WO2012152782A1 - Leiterplatte für ein haushaltsgerät, haushaltsgerät und verfahren zum betreiben eines haushaltsgeräts - Google Patents

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Thomas Maier
Stefan Schmal
Peter Schuhbäck
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    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices

Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board for a household appliance, wherein the printed circuit board has at least one conductor track, which can be acted upon by a load current, on at least one of its two sides.
  • the invention also relates to a household appliance which has at least one such printed circuit board.
  • the invention further relates to a method for operating an electrically operated household appliance with at least one printed circuit board.
  • Domestic appliances with electric radiators are known, e.g. Stoves, hobs, etc., whose radiators are clocked with a load current operable. For this purpose, a clock relay is looped into a load current path of the radiator.
  • the clock of the clock relay is typically specifiable by means of a control device in dependence on a setting of a power level by a user.
  • the relationship between the clock and the associated load current has previously been determined experimentally or computationally.
  • the problem arises that a real current strength of the load current is not detectable.
  • adhesive relays or interruptions of the current path can not be detected. It is the object of the present invention, at least partially to solve the problems of the prior art and in particular to provide a household appliance with improved reliability.
  • a printed circuit board for a household appliance wherein the printed circuit board on at least one of its two sides at least one acted upon by a load current conductor track and the circuit board has at least one magnetic sensor, which for sensing a by means of the (at least one conductor track flowing) load current generated magnetic field is arranged and arranged.
  • a current can be understood as a current which is comparatively high in comparison to other currents on the printed circuit board (signal currents, etc.).
  • a current can also be understood as a current which is used to operate a load connected to the printed circuit board.
  • a load current can also be understood as meaning a current which is assigned to a low voltage above a low voltage, for example as a result of this, eg a mains voltage.
  • Non-load currents may in particular be associated with a low voltage, eg generated thereby.
  • the low voltage may in particular comprise a safety extra-low voltage, a protective extra-low voltage, a functional low-voltage or an operating voltage for electronic circuits.
  • a magnetic field sensor may, in particular, be understood to mean a sensor which can detect effects of the magnetic field on hard and / or soft magnetic materials or other solid bodies (semiconductors, resistance layers).
  • the magnetic field sensor can be understood, in particular, as a general current sensor which can sense or measure a current intensity in the at least one load current-carrying conductor track without contact on the basis of its magnetic field.
  • a magnetic field sensor may not be a sensor which must be at least partially integrated into the load current carrying, tactile trace, e.g. comprising a coil integrated into the printed conductor or thus connected in series.
  • This printed circuit board has the advantage that no dedicated current sensors (eg coils or the like) need to be introduced into the load current-loadable, sensible printed conductor (s).
  • the load current (presence, size, etc.) can rather be determined without contact via the magnetic field generated by the load current in the conductor track as such. In particular, this requires only a small amount of adaptation effort when integrating the magnetic field sensor into existing board layouts.
  • the magnetic field sensor or the contactless current sensor monitoring of at least one current path guided by means of the at least one printed conductor is possible.
  • defective components can be reliably detected in the circuit, such as a defective radiator, a bonded relay, a conductor interruption, etc. (self-diagnosis).
  • an easily implementable current control is possible. It is a development that the magnetic field sensor is based on the galvanomagnetic effect magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor is a Hall sensor.
  • the Hall sensor has the advantage that it is compact, robust and at the same time sensitive to measurement.
  • the magnetic field sensor may include, for example, an AMR (anisotropic magnetoresistive effect) sensor, a GMR or giant magnetoresistive sensor, a CMR (Colossal Magnetoresistive Effect) sensor, a TMR (Magnetic Tunnel Resistance) sensor, a SQUID sensor o. ä. be.
  • AMR anisotropic magnetoresistive effect
  • GMR GMR or giant magnetoresistive sensor
  • CMR Colossal Magnetoresistive Effect
  • TMR Magnetic Tunnel Resistance
  • the at least one magnetic field sensor is arranged on a side of the printed circuit board facing away from the printed circuit track to be sensed.
  • the magnetic field sensor is galvanically separated from the sensible, load current-carrying conductor, in particular because a printed circuit board typically electrically isolates its two sides from one another. This allows a simple voltage-related separation of the magnetic field sensor from the at least one load current-carrying conductor track.
  • the printed circuit board is in particular magnetically permeable to this.
  • the printed circuit board can be equipped on one or two sides.
  • the at least one load-current-carrying conductor track preferably runs on the side which faces away from the equipped side, as a result of which creepage distances can be configured comparatively large.
  • a two-sided assembly allows a particularly simple and effective voltage-technical separation of the two sides of the printed circuit board in a primary side or side of high voltage (s) and a secondary side or side of low voltage (s).
  • the at least one magnetic field sensor comprises at least one analog magnetic field sensor.
  • An analog magnetic field sensor may in particular be understood to mean a magnetic field sensor whose output signal or sensor signal is continuous, in particular proportional, to the sensed magnetic field, in particular to its magnetic field strength.
  • An analog magnetic field sensor has the advantage that with its help, a current intensity and / or a change in a current strength of the load current in the at least one sensed trace quantitatively can be determined, for example via a calculation algorithm or via one or more characteristics that link the output signal with a current strength.
  • the analog magnetic field sensor can be realized for example by means of a Hall sensor. At a Hall sensor, an output signal can be tapped whose amplitude is proportional to the current in the sensed trace.
  • the analog magnetic field sensor in particular Hall sensor, a superimposed magnetic field of two tracks, wherein the tracks represent different outer conductor of a common power line.
  • the two interconnects lead as outer conductor so different phases of a current flowing in the common power line three-phase current.
  • the analog magnetic field sensor can therefore in particular sense a magnetic field which is superimposed by substantially equally strong but phase-shifted magnetic fields of the individual conductor tracks. This facilitates a quantitative determination of the current intensity and / or its change, in particular if only two outer conductors are required for a power supply of a particular consumer.
  • the analog magnetic field sensor in particular Hall sensor
  • Hall sensor is arranged between the two conductor tracks.
  • This embodiment has the advantage that the relative strength of the magnetic fields generated by the two conductor tracks is substantially equal.
  • the two printed conductors can in particular run parallel in the region of the magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor may be arranged in particular (in plan view) in the middle between the two conductor tracks, for which a Hall sensor is particularly suitable, since it exhibits a maximum sensitivity to the conductor track.
  • the at least one magnetic field sensor comprises at least one digital magnetic field sensor.
  • a digital magnetic field sensor may, in particular, be understood to mean a magnetic field sensor whose output signal changes abruptly with changing magnetic field strength, in particular when a predetermined threshold value of the magnetic field strength is reached.
