成部分滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)OLED才發(fā)光。
【文檔編號(hào)】G01R33/09GK103748477SQ201180072925
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月18日
【發(fā)明者】J.哈澤爾, G.里格, R.魏斯, H-J.維甘德 申請(qǐng)人:西門子公司