DE102010063166A1 - Kit for manufacturing e.g. absolute pressure gauge, that is utilized for measuring pressure for controlling industrial manufacturing process, has electronic unit for outputting reference pressure of reference pressure module - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Bausatz zur Herstellung von Druckmessgeräten zur Messung eines Drucks p, mit einem Sensormodul zur messtechnischen Erfassung des Drucks p, und einem Elektronikmodul zur Bestimmung und Ausgabe des gemessenen Drucks p, sowie aus dem Bausatz aufgebaute Druckmessgeräte.The invention relates to a kit for the production of pressure gauges for measuring a pressure p, with a sensor module for metrological detection of the pressure p, and an electronic module for determining and outputting the measured pressure p, and constructed from the kit pressure gauges.
Druckmessgeräte werden in der industriellen Messtechnik eingesetzt und dort beispielsweise zum Steuern, Regeln und/oder Überwachen von industriellen Herstellungs- und/oder Verarbeitungsprozessen verwendet.Pressure gauges are used in industrial metrology and used there, for example, to control, regulate and / or monitor industrial manufacturing and / or processing processes.
Dabei ist der Druck p je nach Anwendung als Absolutdruck gegenüber Vakuum oder als Relativdruck pR gegenüber einem Referenzdruck pref, in der Regel dem Atmosphärendruck in der Umgebung des Messgeräts, zu messen.Depending on the application, the pressure p is to be measured as the absolute pressure with respect to the vacuum or as the relative pressure p R with respect to a reference pressure p ref , as a rule the atmospheric pressure in the surroundings of the measuring device.
Zur Messung von Absolutdrücken werden heute Druckmessgeräte eingesetzt, die mit einem Absolutdrucksensor ausgestattet sind. Absolutdrucksensoren weisen regelmäßig eine mit dem zu messenden Druck zu beaufschlagende Messmembran auf, die eine darunter befindliche evakuierte Messkammer abschließt. Bei diesen Sensoren wird die druckabhängige Auslenkung der Messmembran messtechnisch erfasst, die ein direktes Maß für den Absolutdruck darstellt.To measure absolute pressures, pressure gauges equipped with an absolute pressure sensor are used today. Absolute pressure sensors regularly have a measuring membrane to be acted upon with the pressure to be measured, which terminates an evacuated measuring chamber located underneath. With these sensors, the pressure-dependent deflection of the measuring diaphragm is measured, which represents a direct measure of the absolute pressure.
Zur Messung von Relativdrücken werden entsprechend mit Relativdrucksensoren ausgestattete Druckmessgeräte eingesetzt. Relativdrucksensoren weisen hierzu regelmäßig eine Messmembran auf, die auf einer Seite mit dem zu messenden Druck und auf der anderen Seite mit dem Referenzdruck beaufschlagt wird. Hier wird die vom Relativdruck abhängige Auslenkung der Messmembran messtechnisch erfasst.For measuring relative pressures, pressure gauges equipped with relative pressure sensors are used accordingly. For this purpose, relative pressure sensors regularly have a measuring diaphragm which is acted upon on one side by the pressure to be measured and on the other side by the reference pressure. Here, the relative pressure dependent deflection of the measuring diaphragm is detected metrologically.
Je nach Sensortyp der Absolut- bzw. Relativdrucksensoren kann der zu messende Druck p der Messmembran entweder unmittelbar oder über einen vorgelagerten Druckmittler zugeführt werden.Depending on the sensor type of the absolute or relative pressure sensors, the pressure to be measured p of the measuring diaphragm can be supplied either directly or via an upstream diaphragm seal.