  • Such a magnetic field sensor can be particularly simple and inexpensive and, in particular, can provide information about the presence of a load current in the at least one printed circuit trace starting from a specific current intensity.
  • the digital magnetic field sensor is particularly suitable for current monitoring in the With regard to safety requirements.
  • the digital magnetic field sensor is suitable, for example, for monitoring a presence of a current flow in a main switch current path of an electrically operated household appliance.
  • the digital magnetic field sensor may be, for example, a Hall sensor, an AMR sensor, etc.
  • a (analog or digital) magnetic field sensor is arranged between two or more tracks.
  • the magnetic field sensor can thus sense the current of the two or more interconnects or simultaneously monitor or evaluate two or more interconnects.
  • the distance between two adjacent, in particular parallel, conductor tracks or conductor track sections can preferably be 2 to 4 mm.
  • the magnetic field sensor may be arranged on the same side of the circuit board as the track to be sensed, but need not be.
  • the magnetic field sensor can be arranged laterally offset with respect to a conductor track to be sensed or monitored, from the same side or the side facing away from it, or be arranged on the opposite side of the printed circuit board directly above the conductor track.
  • the at least one tactile conductor track is electrically connected to at least one consumer. It is an embodiment that the at least one tactile conductor track is connected to at least one connection element arranged on the printed circuit board for connecting at least one consumer.
  • the connection element may in particular be a plug connection, for example a plug.
  • a tactile conductor track with load current for exactly one consumer can be acted upon. Thus, a current with respect to this one consumer can be determined or monitored. This allows a particularly precise and individual operation of this consumer.
  • a tactile conductor track is a collecting conductor, which can be acted upon by electricity for several consumers. As a result, a current with respect to these multiple consumers can be determined or monitored.
  • the common trace may carry a main switch current.
  • the household appliance has at least one printed circuit board as described above.
  • the household appliance may have the same configurations and advantages as the printed circuit board.
  • a reliability of the household appliance can be increased.
  • the household appliance has at least one printed circuit board in which the at least one tactile conductor track is connected to at least one connection element arranged on the printed circuit board for connection of at least one consumer and at least one tactile trace of the circuit board is electrically connected to at least one consumer ,
  • the at least one consumer comprises at least one heating element or radiator.
  • the associated household appliance can then in particular be an electrically operated cooking appliance (a hob, an oven, a stove, etc.).
  • the circuit board and associated household appliance are not limited thereto. So the consumer may also be a refrigeration unit of a refrigerator, a heater of a laundry treatment device (washing machine, dryer, etc.), a heating element of a toaster, kettle or other household small appliance, etc.
  • a home appliance may have one or more consumers, e.g. have different heating elements connected to a circuit board.
  • the household appliance may in particular have a control device, for example arranged on the printed circuit board, which is functionally coupled to the at least one magnetic field sensor.
  • the control device may be configured to determine a load current based on an output signal or sensor signal of the at least one magnetic field sensor.
  • the control device can also be set up to regulate a load current of at least one consumer on the basis of an output signal or sensor signal or a value derived therefrom (eg a strength of the load current) of at least one magnetic field sensor which is assigned to at least one conductor track, the load current for the latter Consumer leads.
  • the household appliance may in particular, for example by means of the control device, be adapted to detect a failure case for this consumer or its electric circuit by means of the determined by the at least one magnetic field sensor strength of a particular load flowing through load current.
  • the consumer in particular a heating element, may be operated in a clocked manner by means of a relay. If the relay sticks, it erroneously remains in a position, namely the open position or the closed position. In the open position, no current flows through the consumer, despite a power level set as an example by a user. In the closed position, despite the relay switched off, a load current flows through the load.
  • the at least one magnetic field sensor can be compared by the control unit, an actual value for a load current of a particular consumer with an associated setpoint and at least one corresponding action be triggered. For example, if the actual value is too low, e.g.
  • a conductor break, a defective consumer, etc. issued a first warning message.
  • a second warning message are issued and / or the home appliance to be switched off.
  • the household appliance can in particular be set up to carry out a self-diagnosis or self-test after switching on. For this purpose, an actual value of a load current of a respective consumer can be compared with an associated setpoint value.
  • the self-test may alternatively or additionally be performed by means of a digital magnetic field sensor.
  • the digital magnetic field sensor may in particular sense a magnetic field of a main switch current path.
  • the current intensity is after switching on and / or in the course of switching off the household appliance
  • this may be an indication of a relay that is glued in the closed state or the like. and the home appliance can respond accordingly (shut down, issue a warning, etc.).
  • the digital magnetic field sensor can do this, for example, with reaching or Exceeding a predetermined threshold value of a magnetic field strength output a signal.
  • the threshold value may be selected such that a non-power current, eg a current consumed by electronic components, lamps, display units, etc., does not reach the threshold value.
  • the household appliance in particular its control device, is adapted to determine from the output signal or sensor signal of the at least one, in particular analog, magnetic field sensor energy consumption.
  • the energy consumption may include a time-accumulated energy consumption and / or a performance.
  • the energy consumption can be displayed on the household appliance.
  • the energy consumption in particular the total energy consumption, can be used as an input for energy management of the household appliance.
  • the total energy consumption in particular a total power, can also be monitored to see whether it reaches or exceeds a maximum value, in particular for power limitation. Upon reaching or exceeding, an action may be initiated, eg, a power reduction or shutdown of certain loads, an issue of a warning, etc.
  • the total power consumption may be performed, in particular, by at least one analog or digital magnetic field sensor monitoring a main switch current path.
  • the main switch current path can be routed on one or more tracks.
  • the main- In particular, switch current path can be guided by a single main switch or main switch relay.
  • the object is also achieved by a method for operating an electrically operated household appliance having at least one printed circuit board, wherein a load current flowing through at least one printed conductor of the printed circuit board is detected.
  • the load current is detected by means of a contactless sensing of a magnetic field which can be generated by means of the load current through the at least one conductor track.
  • the method can be configured analogously to the printed circuit board or to the household appliance and has corresponding advantages.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a circuit board according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a plan view of an arrangement of two load current-carrying printed conductors with an associated magnetic field sensor
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a circuit board according to the invention according to a second embodiment
  • the printed circuit board 1 shows a printed circuit board 1 according to a first embodiment.
  • the printed circuit board 1 has a plate-shaped substrate 2 with a first side 3 and a second side 4 opposite thereto.
  • the printed circuit board 2 electrically isolates the two sides 3, 4 from each other.
  • the circuit board 2 is equipped on one side, here on the second (lower) side 4.
  • the circuit board 2 is exemplified here with electrical or electronic SMD components 5, such as resistors, capacitors, etc., as well as with power devices such as power capacitors. 6 , a relay 7, plugs 8, 9 and a transformer (o.Fig.).
