DE102019120540A1

DE102019120540A1 - Housing with integrated detection element

Info

Publication number: DE102019120540A1
Application number: DE102019120540.9A
Authority: DE
Inventors: Clemens Hengstler; Dominik Fehrenbach; Fabian Witt
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für den Einsatz in einem explosionsgefährdeten Bereich mit einem in einer Gehäusewand integrierten Erfassungselement, wobei das Gehäuse eine Gehäuseüberdeckung aufweist. Dabei ist das Erfassungselement derart angeordnet und eingerichtet, dass eine kontinuierliche Positionsbestimmung der Gehäuseüberdeckung zu dem Gehäuse durchgeführt wird. Weiter ist das Erfassungselement mit einer übergeordneten Schaltung verbunden. Die Schaltung ist dazu eingerichtet, eine Versorgungsspannung einer Elektronik in Abhängigkeit der Gehäuseüberdeckung zu schalten.The invention relates to a housing for use in a hazardous area with a detection element integrated in a housing wall, the housing having a housing cover. The detection element is arranged and set up in such a way that the position of the housing cover relative to the housing is continuously determined. The detection element is also connected to a higher-level circuit. The circuit is set up to switch a supply voltage for electronics as a function of the housing cover.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse, ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses, ein Verfahren zur Bestimmung einer Gehäuseüberdeckung mit einem Gehäuse sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgeräts mit einem solchen Gehäuse.The present invention relates to a housing, a method for producing a housing, a method for determining a housing cover with a housing and a method for operating a field device with such a housing.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung von Prozessgrößen dienen. Derartige Feldgeräte können ein Gehäuse, einen Sensor und einen in dem Gehäuse angeordnete Elektronikeinheit aufweisen. Die Sensoren wandeln dabei die zu messende physikalische Größe, die mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst wird, in ein elektrisches Signal um, welches weiterverarbeitet werden kann. Dabei können die Sensoren einen Aufnehmer, einen Umwandler, einen Eingang und einen Ausgang aufweisen. Diese Sensoren können beispielsweise Radar- oder Ultraschallsensoren sein, die den Abstand von einem Objekt zu einem Bezugspunkt messen. Dabei wird die Änderung des Weges in ein Einheitssignal umgewandelt oder über einen Feldbus an ein Steuergerät gesendet. Häufig sind solche Sensoren auch an übergeordnete Einheiten gekoppelt, wie beispielsweise Leitsysteme oder Steuereinheiten. Weiter können diese Feldgeräte in sicherheitsrelevanten Bereichen, wie beispielsweise explosionsgefährdeten Bereichen installiert sein. Dementsprechend muss sichergestellt sein, dass die Gehäuse vollständig geschlossen sind, sodass kein spannungsbedingter Überschlag von der Elektronik in den explosionsgefährdeten Bereich erfolgen kann. Daher ist eine Überwachung einer Gehäuseüberdeckung notwendig, um sicher zu stellen, dass die maximal zulässige Spaltmaße eingehalten werden.In process automation technology, field devices are often used that are used to record process variables. Such field devices can have a housing, a sensor and an electronics unit arranged in the housing. The sensors convert the physical quantity to be measured, which is recorded using physical or chemical effects, into an electrical signal that can be further processed. The sensors can have a pick-up, a converter, an input and an output. These sensors can be, for example, radar or ultrasonic sensors that measure the distance from an object to a reference point. The change in the path is converted into a standard signal or sent to a control unit via a fieldbus. Such sensors are often also coupled to higher-level units, such as control systems or control units. Furthermore, these field devices can be installed in safety-relevant areas, such as areas at risk of explosion. Accordingly, it must be ensured that the housings are completely closed so that no voltage-related flashover can occur from the electronics into the potentially explosive area. It is therefore necessary to monitor the housing cover to ensure that the maximum permissible gap dimensions are adhered to.