Daneben sind auch Relativdruckmessgeräte bekannt, die zwei Absolutdrucksensoren aufweisen, von denen einer den zu messenden Druck p und der andere den Referenzdruck pref misst. Der für die Messung des Referenzdrucks pref erforderliche Absolutdrucksensor ist dort beispielsweise im Gehäuse der Messelektronik z. B. auf der Platine untergebracht. Der gesuchte Relativdruck pR wird in diesem Fall auf elektronischem Wege anhand der beiden absolut gemessenen Drücke bestimmt. Diese Messgeräte werden aufgrund der indirekten Bestimmung des Relativdruckes pR häufig als Pseudorelativdruckmessgeräte bezeichnet.In addition, relative pressure gauges are also known, which have two absolute pressure sensors, one of which measures the pressure to be measured p and the other the reference pressure p ref . The required for the measurement of the reference pressure p ref absolute pressure sensor is there, for example, in the housing of the measuring electronics z. B. housed on the board. The desired relative pressure p R is determined in this case by electronic means based on the two absolute measured pressures. These measuring devices are often referred to as pseudorelativdruckmessgeräte due to the indirect determination of the relative pressure p R.
In der Druckmesstechnik besteht das Problem, dass eine extrem große Vielzahl von Druckmessgerätvarianten benötigt wird, um alle möglichen Anwendungen, Kundenwünsche, und Bedingungen am Einsatzort abdecken zu können. Maßgeblich ist hierfür insb. das Spektrum der unterschiedlichen Drucksensoren, insb. für den Einsatz in unterschiedlichen Druckmessbereichen, und die Vielzahl unterschiedlicher Prozessanschlussvarianten zur Befestigung des Messgeräts am Einsatzort, die in Kombination mit der jeweils daran angepassten Messelektronik zur Auswertung und Verarbeitung der jeweiligen Messsignale der Drucksensoren und zur Bestimmung des zu messenden Drucks eingesetzt werden können. Diese Vielzahl wird häufig auch als Messgerätfamilie bezeichnet.In pressure measurement, the problem is that an extremely large variety of pressure gauge variants is needed to cover all possible applications, customer needs, and on-site conditions. Decisive for this is esp. The range of different pressure sensors, esp. For use in different pressure measuring ranges, and the variety of different process connection variants for mounting the meter at the place of use, in combination with each adapted thereto measuring electronics for evaluation and processing of the respective measurement signals of the pressure sensors and can be used to determine the pressure to be measured. This variety is often referred to as a family of measuring devices.
Dabei bestehen heute regelmäßig zwei komplette Messgerätfamilien nebeneinander, von denen eine die Messgerätvarianten umfasst, mit denen der zu messende Druck p als Absolutdruck pabs, und die andere die Messgerätvarianten umfasst, mit denen der zu messende Druck p als Relativdruck pR gegenüber einem Referenzdruck pref bestimmt wird.There are now regularly two complete family of measuring instruments next to each other, one of which includes the meter variants with which the pressure to be measured p as absolute pressure p abs , and the other includes the meter variants, with which the pressure to be measured p as a relative pressure p R against a reference pressure p ref is determined.
Dies ist typischer Weise auch dann der Fall, wenn für die Relativdruckmessung Pseudorelativdruckmessgeräte eingesetzt werden, da diese in der Regel eine speziell für die Relativdruckmessung ausgelegte Messelektronik aufweisen. Diese ist entweder mit entsprechenden Anschlüssen für die beiden Absolutdrucksensoren ausgestattet oder umfasst einen darauf angeordneten Absolutdrucksensor zur Messung des Referenzdrucks pref. Grundsätzlich könnten Pseudorelativdruckmessgeräte durch einen entsprechenden Zusatz in der Messelektronik sowohl den Relativdruck als auch den Absolutdruck ausgeben. In dem Fall wären diese Geräte jedoch immer mit einem Absolutdrucksensor zur Messung des Referenzdrucks ausgestattet, der zur reinen Absolutdruckmessung nicht erforderlich ist, und dementsprechend dort an sich unnötige zusätzliche Herstellungskosten verursacht.This is typically the case even if pseudorelativdruckmessgeräte be used for the relative pressure measurement, since they usually have a specially designed for the relative pressure measurement electronics. This is either equipped with corresponding connections for the two absolute pressure sensors or comprises an absolute pressure sensor arranged thereon for measuring the reference pressure p ref . In principle, pseudorelativdruckmessgeräte could output both the relative pressure and the absolute pressure by a corresponding addition in the measuring electronics. In that case, however, these devices would always be equipped with an absolute pressure sensor for measuring the reference pressure, which is not necessary for pure absolute pressure measurement, and accordingly causes unnecessary additional manufacturing costs there.