  • One of the plugs 8 serves to connect to a mains connection and another one of the plugs 9 serves to connect a load W (see FIG. 4).
  • the printed circuit board 1 is wired on both sides, wherein the wiring of the assembled second side 4 conductor tracks 10 which are provided as signal and An Kunststoffen and are acted upon by a low voltage.
  • the wiring of the first, not equipped side 3 also includes load current-carrying conductor tracks 1 1, to which the mains voltage is applied. By the physical separation of the conductor tracks 10, 1 1 by means of the electrically insulating substrate 2, a reliability is increased and in particular creepage distances and clearances can be easily maintained.
  • the connected to the plug 9 consumer is operated with a mains voltage, which is clocked via the relay 7.
  • the consumer may in particular be operated multiphase, so that it can be connected to several (in particular two or three) outer conductor.
  • the outer conductor can be formed in particular as a separate conductor tracks 1 1.
  • a magnetic field sensor 12 is arranged on the second side 4 of the printed circuit board 1.
  • the magnetic field sensor 12 is set up and arranged to sense a magnetic field M generated by at least one load current carrying conductor 1 1, which supplies or is electrically connected to this load.
  • the magnetic field sensor 12 is designed as an "analog" magnetic field sensor 12 which is capable of outputting an output signal or sensor signal proportional to a magnitude of the magnetic field M and thus to a current intensity in the sensed printed conductor 11.
  • the output signal may be evaluated or further processed by means of a control device also located on the printed circuit board 1 or, alternatively, e.g. realized on a dedicated control board.
  • the magnetic field sensor 12 makes it possible, in particular, to quantitatively determine a current intensity through the load.
  • the knowledge of the current intensity can be used, for example, for a current control of the consumer, for a consumption display, eg a current power or a time-accumulated power consumption, for power limitation, for a security check, eg as part of a self-test, eg on a glued relay 7 , a broken conductor 1 1, etc. 2 shows a top view of a possible arrangement of two load current-carrying conductor tracks 1 1, namely of conductor tracks 1 1 a and 1 1 b, with respect to an associated magnetic field sensor 12 of the printed circuit board 1.
  • the partially shown interconnects 1 1 a, 1 1 b are at least sections are arranged in parallel with a distance between 2 mm and 4 mm on the first side 3 and are both connected to the plug 9.
  • the conductor tracks 1 1 1 a and 1 1 b are configured as outer conductor for supplying a consumer connected to the plug 9 (o.Fig.) And lead to each (to each other by 120 ° phase-shifted) load currents or three-phase phases, here: a mains current.
  • the consumer is thus supplied (clocked) via at least two phases of a mains supply with power.
  • the magnetic fields generated by the phase-shifted currents in the interconnects 1 1 a, 1 1 b are corresponding phase or time offset. These magnetic fields are superimposed, with their magnetic field strength between the two interconnects 1 1 a, 1 1 b reaches a substantially same maximum value. Between the two interconnects 1 1 a, 1 1 b, the magnetic fields consequently have an equal relative strength.
  • the magnetic field sensor 12 is arranged on the second side 4 and arranged in plan view exactly centered between the two mounted on the first side 3 tracks 1 1 a, 1 1 b (or the parallel sections shown thereof). Since the Hall sensor used has its highest sensitivity laterally offset to a track to be sensed 1 1, so can be sensed at the (Hall) magnetic field sensor 12 with high sensitivity, a magnetic field, which an equally strong superposition of the magnetic fields of the two interconnects 1 1 a, 1 1 b corresponds. Consequently, the output of the magnetic field sensor 12 is proportional to the added currents in the tracks 1 1 a and 1 1 b. This output signal is particularly easy to evaluate, especially if the consumer is operated only by means of two phases.
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a circuit board 21 according to the invention according to a second embodiment.
  • the circuit board 21 is similar to the circuit board 1 constructed, but now equipped on two sides.
  • the low-voltage components such as the electrical or electronic SMD components 5 and the magnetic field sensor 12 are arranged on the first side 3.
  • Mains voltage components such as the power capacitors 6, the relay 7 and the plugs 8, 9, which in particular rest against mains voltage, are mounted on the second side 4. This enables an improved separation of the two voltage ranges.
  • 4 shows a household appliance H with two printed circuit boards 1 according to the invention; 21.
  • the household appliance H is designed as a stove, in which an oven O and a hob K is integrated.
  • the furnace O has a plurality of consumers in the form of radiators W, namely a bottom heat radiator W1 and a top heat radiator W1.
  • these radiators W1, W2 are electrically connected to a first circuit board 1 or 21, namely via respective connector 9, and clocked via respective relay 7.
  • the hob K has four cooking zones, which are heated by means of a respective resistance heater W3-W6.
  • the resistance heaters W3 to W6 are electrically connected to a second printed circuit board 1 or 21, namely via respective plugs 9, and can be clocked via respective relays 7.
  • the home appliance H may have a single main switch current path both for the oven O (which carries the load currents for the radiators W1 and W2) and for the hob K (which carries the load currents for the radiators W3 to W6), alternatively a main switch Current for the furnace O and one for the hob K.
  • the (at least one) main switch current may be monitored (each) by means of another magnetic field sensor (o.Fig.), For example, for a power limit and / or for a self-diagnosis to increase a operational reliability.
  • phase angles are possible, for example, of 180 °.
  • the distance of parallel traces to be sensed can be more or less than 2 to 4 mm.

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Abstract

Die Leiterplatte (1) ist für ein Haushaltsgerät (H) vorgesehen, wobei die Leiterplatte (1) auf zumindest einer ihrer beiden Seiten (3, 4) mindestens eine mit einem Laststrom beaufschlagbare Leiterbahn (11, 11a, 11b) aufweist, wobei die Leiterplatte (1) mindestens einen Magnetfeldsensor (12) aufweist, welcher zum Abfühlen eines mittels des Laststroms (11, 11a, 11b) erzeugbaren Magnetfelds (M) eingerichtet und angeordnet ist. Das Haushaltsgerät (H), weist mindestens eine Leiterplatte (1) auf und mindestens eine abfühlbare Leiterbahn (11, 11a, 11b) der Leiterplatte (1) ist mit mindestens einem Verbraucher (W) verbunden. Das Verfahren dient zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Haushaltsgeräts (H) mit mindestens einer Leiterplatte (1), wobei ein durch mindestens eine Leiterbahn (11, 11a, 11b) der Leiterplatte (1) fließender Laststrom detektiert wird und der Laststrom mittels eines berührungslosen Abfühlens eines mittels des Laststroms durch die mindestens eine Leiterbahn (11, 11a, 11b) erzeugbaren Magnetfelds (M) detektiert wird.