Die Feldgeräte werden so installiert, dass sie die entsprechenden physikalischen oder chemischen Effekte erfassen können. Der Bauraum für solche Feldgeräte ist begrenzt, sodass die Anforderung besteht, möglichst kompakte Feldgeräte zur Verfügung zu stellen. Zusätzliche Erfassungselemente zur Überwachung der Gehäuseüberdeckung beanspruchen ebenfalls Bauraum und stehen damit im Widerspruch zu der oben genannten Anforderung.The field devices are installed in such a way that they can record the corresponding physical or chemical effects. The installation space for such field devices is limited, so there is a requirement to provide field devices that are as compact as possible. Additional detection elements for monitoring the housing cover also require installation space and are thus in contradiction to the above-mentioned requirement.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Erfassungselement bereitzustellen, welches in seinem Bauraum deutlich geringer ausfällt, sodass der beanspruchte Bauraum reduziert wird, sodass die umliegende Konstruktion für den Bauraum des Erfassungselements nicht angepasst oder abgeändert werden muss. Gleichzeitig soll die Installation des Erfassungselements an einem vorgesehenen Messort kostengünstiger und weniger aufwändig gestaltet werden.It is therefore the object of the invention to provide a detection element which is significantly smaller in terms of its installation space, so that the required installation space is reduced so that the surrounding structure does not have to be adapted or modified for the installation space of the detection element. At the same time, the installation of the detection element at an intended measuring location should be designed to be more cost-effective and less complex.

Die genannte Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit einem integrierten Erfassungselement mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses mit integriertem Erfassungselement mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Zusätzlich wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Gehäuseabdeckung mit einem solchen Gehäuse mit integriertem Erfassungselement mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgeräts mit einem Gehäuse mit einem in einer Gehäusewand integrierten Erfassungselements mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The stated object is achieved by a housing with an integrated detection element with the features of claim 1. The object is also achieved by a method for producing such a housing with an integrated detection element with the features of claim 7. In addition, the object is achieved by a method for determining a housing cover with such a housing with an integrated detection element with the features of claim 8. Furthermore, the object is achieved by a method for operating a field device with a housing with a detection element integrated in a housing wall with the features of claim 9. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse ist in einer Gehäusewand ein Erfassungselement integriert, wobei das Gehäuse eine Gehäuseüberdeckung aufweist, wobei das Erfassungselement derart angeordnet und eingerichtet ist, eine kontinuierliche Positionsbestimmung der Gehäuseüberdeckung zu dem Gehäuse durchzuführen, wobei das Erfassungselement mit einer übergeordneten Schaltung verbunden ist und wobei die Schaltung dazu eingerichtet ist, eine Versorgungsspannung in Abhängigkeit der Gehäuseüberdeckung zu schalten.In a housing according to the invention, a detection element is integrated in a housing wall, the housing having a housing cover, the detection element being arranged and set up in such a way that the position of the housing cover is continuously determined relative to the housing, the detection element being connected to a higher-level circuit and the Circuit is set up to switch a supply voltage depending on the housing cover.

In der vorliegenden Erfindung kann das Erfassungselement in der Gehäusewand des Gehäuses integriert sein, sodass das erfindungsgemäße Gehäuse auch ein Gehäuse für das Erfassungselement ausbildet. Integriert bedeutet in der vorliegenden Anmeldung, dass das Erfassungselement und das erfindungsgemäße Gehäuse während des Produktionsprozesses zu einem Bauteil gefertigt werden, welches nicht zerstörungsfrei in seine Einzelteile, Erfassungselement und Gehäuse, demontiert werden kann. Die Produktion kann nach dem Herstellungsverfahren Injection Moulded Structural Electronics (IMSE) erfolgen. Hierfür können Komponenten des Erfassungselements auf eine Kunststoffbasis gedruckt werden. Anschließend kann die bedruckte Kunststoffbasis mittels eines Spritzgussverfahrens mit einer Kunststoffmatrix ummantelt werden. Das Gehäuse des Erfassungselements kann als Teilstück des erfindungsgemäßen Gehäuses ausgebildet sein. Bevorzugt bildet das erfindungsgemäße Gehäuse auch das Gehäuse des Erfassungselements aus.In the present invention, the detection element can be integrated in the housing wall of the housing, so that the housing according to the invention also forms a housing for the detection element. In the present application, integrated means that the detection element and the housing according to the invention are manufactured during the production process to form a component which cannot be dismantled into its individual parts, detection element and housing, in a non-destructive manner. Production can take place using the Injection Molded Structural Electronics (IMSE) manufacturing process. For this purpose, components of the sensing element can be printed on a plastic base. The printed plastic base can then be coated with a plastic matrix by means of an injection molding process. The housing of the detection element can be designed as a part of the housing according to the invention. The housing according to the invention preferably also forms the housing of the detection element.