Aus den vorgenannten Gründen besteht für Hersteller von Druckmessgeräten, die eine breite Variantenvielfalt unterschiedlicher Absolut- und Relativdruckmessgeräte anbieten, heute das Problem, dass ein hoher Lagerhaltungsaufwand betrieben werden muss, um die einzelnen Geräte der Variantenvielfalt schnell und flexibel produzieren und liefern zu können.For the above reasons, for manufacturers of pressure gauges that offer a wide variety of different types of absolute and relative pressure gauges, today the problem that a high storage costs must be operated in order to produce and deliver the individual devices of variant diversity quickly and flexibly.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Bausatz zur Herstellung von Druckmessgeräten anzugeben, mit dem auf kostengünstige Weise unter möglichst geringem Lagerhaltungsaufwand eine große Anzahl unterschiedlicher Varianten von Absolut- und Relativdruckmessgeräten hergestellt werden können.It is an object of the invention to provide a kit for the production of pressure gauges, with the cost-effective manner with the lowest possible storage costs large number of different variants of absolute and relative pressure gauges can be produced.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird hierzu ein Bausatz zur Herstellung eines Druckmessgeräts zur Messung eines Drucks eingesetzt, mit
- – einem Sensormodul, das einen Absolutdrucksensor zur Messung des zu messenden Drucks und zur Erzeugung eines Absolutdruckmesssignals aufweist,
- – einem an das Sensormodul anschließbaren Referenzdruckmodul,
- – das einen Referenzdrucksensor zur Messung eines Referenzdrucks und zur Erzeugung eines Referenzdruckmesssignals aufweist, und
- – das eine Signalverarbeitung aufweist, die im Betrieb anhand des Referenzdruckmesssignals und des Absolutdruckmesssignals ein den zu messenden Druck als Relativdruck gegenüber dem Referenzdruck wiedergebendes Ausgangssignal erzeugt, und
- – einem Elektronikmodul,
- – das wahlweise zur Herstellung eines Absolutdruckmessgeräts unmittelbar oder zur Herstellung eines Relativdruckmessgeräts mittelbar über das Referenzdruckmessmodul an das Sensormodul anschließbar ist, und
- – das eine Messelektronik aufweist,
- – die bei einem unmittelbaren Anschluss an das Sensormodul im Betrieb anhand des Absolutdruckmesssignals den zu messenden Druck als Absolutdruck bestimmt und ausgibt, und
- – die bei einem mittelbaren über das Referenzdruckmessmodul erfolgenden Anschluss an das Sensormodul anhand des Ausgangssignals des Referenzdruckmoduls den zu messenden Druck als Relativdruck gegenüber dem Referenzdruck bestimmt und ausgibt.
- A sensor module having an absolute pressure sensor for measuring the pressure to be measured and generating an absolute pressure measuring signal,
- A reference pressure module connectable to the sensor module,
- - Has a reference pressure sensor for measuring a reference pressure and for generating a reference pressure measuring signal, and
- - Which has a signal processing, which generates in operation on the basis of the reference pressure measuring signal and the absolute pressure measuring signal, a pressure to be measured as a relative pressure relative to the reference pressure reproducing output signal, and
- An electronic module,
- - Which is selectively connectable directly to the production of an absolute pressure measuring device directly or for producing a relative pressure measuring device indirectly via the reference pressure measuring module to the sensor module, and
- - which has a measuring electronics,
- - Which determines in an immediate connection to the sensor module in operation based on the absolute pressure measuring signal to be measured pressure as absolute pressure, and
- - Which determines at an indirect via the reference pressure measuring module connection to the sensor module based on the output signal of the reference pressure module, the pressure to be measured as a relative pressure against the reference pressure and outputs.