Description

Leiterplatte für ein Haushaltsgerät, Haushaltsgerät und Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für ein Haushaltsgerät, wobei die Leiterplatte auf zumindest einer ihrer beiden Seiten mindestens eine mit einem Laststrom beaufschlagbare Leiterbahn aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltsgerät, das mindestens eine solche Leiterplatte aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Haushaltsgeräts mit mindestens einer Leiterplatte. Es sind Haushaltsgeräte mit elektrischen Heizkörpern bekannt, z.B. Herde, Kochfelder usw., deren Heizkörper mit einem Laststrom getaktet betreibbar sind. Dazu ist ein Taktrelais in einem Laststrompfad des Heizkörpers eingeschleift. Der Takt des Taktrelais ist typischerweise mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer Einstellung einer Leistungsstufe durch einen Nutzer vorgebbar. Der Zusammenhang zwischen dem Takt und dem zugehörigen Laststrom ist zuvor experimentell oder rechnerisch bestimmt worden. Hierbei tritt das Problem auf, dass eine reale Stromstärke des Laststroms nicht erfassbar ist. Dadurch können beispielsweise klebende Relais oder Unterbrechungen des Strompfads nicht erkannt werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Haushaltsgerät mit einer verbesserten Betriebssicherheit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevor- zugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leiterplatte für ein Haushaltsgerät, wobei die Leiterplatte auf zumindest einer ihrer beiden Seiten mindestens eine mit einem Laststrom beaufschlagbare Leiterbahn aufweist und die Leiterplatte mindestens einen Magnetfeld- sensor aufweist, welcher zum Abfühlen eines mittels des (durch die mindestens eine Leiterbahn fließenden) Laststroms erzeugbaren Magnetfelds eingerichtet und angeordnet ist. Unter einem Laststrom kann insbesondere ein Strom verstanden werden, welcher im Vergleich zu anderen Strömen auf der Leiterplatte (Signalströmen usw.) vergleichsweise hoch ist. Unter einem Laststrom kann insbesondere auch ein Strom verstanden werden, welcher zum Betrieb eines mit der Leiterplatte verbundenen Verbrauchers verwendet wird. Unter einem Laststrom kann darüber hinaus auch ein Strom verstanden werden, welcher einer Niederspannung oberhalb einer Kleinspannung zugeordnet ist, z.B. dadurch erzeugt wird, z.B. eine Netzspannung. Nicht-Lastströme können insbesondere einer Kleinspannung zugeordnet sein, z.B. dadurch erzeugt werden. Die Kleinspannung kann insbesondere eine Sicherheitskleinspannung, eine Schutzkleinspannung, eine Funktions- kleinspannung oder eine Betriebsspannung für elektronische Schaltungen umfassen.
Unter einem Magnetfeldsensor kann insbesondere ein Sensor verstanden werden, welcher Wirkungen des Magnetfelds auf hart- und/oder weichmagnetische Werkstoffe oder andere Festkörper (Halbleiter, Widerstandsschichten) erfassen kann. Der Magnetfeldsen- sor kann insbesondere als ein allgemeiner Stromsensor verstanden werden, welcher eine Stromstärke in der mindestens einen laststromführenden Leiterbahn berührungslos anhand ihres Magnetfelds abfühlen oder messen kann. Insbesondere mag ein Magnetfeldsensor kein Sensor sein, welcher zumindest teilweise in die laststromführende, abfühlbare Leiterbahn integriert werden muss, z.B. aufweisend eine in die Leiterbahn integrierte bzw. damit in Reihe geschaltete Spule.
Diese Leiterplatte weist den Vorteil auf, dass keine dedizierten Stromsensoren (z.B. Spulen o.ä.) in die laststrombeaufschlagbaren, abfühlbaren Leiterbahn(en) eingebracht zu werden brauchen. Der Laststrom (Vorhandensein, Größe usw.) kann vielmehr berüh- rungslos über das durch den Laststrom in der Leiterbahn als solcher erzeugte Magnetfeld ermittelt werden. Dies benötigt insbesondere einen nur geringen Anpassungsaufwand bei einer Integration des Magnetfeldsensors in bestehende Platinenlayouts. Mittels des Magnetfeldsensors bzw. des berührungslosen Stromsensors ist eine Überwachung mindestens eines mittels der mindestens einen Leiterbahn geführten Strompfads möglich. So können insbesondere defekte Bauteile in dem Stromkreis sicher erkannt werden, z.B. ein defekter Heizkörper, ein verklebtes Relais, eine Leiterbahnunterbrechung usw. (Selbstdiagnose). Auch wird eine einfach implementierbare Stromregelung ermöglicht. Es ist eine Weiterbildung, dass der Magnetfeldsensor ein auf dem galvanomagnetischen Effekt beruhender Magnetfeldsensor ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor ist. Der Hall-Sensor weist den Vorteil auf, dass er kompakt, robust und gleichzeitig messempfindlich ist.
Alternativ mag der Magnetfeldsensor beispielsweise ein AMR (Anisotroper Magnetore- sistiver Effekt)-Sensor, ein GMR- oder Riesenmagnetowiderstands-Sensor, ein CMR (Kolossaler Magnetoresistiver Effekt)-Sensor, ein TMR (magnetischer Tunnelwiderstand)- Sensor, ein SQUID-Sensor o.ä. sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor auf einer der abzufühlenden Leiterbahn abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Dadurch wird der Magnetfeldsensor galvanisch von der abfühlbaren, laststromführenden Leiterbahn getrennt, insbesondere auch weil eine Leiterplatte typischerweise ihre beiden Seiten elektrisch voneinander isoliert. Dies ermöglicht eine einfache spannungstechnische Trennung des Magnetfeldsensors von der mindestens einen laststromführenden Leiterbahn. Die Leiterplatte ist dazu insbesondere magnetisch durchlässig. Die Leiterplatte kann einseitig oder zweiseitig bestückt sein. Bei einer einseitigen Bestückung verläuft die mindestens eine laststromführende Leiterbahn bevorzugt auf derjenigen Seite, welche von der bestückten Seite abgewandt ist, wodurch Kriechstrecken vergleichsweise groß ausgestaltbar sind. Eine zweiseitige Bestückung ermöglicht eine besonders einfache und effektive spannungstechnische Trennung der beiden Seiten der Leiterplatte in eine Primärseite oder Seite hoher Spannung(en) und eine Sekundärseite oder Seite niedriger Spannung(en).