Somit muss das Erfassungselement nicht auf einer Gehäusewand montiert sein, sondern kann in einer Gehäusewand integriert sein. Dadurch kann das erfindungsgemäße Gehäuse kompakter dimensioniert werden. Die Produktion wird aufgrund der geringeren Anzahl an Einzelteilen des Feldgeräts und dem dadurch nicht mehr notwendigen Schritt der finalen Montage am Gehäuse kostengünstiger gestaltet. Gleichzeitig kann mit dieser Ausgestaltung auch eine Produktion in hoher Stückzahl realisiert werden.Thus, the detection element does not have to be mounted on a housing wall, but can be integrated in a housing wall. As a result, the housing according to the invention can be made more compact. The production becomes more cost-effective due to the lower number of individual parts of the field device and the step of final assembly on the housing that is no longer necessary designed. At the same time, this configuration can also be used for production in large numbers.

Weiter kann das Erfassungselement auch in der Gehäuseüberdeckung angeordnet sein. Das Erfassungselement misst dabei die Wegeänderung zwischen Gehäuseüberdeckung und dem erfindungsgemäßen Gehäuse.Furthermore, the detection element can also be arranged in the housing cover. The detection element measures the change in path between the housing cover and the housing according to the invention.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Versorgungsspannung für eine im Gehäuse angeordnete Elektronik vorgesehen sein. Die Elektronik kann während der Spannungsversorgung vollständig von dem Gehäuse umgeben sein. Das Erfassungselement registriert hierfür mindestens ein, bevorzugt zwei, Positionen der Gehäuseüberdeckung. Erreicht oder verlässt die Gehäuseüberdeckung eine bestimmte Position, wird die Versorgungsspannung entsprechend zu- oder abgeschaltet. Das erfindungsgemäße Gehäuse kann entsprechend der in ihr angeordneten Elektronik konstruktiv angepasst werden und ist in der geometrischen Form nicht vorgegeben.According to a first preferred embodiment, the supply voltage can be provided for electronics arranged in the housing. The electronics can be completely surrounded by the housing during the power supply. For this purpose, the detection element registers at least one, preferably two, positions of the housing cover. If the housing cover reaches or leaves a certain position, the supply voltage is switched on or off accordingly. The housing according to the invention can be structurally adapted in accordance with the electronics arranged in it and its geometric shape is not specified.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Erfassungselement ein Positionssensor sein. Der Positionssensor misst die Wegeänderung zwischen dem erfindungsgemäßen Gehäuse und der Gehäuseüberdeckung. Weiter kann der Positionssensor in einer Außenseite der Gehäusewand angeordnet sein. Die Gehäuseüberdeckung kann eine Grundfläche mit einer vollständig umlaufenden Wand aufweisen. Die Wand weist auf einer Innenseite ein Innengewinde auf. Das Gehäuse weist auf einer Außenseite ein Außengewinde auf. Befindet sich die Gehäuseüberdeckung in einer Betriebsposition, überdeckt die Wand der Gehäuseüberdeckung teilweise die Gehäusewand. Auch bereits während des Schließvorgangs kann die Wand der Gehäuseüberdeckung die Gehäusewand überdecken, jedoch hier mit einem entsprechend kleineren Überdeckungsbereich. Entsprechend greifen Außengewinde und Innengewinde ineinander und bilden eine Gewindeüberdeckung aus. Der Positionssensor kann so angeordnet sein, dass er die Gewindeüberdeckung registriert. Der Positionssensor kann alternativ auch in der Wand oder der Grundfläche der Gehäuseüberdeckung integriert sein.According to a further preferred embodiment, the detection element can be a position sensor. The position sensor measures the change in path between the housing according to the invention and the housing cover. Furthermore, the position sensor can be arranged in an outside of the housing wall. The housing cover can have a base area with a completely circumferential wall. The wall has an internal thread on an inside. The housing has an external thread on an outside. If the housing cover is in an operating position, the wall of the housing cover partially covers the housing wall. Even during the closing process, the wall of the housing cover can cover the housing wall, but here with a correspondingly smaller cover area. Correspondingly, the external thread and internal thread interlock and form a thread overlap. The position sensor can be arranged so that it registers the thread overlap. The position sensor can alternatively also be integrated in the wall or the base of the housing cover.