Des weiteren umfasst die Erfindung eine zweite Variante eines Bausatzes zur Herstellung eines Druckmessgeräts zur Messung eines Drucks, mit
- – einem Sensormodul, das einen Absolutdrucksensor zur Messung des zu messenden Drucks und zur Erzeugung eines Absolutdruckmesssignals aufweist,
- – einem an das Sensormodul anschließbaren Referenzdruckmodul,
- – das einen Referenzdrucksensor zur Messung eines Referenzdrucks und zur Erzeugung eines Referenzdruckmesssignals aufweist, und
- – das einen Messsignalübertrager aufweist, der im Betrieb anhand des Referenzdruckmesssignals und des Absolutdruckmesssignals ein den absolut gemessenen Druck und ein den gemessenen Referenzdruck wiedergebendes Ausgangssignal erzeugt, und
- – einem Elektronikmodul,
- – das wahlweise entweder zur Herstellung eines Absolutdruckmessgeräts unmittelbar oder zur Herstellung eines Relativdruckmessgeräts mittelbar über das Referenzdruckmessmodul an das Sensormodul anschließbar ist, und
- – das eine Messelektronik aufweist,
- – die bei einem unmittelbaren Anschluss an das Sensormodul im Betrieb anhand des Absolutdruckmesssignals den zu messenden Druck als Absolutdruck bestimmt und ausgibt, und
- – die bei einem mittelbaren über das Referenzdruckmodul erfolgenden Anschluss an das Sensormodul anhand der Ausgangssignale des Referenzdruckmoduls den zu messenden Druck als Relativdruck gegenüber dem Referenzdruck bestimmt und ausgibt.
- A sensor module having an absolute pressure sensor for measuring the pressure to be measured and generating an absolute pressure measuring signal,
- A reference pressure module connectable to the sensor module,
- - Has a reference pressure sensor for measuring a reference pressure and for generating a reference pressure measuring signal, and
- - Which has a measuring signal transformer which generates in operation on the basis of the reference pressure measuring signal and the absolute pressure measuring signal a pressure measured absolutely and a measured reference pressure reproducing the output signal, and
- An electronic module,
- - Which is selectively connectable either directly to the production of an absolute pressure gauge or directly to produce a relative pressure gauge via the reference pressure measuring module to the sensor module, and
- - which has a measuring electronics,
- - Which determines in an immediate connection to the sensor module in operation based on the absolute pressure measuring signal to be measured pressure as absolute pressure, and
- - Which determines at an indirect via the reference pressure module connection to the sensor module based on the output signals of the reference pressure module, the pressure to be measured as a relative pressure against the reference pressure and outputs.
Gemäß einer Weiterbildung
- – weisen das Sensormodul und das Elektronikmodul jeweils ein Gehäuse auf, und
- – weist eines der beiden Gehäuse eine Ausnehmung zur Aufnahme des Referenzdruckmoduls auf.
- The sensor module and the electronics module each have a housing, and
- - Has one of the two housings on a recess for receiving the reference pressure module.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist eine Erkennungsvorrichtung vorgesehen, über die das Elektronikmodul erkennt, ob das Referenzdruckmodul an das Elektronikmodul angeschlossen ist.According to a further development, a recognition device is provided, via which the electronic module detects whether the reference printing module is connected to the electronic module.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung
- – ist das Sensormodul ein aus einer Variantenvielfalt unterschiedlicher Sensormodule ausgewähltes Sensormodul,
- – weisen alle Sensormodule der Variantenvielfalt eine Kennung auf, und
- – ist eine Erkennungsvorrichtung vorgesehen, über die das Elektronikmodul ein daran unmittelbar oder mittelbar über das Referenzdruckmodul angeschlossenes Sensormodul anhand dessen Kennung identifiziert.