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor mindestens einen analogen Magnetfeldsensor umfasst. Unter einem analogen Magnetfeldsensor kann insbesondere ein Magnetfeldsensor verstanden werden, dessen Ausgangssignal oder Sensorsignal stetig, insbesondere proportional, zu dem abgefühlten Magnetfeld, insbesondere zu dessen Magnetfeldstärke, ist. Ein analoger Magnetfeldsensor weist den Vorteil auf, dass sich mit seiner Hilfe eine Stromstärke und/oder eine Änderung einer Stromstärke des Laststroms in der mindestens einen abgefühlten Leiterbahn quantitativ bestimmen lässt, z.B. über einen Berechnungsalgorithmus oder über eine oder mehrere Kennlinien, die das Ausgangssignal mit einer Stromstärke verknüpfen. Der analoge Magnetfeldsensor kann beispielsweise mittels eines Hall-Sensors realisiert werden. An einem Hallsensor kann ein Ausgangssignal abgegriffen werden, dessen Amplitude proportional zu dem Strom in der abgefühlten Leiterbahn ist.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der analoge Magnetfeldsensor, insbesondere Hall-Sensor, ein überlagertes Magnetfeld zweier Leiterbahnen abfühlt, wobei die Leiterbahnen unterschiedliche Außenleiter einer gemeinsamen Stromleitung darstellen. Die beiden Leiterbahnen führen als Außenleiter also unterschiedliche Phasen eines in der gemeinsamen Stromleitung fließenden Drehstroms. Der analoge Magnetfeldsensor kann also insbesondere ein Magnetfeld abfühlen, das aus im Wesentlichen gleich starken, aber phasenversetzten Magnetfeldern der einzelnen Leiterbahnen überlagert ist. Dies erleichtert eine quantitative Bestimmung der Stromstärke und/oder deren Änderung, insbesonde- re falls nur zwei Außenleiter für eine Stromversorgung eines bestimmten Verbrauchers benötigt werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der analoge Magnetfeldsensor, insbesondere Hall- Sensor, zwischen den zwei Leiterbahnen angeordnet ist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die relative Stärke der durch die beiden Leiterbahnen erzeugten Magnetfelder im Wesentlichen gleich ist. Die zwei Leiterbahnen können dazu im Bereich des Magnetfeldsensors insbesondere parallel verlaufen. Der Magnetfeldsensor mag insbesondere (in Draufsicht) mittig zwischen den beiden Leiterbahnen angeordnet sein, wofür sich ein Hall-Sensor besonders eignet, da dieser eine höchste Empfindlichkeit versetzt zu der Leiterbahn zeigt.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor mindestens einen digitalen Magnetfeldsensor umfasst. Unter einem digitalen Magnetfeldsensor kann insbesondere ein Magnetfeldsensor verstanden werden, dessen Ausgangssignal sich mit ändernder Magnetfeldstärke abrupt ändert, insbesondere mit Erreichen eines vorbestimmten Schwellwerts der Magnetfeldstärke. Ein solcher Magnetfeldsensor kann besonders einfach und preiswert sein und kann insbesondere eine Kenntnis über ein Vorhandensein eines Laststroms in der mindestens einen Leiterbahn ab einer bestimmten Stromstärke liefern. Der digitale Magnetfeldsensor ist insbesondere für eine Stromüberwachung im Hinblick auf Sicherheitsanforderungen geeignet. Der digitale Magnetfeldsensor ist beispielsweise zur Überwachung eines Vorhandenseins eines Stromflusses in einem Hauptschalter-Strompfad eines elektrisch betriebenen Haushaltsgeräts geeignet. Der digitale Magnetfeldsensor kann beispielsweise ein Hallsensor, ein AMR-Sensor usw. sein.
Es ist eine allgemeine Weiterbildung, dass ein (analoger oder digitaler) Magnetfeldsensor zwischen zwei oder mehr Leiterbahnen angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor kann so den Strom der zwei oder mehr Leiterbahnen abfühlen bzw. zwei oder mehr Leiterbahnen gleichzeitig überwachen oder auswerten. Der Abstand zweier benachbarter, insbesondere paralleler, Leiterbahnen oder Leiterbahnabschnitte kann bevorzugt 2 bis 4 mm betragen. Der Magnetfeldsensor mag auf der gleichen Seite der Leiterplatte angeordnet sein wie die abzufühlende Leiterbahn, braucht dies aber nicht zu sein.
Der Magnetfeldsensor kann in Bezug auf eine abzufühlende bzw. zu überwachende Lei- terbahn seitlich versetzt zu dieser (aus der gleichen Seite oder der dazu abgewandten Seite) angeordnet sein oder auf der abgewandten Seite der Leiterplatte direkt oberhalb der Leiterbahn angeordnet sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine abfühlbare Leiterbahn mit mindestens einem Verbraucher elektrisch verbunden ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine abfühlbare Leiterbahn mit mindestens einem auf der Leiterplatte angeordneten Anschlusselement zum Anschluss mindestens eines Verbrauchers verbunden ist. Das Anschlusselement kann insbesondere ein Steckanschluss, z.B. ein Stecker, sein. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine abfühlbare Leiterbahn mit Laststrom für genau einen Verbraucher beaufschlagbar ist. So kann eine Stromstärke in Bezug auf diesen einen Verbraucher bestimmt oder überwacht werden. Dies ermöglicht einen besonders präzisen und individuellen Betrieb dieses Verbrauchers. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass eine abfühlbare Leiterbahn eine Sammel- Leiterbahn ist, die mit Strom für mehrere Verbraucher beaufschlagbar ist. Dadurch kann eine Stromstärke in Bezug auf diese mehreren Verbraucher bestimmt oder überwacht werden. Dies ermöglicht eine einfache Sicherheitsüberwachung des Haushaltsgeräts. Die Sammel-Leiterbahn kann beispielsweise einen Hauptschalter-Strom führen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushaltsgerät, wobei das Haushaltsgerät mindestens eine Leiterplatte wie oben beschrieben aufweist. Das Haushaltsgerät kann die gleichen Ausgestaltungen und Vorteile aufweisen wie die Leiterplatte. Zusätzlich lässt sich eine Betriebssicherheit des Haushaltsgeräts erhöhen.
Es ist beispielsweise eine Ausgestaltung, dass das Haushaltsgerät mindestens eine Leiterplatte aufweist, bei der die mindestens eine abfühlbare Leiterbahn mit mindestens einem auf der Leiterplatte angeordneten Anschlusselement zum Anschluss mindestens eines Verbrauchers verbunden ist und mindestens eine abfühlbare Leiterbahn der Leiterplatte mit mindestens einem Verbraucher elektrisch verbunden ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Verbraucher mindestens ein Heizelement oder Heizkörper umfasst. Das zugehörige Haushaltsgerät kann dann insbe- sondere ein elektrisch betriebenes Gargerät (ein Kochfeld, ein Ofen, ein Herd usw.) sein. Jedoch sind die Leiterplatte und das zugehörige Haushaltsgerät nicht darauf beschränkt. So mag der Verbraucher auch ein Kälteaggregat eines Kühlschranks, eine Heizung eines Wäschebehandlungsgeräts (Waschmaschine, Wäschetrockner usw.), ein Heizelement eines Toasters, Wasserkochers oder anderen Haushaltskleingeräts usw. sein.