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann in dem Gehäuse ein Näherungsschalter angeordnet sein, wobei der Näherungsschalter mit der Schaltung verbunden sein kann und dazu eingerichtet sein kann, eine Position der Gehäuseabdeckung zu bestimmen. Weiter bevorzugt kann der Näherungsschalter auf der Innenseite des erfindungsgemäßen Gehäuses angeordnet sein. Alternativ kann der Näherungsschalter auch auf der Innenseite der Wand oder der Grundfläche der Gehäuseüberdeckung angeordnet sein. In beiden genannten Fällen reagiert der Näherungsschalter auf die Annäherung der Gehäuseüberdeckung zum erfindungsgemäßen Gehäuse. Auch kann der Näherungsschalter wie der Positionssensor in der Gehäuseüberdeckung oder in dem Gehäuse integriert sein.In a further preferred embodiment, a proximity switch can be arranged in the housing, wherein the proximity switch can be connected to the circuit and can be set up to determine a position of the housing cover. The proximity switch can more preferably be arranged on the inside of the housing according to the invention. Alternatively, the proximity switch can also be arranged on the inside of the wall or the base of the housing cover. In both cases mentioned, the proximity switch reacts to the approach of the housing cover to the housing according to the invention. The proximity switch, like the position sensor, can also be integrated in the housing cover or in the housing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäuse aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt sein. Auch die Gehäuseüberdeckung kann aus einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt sein. Vorteil hierbei ist, dass das Erfassungselement mittels eines Druckverfahrens und eines Spritzgießverfahrens direkt in den Kunststoff eingearbeitet werden kann. Beispielsweise kann der Kunststoff aus Polyamid (PA) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) bestehen. Beide Materialien bieten gute mechanische Eigenschaften. ABS bietet darüber hinaus auch eine hohe Maßgenauigkeit.In a further preferred embodiment, the housing can be made of a thermoplastic plastic, in particular a plastic that can be injection molded. The housing cover can also be made from an injection-moldable plastic. The advantage here is that the detection element can be incorporated directly into the plastic by means of a printing process and an injection molding process. For example, the plastic can consist of polyamide (PA) or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS). Both materials offer good mechanical properties. ABS also offers high dimensional accuracy.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäuse in einem explosionsgefährdeten Bereich installiert sein. Der Bereich kann beispielsweise ein Raum sein, der eine hohe Konzentration eines entzündlichen Mediums enthält, beispielsweise eines entzündlichen Gases. Erreicht die Gehäuseüberdeckung eine Abschaltposition, wird die Versorgungsspannung für die Elektronik abgeschaltet und es kann kein spannungsbedingter Überschlag in den explosionsgefährdeten Bereich übergehen. So ist das erfindungsgemäße Gehäuse dazu ausgelegt, dass die Elektronik auch in Gefahrbereichen sicher betrieben werden kann.In a further preferred embodiment, the housing can be installed in a potentially explosive area. The area can be, for example, a room that contains a high concentration of a flammable medium, for example a flammable gas. If the housing cover reaches a switch-off position, the supply voltage for the electronics is switched off and no voltage-related flashover can pass into the potentially explosive area. The housing according to the invention is designed so that the electronics can also be operated safely in hazardous areas.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses mit in das Gehäuse integriertem Erfassungselement weist folgende Schritte auf. Die Komponenten des Erfassungselements werden auf eine Kunststoffbasis gedruckt und aufgebracht. Anschließend wird die Kunststoffbasis in eine Kunststoffmatrix mittels eines Spritzgussverfahrens eingebracht. Dabei bildet die Kunststoffmatrix das Gehäuse aus.A method according to the invention for producing a housing with a detection element integrated into the housing has the following steps. The components of the sensing element are printed and applied onto a plastic base. The plastic base is then introduced into a plastic matrix by means of an injection molding process. The plastic matrix forms the housing.