- The sensor module is a sensor module selected from a variety of different sensor modules,
- All sensor modules of the variant variety have an identifier, and
- A detection device is provided by means of which the electronic module identifies a sensor module connected thereto directly or indirectly via the reference pressure module on the basis of its identifier.
Gemäß einer Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildung umfasst die Erkennungsvorrichtung
- – einen im Sensormodul integrierten Sender zur Erzeugung eines die Kennung wiedergebenden Datensignals,
- – eine im Referenzdruckmodul integrierte Übertragungsvorrichtung zur Übertragung des Datensignals, und
- – einen im Elektronikmodul integrierten Empfänger zum Empfang des Datensignals.
- A transmitter integrated in the sensor module for generating a data signal representing the identifier,
- A transmission device integrated in the reference pressure module for transmitting the data signal, and
- - A receiver integrated in the electronic module for receiving the data signal.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weisen das Elektronikmodul, das Referenzdruckmodul und das Sensormodul Steckverbindungsanschlüsse desselben Steckverbindungstyps auf, über die das Elektronikmodul zu Herstellung eines Relativdrucksensors an das Referenzmodul oder zur Herstellung eines Absolutdrucksensor unmittelbar an das Sensormodul anschließbar ist, und das Sensormodul zur Herstellung eines Relativdrucksensors an das Referenzdruckmodul anschließbar ist.According to one embodiment of the invention, the electronic module, the reference pressure module and the sensor module plug-in connections of the same connector type, via which the electronic module for producing a relative pressure sensor to the reference module or for producing an absolute pressure sensor directly the sensor module can be connected, and the sensor module for producing a relative pressure sensor can be connected to the reference pressure module.
Weiter umfasst die Erfindung ein aus einem erfindungsgemäßen Bausatz aufgebautes Relativdruckmessgerät, das das Sensormodul, das Referenzdruckmodul und das Elektronikmodul aufweist.Furthermore, the invention comprises a relative pressure measuring device constructed from a kit according to the invention, which has the sensor module, the reference pressure module and the electronic module.
Gemäß einer Ausgestaltung des Relativdruckmessgeräts,
- – ist das Referenzdruckmodul über das Elektronikmodul mit Energie versorgt, und
- – ist das Sensormodul über das Referenzdruckmodul mit Energie versorgt.
- - The reference pressure module is powered by the electronics module, and
- - Is the sensor module powered by the reference pressure module with energy.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass für die Herstellung aller Varianten der Relativdruckmessgerätfamilie die gleichen Sensormodule und die gleichen Elektronikmodule eingesetzt werden, die auch zur Herstellung der entsprechenden Varianten der Absolutdruckmessgerätfamilie benötigt werden. Durch die Erweiterung der Lagerhaltung der für die Fertigung der Varianten der Absolutdruckmessgerätfamilie ohnehin erforderlichen Sensor- und Elektronikmodule um ein einziges für alle Varianten der Relativdruckmessgeräte gleiches Bauteil kann die komplette Relativdruckmessgerätfamilie schnell und flexibel gefertigt werden. Dabei wird das Referenzdruckmodul ausschließlich in den Relativdruckmessgeräten eingesetzt und verursacht dementsprechend im Bezug auf die Herstellung der Absolutdruckmessgerät keine zusätzlichen Kosten.The invention has the advantage that the same sensor modules and the same electronic modules are used for the production of all variants of Relativdruckmessgerätfamilie, which are also required for the production of the corresponding variants of the Absolutdruckmessgerätfamilie. By expanding the storage of the required for the production of variants of the absolute pressure gauge family anyway sensor and electronic modules to a single for all variants of the relative pressure gauges same component, the complete Relativdruckmessgerätfamilie can be made quickly and flexibly. In this case, the reference pressure module is used exclusively in the relative pressure measuring devices and accordingly causes no additional costs in relation to the production of the absolute pressure measuring device.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which two embodiments are shown. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Die Erfindung umfasst einen nachfolgend im Detail beschriebenen Bausatz zur Herstellung von Druckmessgeräten, mit dem unter geringem Lagerhaltungsaufwand eine große Variantenvielfalt an Relativdruckmessgeräten, die den zu messenden Druck p als Relativdruck pR gegenüber einem Referenzdruck pref bestimmen, und an Absolutdruckmessgeräten, die den zu messenden Druck p als Absolutdruck pabs gegenüber Vakuum bzw. einem definierten Unterdruck bestimmen, hergestellt werden kann, sowie aus dem Bausatz hergestellte Druckmessgeräte.The invention includes a kit for the manufacture of pressure gauges, described below in detail, with which a large number of variants of relative pressure gauges, which determine the pressure p to be measured as a relative pressure p R to a reference pressure p ref , and absolute pressure gauges that measure the pressure to be measured Determine pressure p as absolute pressure p abs against vacuum or a defined negative pressure, can be produced, as well as pressure gauges manufactured from the kit.