Ein Haushaltsgerät mag einen oder mehrere Verbraucher, z.B. unterschiedliche Heizelemente, an einer Leiterplatte angeschlossen haben.
Das Haushaltsgerät mag insbesondere eine Steuereinrichtung aufweisen, beispielsweise auf der Leiterplatte angeordnet, welche mit dem mindestens einen Magnetfeldsensor funktional gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung mag dazu eingerichtet sein, einen Laststrom anhand eines Ausgangssignals oder Sensorsignals des mindestens einen Magnetfeldsensors zu bestimmen. Die Steuereinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, einen Laststrom mindestens eines Verbrauchers anhand eines Ausgangssignals oder Sensor- Signals bzw. eines davon abgeleiteten Werts (z.B. einer Stärke des Laststroms) mindestens eines Magnetfeldsensors zu regeln, welcher mindestens einer Leiterbahn zugeordnet ist, die Laststrom für diesen Verbraucher führt. Das Haushaltsgerät mag insbesondere, beispielsweise mittels der Steuereinrichtung, dazu eingerichtet sein, mittels der anhand des mindestens einen Magnetfeldsensors bestimmten Stärke eines einen bestimmten Verbraucher durchfließenden Laststroms einen Versagensfall für diesen Verbraucher oder dessen Stromkreis zu detektieren.
Beispielsweise mag der Verbraucher, insbesondere ein Heizelement, mittels eines Relais getaktet betrieben werden. Klebt das Relais, so verbleibt es fehlerhafterweise in einer Stellung, und zwar der geöffneten Stellung oder der geschlossenen Stellung. In der geöffneten Stellung fließt trotz einer beispielhaft von einem Nutzer eingestellten Leistungsstufe kein Strom durch den Verbraucher. In der geschlossenen Stellung fließt trotz ausgeschaltetem Relais ein Laststrom durch den Verbraucher. Mittels des mindestens einen Magnetfeldsensors kann durch die Steuereinheit ein Istwert für einen Laststrom eines bestimmten Verbrauchers mit einem zugehörigen Sollwert verglichen werden und mindestens eine entsprechende Aktion ausgelöst werden. Beispielsweise kann bei einem zu geringen Ist- wert, z.B. im Fall eines in der offenen Stellung verklebten Relais, einer Leiterbahnunterbrechung, eines defekten Verbrauchers usw., eine erste Warnmeldung ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei einem zu hohen Istwert, z.B. im Fall eines in der geschlossenen Stellung verklebten Relais, beispielsweise eine zweite Warnmeldung ausgegeben werden und/oder das Haushaltsgerät abgeschaltet werden.
Das Haushaltsgerät kann insbesondere dazu eingerichtet sein, nach einem Einschalten eine Selbstdiagnose oder Selbsttest durchzuführen. Dazu kann ein Istwert eines Laststroms eines jeweiligen Verbrauchers mit einem zugehörigen Sollwert verglichen werden. Der Selbsttest kann alternativ oder zusätzlich mittels eines digitalen Magnetfeldsensors durchgeführt werden. Dazu mag der digitale Magnetfeldsensor insbesondere ein Magnetfeld eines Hauptschalter-Strompfads abfühlen.
Befindet sich die Stromstärke beispielsweise nach einem Einschalten und/oder im Rah- mens eines Ausschaltens des Haushaltsgeräts, wenn kein Verbraucher nutzerseitig leistungsmäßig betrieben wird, beispielsweise oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts, mag dies ein Hinweis auf ein im geschlossenen Zustand verklebtes Relais o.ä. sein, und das Haushaltsgerät kann entsprechend darauf reagieren (Abschalten, Warnhinweis ausgeben usw.). Der digitale Magnetfeldsensor kann dazu beispielsweise mit Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts einer Magnetfeldstärke ein Signal ausgeben. Der Schwellwert kann insbesondere so gewählt sein, dass ein Nicht- Leistungsstrom, z.B. ein von elektronischen Komponenten, Lampen, Anzeigeeinheiten usw. verbrauchter Strom, den Schwellwert nicht erreicht.
Auch mag, wenn alle Verbraucher in einer vordefinierten, insbesondere von dem Haushaltsgerät vorgegebenen, Weise leistungsmäßig betrieben werden (ggf. auf einer niedrigen Stufe), unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts befinden. Dies mag ein Hinweis auf ein im offenen Zustand verklebtes Relais, eine Leiterbahnunterbrechung o.ä. sein, und das Haushaltsgerät kann entsprechend darauf reagieren (Warnhinweis ausgeben usw.). Beispielsweise können dazu die laststrombeaufschlagbaren Leiterbahnen allpolig geschaltet werden, insbesondere automatisch von dem Haushaltsgerät zum Zwecke der Selbstdiagnose. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Haushaltsgerät, insbesondere dessen Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, aus dem Ausgangssignal oder Sensorsignal des mindestens einen, insbesondere analogen, Magnetfeldsensors einen Energieverbrauch zu bestimmen. Der Energieverbrauch kann einen zeitlich akkumulierten Energieverbrauch und/oder eine Leistung umfassen. Dies kann für das gesamte Gerät (lastbezogener Ge- samt-Energieverbrauch) und/oder für ausgewählte Verbraucher, z.B. für einzelne Kochstellen eines Kochfelds, durchgeführt werden. Der Energieverbrauch kann an dem Haushaltsgerät angezeigt werden. Alternativ kann der Energieverbrauch, insbesondere der Gesamt-Energieverbrauch, als eine Eingangsgröße für ein Energiemanagement des Haushaltsgeräts verwendet werden.
Der Gesamt-Energieverbrauch, insbesondere eine Gesamt-Leistung, kann auch daraufhin überwacht werden, ob er einen maximalen Wert erreicht oder überschreitet, insbesondere für eine Leistungsbegrenzung. Mit dem Erreichen oder Überschreiten kann eine Aktion ausgelöst werden, z.B. eine Leistungsminderung oder Abschaltung bestimmter Verbrau- eher, eine Ausgabe eines Warnhinweises usw. Der Gesamt-Energieverbrauch kann insbesondere mittels mindestens eines analogen oder digitalen Magnetfeldsensors durchgeführt werden, der einen Hauptschalter-Strompfad überwacht. Der Hauptschalter- Strompfad kann auf einer oder auf mehreren Leiterbahnen geführt werden. Der Haupt- schalter-Strompfad kann insbesondere durch einen einzigen Hauptschalter oder Hauptschalter-Relais geführt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betrie- benen Haushaltsgeräts mit mindestens einer Leiterplatte, wobei ein durch mindestens eine Leiterbahn der Leiterplatte fließender Laststrom detektiert wird. Bei dem Verfahren wird ferner der Laststrom mittels eines berührungslosen Abfühlens eines mittels des Laststroms durch die mindestens eine Leiterbahn erzeugbaren Magnetfelds detektiert. Das Verfahren kann analog zu der Leiterplatte oder zu dem Haushaltsgerät ausgestaltet werden und weist entsprechende Vorteile auf.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Leiterplatte gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig.2 zeigt in Draufsicht eine Anordnung zweier laststromführender Leiterbahnen mit einem zugehörigen Magnetfeldsensor;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Fig.4 zeigt ein Haushaltsgerät mit zwei erfindungsgemäßen Leiterplatten. Fig.1 zeigt eine Leiterplatte 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Leiterplatte 1 weist ein plattenförmiges Substrat 2 mit einer ersten Seite 3 und einer dazu entgegengesetzten, zweiten Seite 4 auf. Die Leiterplatte 2 isoliert die beiden Seiten 3, 4 elektrisch gegeneinander. Die Leiterplatte 2 ist einseitig bestückt, und zwar hier auf der zweiten (unteren) Seite 4. Die Leiterplatte 2 ist hier beispielhaft bestückt mit elektrischen oder elekt- ronischen SMD-Bauteilen 5, z.B. Widerständen, Kondensatoren usw., sowie mit Leistungsbauelementen wie Leistungskondensatoren 6, einem Relais 7, Steckern 8, 9 und einem Transformator (o.Abb.). Einer der Stecker 8 dient zur Verbindung mit einem Netz- anschluss und ein anderer der Stecker 9 dient zum Anschluss eines Verbrauchers W (siehe Fig.4). Die Leiterplatte 1 ist beidseitig verdrahtet, wobei die Verdrahtung der bestückten zweiten Seite 4 Leiterbahnen 10 umfasst, die als Signal- und Ansteuerleitungen vorgesehen sind und mit einer geringen Spannung beaufschlagt sind. Die Verdrahtung der ersten, nicht bestückten Seite 3 umfasst auch laststromführende Leiterbahnen 1 1 , an welchen die Netzspannung anliegt. Durch die räumliche Trennung der Leiterbahnen 10, 1 1 mittels des elektrisch isolierenden Substrats 2 wird eine Betriebssicherheit erhöht und können insbesondere Kriech- und Luftstrecken einfach eingehalten werden. Der an den Stecker 9 angeschlossene Verbraucher wird mit einer Netzspannung betrieben, welche über das Relais 7 getaktet wird. Der Verbraucher mag insbesondere mehrphasig betrieben werden, so dass er an mehrere (insbesondere zwei oder drei) Außenleiter angeschlossen sein kann. Die Außenleiter können insbesondere als getrennte Leiterbahnen 1 1 ausgebildet sein.
Um einen Strom (Stromstärke o.ä.) durch den Verbraucher überwachen zu können, ist auf der zweiten Seite 4 der Leiterplatte 1 ein Magnetfeldsensor 12 angeordnet. Der Magnetfeldsensor 12 ist dazu eingerichtet und angeordnet, ein von mindestens einer laststromführenden Leiterbahn 1 1 , welche diesen Verbraucher versorgt bzw. mit diesem elektrisch verbunden ist, erzeugtes Magnetfeld M abzufühlen. Der Magnetfeldsensor 12 ist als ein "analoger" Magnetfeldsensor 12 ausgebildet, welcher in der Lage ist, ein zu einer Stärke des Magnetfelds M und damit zu einer Stromstärke in der abgefühlten Leiterbahn 1 1 proportionales Ausgangssignal oder Sensorsignal auszugeben. Das Ausgangssignal kann mittels einer Steuereinrichtung ausgewertet oder weiterverarbeitet werden, die ebenfalls auf der Leiterplatte 1 oder alternativ z.B. auf einer dedizierten Steuerplatine realisiert ist.
Durch den Magnetfeldsensor 12 wird es insbesondere möglich, eine Stromstärke durch den Verbraucher quantitativ zu bestimmen. Die Kenntnis der Stromstärke kann beispielsweise genutzt werden für eine Stromregelung des Verbrauchers, für eine Verbrauchsan- zeige, z.B. einer aktuelle Leistung oder eines zeitlich akkumulierten Stromverbrauchs, für eine Leistungsbegrenzung, für eine Sicherheitsüberprüfung, z.B. im Rahmen eines Selbsttests, z.B. auf ein verklebtes Relais 7, eine unterbrochene Leiterbahn 1 1 usw. Fig.2 zeigt in Draufsicht eine mögliche Anordnung zweier laststromführender Leiterbahnen 1 1 , nämlich von Leiterbahnen 1 1 a und 1 1 b, in Bezug auf einen zugehörigen Magnetfeldsensor 12 der Leiterplatte 1. Die ausschnittsweise gezeigten Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b sind zumindest abschnittsweise parallel mit einem Abstand zwischen 2 mm und 4 mm auf der ersten Seite 3 angeordnet und sind beide mit dem Stecker 9 verbunden. Die Leiterbahnen 1 1 a und 1 1 b sind als Außenleiter zur Versorgung eines an den Stecker 9 angeschlossenen Verbrauchers (o.Abb.) ausgestaltet und führen dazu jeweils (zueinander um 120° phasenverschobene) Lastströme bzw. Drehstromphasen, hier: eines Netzstroms. Der Verbraucher wird also (getaktet) über mindestens zwei Phasen einer Netzversorgung mit Strom versorgt. Die durch die phasenversetzten Ströme in den Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b erzeugten Magnetfelder sind entsprechend phasen- bzw. zeitversetzt. Diese Magnetfelder überlagern sich, wobei deren Magnetfeldstärke zwischen den beiden Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b einen im Wesentlichen gleichen maximalen Wert erreicht. Zwischen den beiden Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b weisen die Magnetfelder folglich ein gleiche relative Stärke auf.
Der Magnetfeldsensor 12 ist auf der zweiten Seite 4 angeordnet und in Draufsicht genau mittig zwischen den beiden auf der ersten Seite 3 angebrachten Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b (bzw. den gezeigten parallelen Abschnitten davon) angeordnet. Da der verwendete Hall- Sensor seine höchste Empfindlichkeit seitlich versetzt zu einer abzufühlenden Leiterbahn 1 1 aufweist, kann so an dem (Hall-)Magnetfeldsensor 12 mit hoher Empfindlichkeit ein Magnetfeld abgefühlt werden, welches einer gleichstarken Überlagerung der Magnetfelder der beiden Leiterbahnen 1 1 a, 1 1 b entspricht. Folglich ist das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 12 proportional zu den addierten Strömen in den Leiterbahnen 1 1 a und 1 1 b. Dieses Ausgangssignal ist besonders einfach auswertbar, insbesondere falls der Verbraucher nur mittels zweier Phasen betrieben wird.