Der erfindungsgemäße Bausatz umfasst ein Sensormodul
Das Sensormodul
Das Sensormodul
Für jedes Druckmessgerät wird aus einer Variantenvielfalt unterschiedlicher Sensormodule dasjenige Sensormodul
Das Elektronikmodul
Das Elektronikmodul
Kernstück des Referenzdruckmoduls
In dem erfindungsgemäßen Relativdruckmessgerät erfolgt die Bestimmung des Relativdrucks pR elektrisch anhand des absolut gemessenen zu messenden Drucks p und des absolut gemessenen Referenzdrucks pref. Hierzu umfasst das Referenzdruckmodul
Alternativ kann auch ein in
Vorzugsweise werden hier bidirektionale Verbindungen zwischen der Messelektronik
Das Referenzdruckmodul
Alternativ können auch zwei getrennte Gehäuse vorgesehen werden, die über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. In dem Fall ist das Referenzdruckmodul
Mit dem Bausatz hergestellte Absolutdruckmessgeräte unterscheiden sich von den Relativdruckmessgeräten nur dadurch, dass sie kein Referenzdruckmodul
Referenzdruckmodul
Parallel dazu ist eine weitere Erkennungsvorrichtung
Im fertigen Druckmessgerät stehen dem Elektronikmodul
Alternativ kann die Information über die im fertigen Druckmessgerät verwendeten Module der Messelektronik
Es ist nicht zwingend erforderlich die für die einzelnen Varianten benötigte Software standardmäßig im Elektronikmodul
Das Elektronikmodul
Im Relativdruckmessgerät umfasst die Speiseleitung
Im Absolutdruckmessgerät entfällt das Referenzdruckmodul
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Sensormodulsensor module
- 33
- Elektronikmodulelectronic module
- 55
- ReferenzdruckmodulReference pressure module
- 77
- AbsolutdrucksensorAbsolute pressure sensor
- 99
- Vorortelektroniksite electronics
- 1111
- Befestigungsvorrichtungfastening device
- 1313
- Messelektronikmeasuring electronics
- 1515
- Steckverbindungconnector
- 1717
- Steckverbindungconnector
- 1919
- Sensorkabelsensor cable
- 2121
- ReferenzdrucksensorReference pressure sensor
- 2323
- Vorortelektroniksite electronics
- 2525
- Signalverarbeitungsignal processing
- 2727
- Ausgangoutput
- 2929
- Ausgangoutput
- 3131
- Signalverarbeitungsignal processing
- 3333
- Erkennungsvorrichtungrecognizer
- 3535
- Erkennungsvorrichtungrecognizer
- 35a35a
- Sendertransmitter
- 35b35b
- Empfängerreceiver
- 35c35c
- Übertragungsvorrichtungtransfer device
- 3737
- Speiseschaltungfeed circuit
- 3939
- Speiseleitungfeeder
- 4141
- Abzweigjunction
- 4343
- Versorgungseingangsupply input
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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