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Leiterplatte 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Leiterplatte 21 ist ähnlich zu der Leiterplatte 1 aufgebaut, aber nun zweiseitig bestückt. Dabei sind die Niedrigspannungskomponenten wie die elektrischen oder elektronischen SMD-Bauteilen 5 und der Magnetfeldsensor 12 auf der ersten Seite 3 angeordnet. Netzspannungskomponenten wie die Leistungskondensatoren 6, das Relais 7 und die Stecker 8, 9, welche insbesondere an Netzspannung anliegen, sind auf der zweiten Seite 4 angebracht. Diese ermöglicht eine verbesserte Trennung der beiden Spannungsbereiche. Fig.4 zeigt ein Haushaltsgerät H mit zwei erfindungsgemäßen Leiterplatten 1 ; 21 . Das Haushaltsgerät H ist als ein Herd ausgebildet, in dem ein Ofen O und ein Kochfeld K integriert ist. Der Ofen O weist mehrere Verbraucher in Form von Heizkörpern W auf, näm- lieh einen Unterhitzeheizkörper W1 und einen Oberhitzeheizkörper W1. Zur Stromversorgung sind diese Heizkörper W1 , W2 mit einer ersten Leiterplatte 1 oder 21 elektrisch verbunden, nämlich über jeweilige Stecker 9, und taktbar über jeweilige Relais 7. Das Kochfeld K weist vier Kochstellen auf, welche mittels eines jeweiligen Widerstandsheizkörpers W3-W6 erhitzbar sind. Die Widerstandsheizkörper W3 bis W6 sind mit einer zweiten Lei- terplatte 1 oder 21 elektrisch verbunden, nämlich über jeweilige Stecker 9, und taktbar über jeweilige Relais 7.
Das Haushaltsgerät H mag einen einzigen Hauptschalter-Strompfad sowohl für den Ofen O (welcher die Lastströme für die Heizkörper W1 und W2 führt) als auch für das Kochfeld K (welcher die Lastströme für die Heizkörper W3 bis W6 führt) aufweisen, alternativ einen Hauptschalter-Strompfand für den Ofen O und einen für das Kochfeld K. Der (mindestens eine) Hauptschalter-Strompfand mag (jeweils) mittels eines weiteren Magnetfeldsensors (o.Abb.) überwacht werden, beispielsweise für eine Leistungsbegrenzung und/oder für eine Selbstdiagnose zur Erhöhung einer Betriebssicherheit.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So sind auch andere Phasenwinkel möglich, beispielsweise von 180°.
Zudem kann auch der Abstand paralleler abzufühlender Leiterbahnen mehr oder weniger als 2 bis 4 mm betragen. Bezuqszeichenliste
1 Leiterplatte
2 Substrat
3 erste Seite des Substrats
4 zweite Seite des Substrats
5 SMD-Bauteil
6 Leistungskondensator
7 Relais
8 Stecker
9 Stecker
10 nicht-laststromführende Leiterbahn
1 1 laststromführende Leiterbahn
1 1 a Leiterbahn
1 1 b Leiterbahn
12 Magnetfeldsensor
21 Leiterplatte
H Haushaltsgerät
K Kochfeld
M Magnetfeld
0 Ofen
W Heizkörper

Claims

Patentansprüche
1. Leiterplatte (1; 21) für ein Haushaltsgerät (H), wobei die Leiterplatte (1; 21) auf zumindest einer ihrer beiden Seiten (3, 4) mindestens eine mit einem Laststrom beaufschlagbare Leiterbahn (11, 11a, 11 b) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiterplatte (1; 21) mindestens einen Magnetfeldsensor (12) aufweist, welcher zum Abfühlen eines mittels des Laststroms (11, 11a, 11b) erzeugbaren Magnetfelds (M) eingerichtet und angeordnet ist.
2. Leiterplatte (1; 21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (12) ein auf dem galvanomagnetischen Effekt beruhender Magnetfeldsensor, insbesondere Hall-Sensor, ist.
3. Leiterplatte (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor (12) mindestens einen analogen Magnetfeldsensor umfasst.
4. Leiterplatte (1; 21) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Magnetfeldsensor (12), insbesondere Hall-Sensor, ein überlagertes Magnetfeld zweier Leiterbahnen (11a, 11b) abfühlt, wobei die Leiterbahnen (11a, 11b) unterschiedliche Außenleiter einer gemeinsamen Stromleitung darstellen.
5. Leiterplatte (1, 21) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Magnetfeldsensor (12), insbesondere Hall-Sensor, zwischen den zwei Leiterbahnen (11a, 11b) angeordnet ist.
6. Leiterplatte (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor (12) mindestens einen digitalen Magnetfeldsensor umfasst. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor (12) auf einer der abzufühlenden Leiterbahn (11, 11a, 11b) abgewandten Seite der Leiterplatte (4; 3) angeordnet ist.
Leiterplatte (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine abfühlbare Leiterbahn (11, 11a, 11b) mit mindestens einem auf der Leiterplatte (1; 21) angeordneten Anschlusselement (9) zum Anschluss mindestens eines Verbrauchers (W) verbunden ist.
Leiterplatte (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine abfühlbare Leiterbahn (11, 11a, 11b) mit Laststrom für genau einen Verbraucher (W) beaufschlagbar ist.
Leiterplatte (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine abfühlbare Leiterbahn eine Sammel-Leiterbahn ist, die mit Strom für mehrere Verbraucher (W) beaufschlagbar ist.
Haushaltsgerät (H), dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (H), insbesondere Gargerät, mindestens eine Leiterplatte (1; 21) nach Anspruch 8 aufweist und mindestens eine abfühlbare Leiterbahn (11, 11a, 11b) der Leiterplatte (1; 21) mit mindestens einem Verbraucher (W) verbunden ist.
Haushaltsgerät (1 ; 21 ) nach Anspruch 11 , wobei der mindestens eine Verbraucher (W) mindestens ein Heizelement umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Haushaltsgeräts (H) mit mindestens einer Leiterplatte (1; 21), wobei ein durch mindestens eine Leiterbahn (11, 11a, 11b) der Leiterplatte (1 ; 21 ) fließender Laststrom detektiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Laststrom mittels eines berührungslosen Ab- fühlens eines mittels des Laststroms durch die mindestens eine Leiterbahn (11, 11a, 11b) erzeugbaren Magnetfelds (M) detektiert wird.
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