Die Komponenten des Erfassungselements können beispielsweise elektrische Leitungen zur Spannungsversorgung und Signalübermittlung umfassen. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht eine kostengünstige Produktion und eine hohe Stückzahl bei gleichzeitig großer Flexibilität bei der geometrischen Gestaltung des Gehäuses und der Anordnung des Erfassungselements.The components of the detection element can include, for example, electrical lines for voltage supply and signal transmission. This manufacturing process enables cost-effective production and a large number of items with, at the same time, great flexibility in the geometric design of the housing and the arrangement of the detection element.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren weist eine Positionsbestimmung zur Bestimmung einer Gehäuseüberdeckung mit einem Gehäuse auf. Die Positionsbestimmung der Gehäuseüberdeckung zum Gehäuse erfolgt dabei induktiv oder kapazitiv oder über die Bestimmung einer Impedanz.Another method according to the invention has a position determination for determining a housing overlap with a housing. The position of the housing cover relative to the housing is determined inductively or capacitively or by determining an impedance.

Dadurch kann die Position von der Gewindeüberdeckung zu dem Gehäuse berührungslos bestimmt werden. Berührungslose Messverfahren sind flexibler in ihrer Anwendung. Gleichzeitig kann zwischen dem Erfassungselement und dem zu messenden Objekt ein weiteres Objekt, wie beispielsweise ein Gewinde, angeordnet sein. Weiter kann das Erfassungselement mit Material des Gehäuses bedeckt sein. Dadurch kann eine einheitliche Oberfläche des Gehäuses erreicht werden, wobei das Erfassungselement auch geschützt werden kann, wie beispielsweise vor Feuchtigkeit.As a result, the position from the thread overlap to the housing can be determined without contact. Contactless measuring methods are more flexible in their application. At the same time, another object, such as a thread, can be arranged between the detection element and the object to be measured. Furthermore, the detection element can be covered with material of the housing. As a result, a uniform surface of the housing can be achieved, wherein the detection element can also be protected, for example from moisture.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Feldgeräts umfasst ein Gehäuse mit einem in einer Gehäusewand integrierten Erfassungselement. Dabei ist das Erfassungselement mit einer übergeordneten Schaltung verbunden, wobei das Erfassungselement kontinuierlich eine Gehäuseüberdeckung mit dem Gehäuse bestimmt, wobei die Position wenigstens zwischen einer Abschaltposition und einer Betriebsposition veränderlich ist, wobei die Versorgungsspannung zugeschaltet wird, wenn die Gehäuseüberdeckung in der Betriebsposition ist und wobei die Versorgungsspannung abgeschaltet wird, wenn die Gehäuseüberdeckung in der Abschaltposition ist.Another method according to the invention for operating a field device comprises a housing with a detection element integrated in a housing wall. The detection element is connected to a higher-level circuit, the detection element continuously determining a housing cover with the housing, the position being variable at least between a switch-off position and an operating position, the supply voltage being switched on when the housing cover is in the operating position and the The supply voltage is switched off when the housing cover is in the switch-off position.

Die Schaltung kann eine eigensichere elektronische Schaltung sein, die für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen und explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen ist. Die Spannungsversorgung ist ausgeschaltet, wenn der Schließvorgang von Gehäuse und Gehäuseüberdeckung erfolgt. Dabei passiert die Gehäuseüberdeckung eine Abschaltposition, während die Gewindeüberdeckung von Gehäuseüberdeckung und Gehäuse größer wird. Sobald die Gehäuseüberdeckung eine Betriebsposition auf dem Gehäuse erreicht hat, d. h. die Gewindeüberdeckung ihre maximale Größe erreicht hat, wird die Spannungsversorgung eingeschaltet. Beispielsweise kann die Schaltung eine Hystereseschaltung sein. Dabei kann die Abschaltposition an einem Ende des Erfassungsbereichs des Erfassungselement angeordnet sein. Die Betriebsposition kann hingegen entlang der Gewindeüberdeckung am gegenüberliegenden Ende des Erfassungsbereichs des Erfassungselements angeordnet sein.The circuit can be an intrinsically safe electronic circuit that is approved for use in safety-relevant applications and potentially explosive areas. The power supply is switched off when the housing and housing cover are closed. The housing cover passes a switch-off position, while the thread overlap between the housing cover and the housing increases. Once the housing cover has reached an operative position on the housing, i. H. the thread overlap has reached its maximum size, the power supply is switched on. For example, the circuit can be a hysteresis circuit. The switch-off position can be arranged at one end of the detection area of the detection element. The operating position, however, can be arranged along the thread overlap at the opposite end of the detection area of the detection element.

Eine ausreichende Gewindeüberdeckung stellt sicher, dass kein spannungsbedingter Überschlag von der Elektronik in einen explosionsgefährdeten Raum übergeht. Durch eine Erkennung der Gewindeüberdeckung mit dem Erfassungselement ist ein Fehlbetrieb nicht mehr möglich. Gleiches gilt auch, wenn das Erfassungselement als Näherungsschalter ausgebildet ist und dieser auf eine Annäherung der Gehäuseüberdeckung auf das Gehäuse reagiert. Auch kann die Gewindeüberdeckung mit mehr als einem Erfassungselement erfolgen, wobei beispielsweise ein Positionssensor und ein Näherungsschalter eingesetzt werden. Bevorzugt ist es weiter, dass das Erfassungselement erst in einen Messbetrieb geht, wenn die Gehäuseüberdeckung die Betriebsposition erreicht hat.Sufficient thread coverage ensures that no voltage-related flashover passes from the electronics into a potentially explosive area. By detecting the thread overlap with the sensing element, malfunction is no longer possible. The same also applies if the detection element is designed as a proximity switch and this reacts to the housing cover approaching the housing. The thread overlap can also take place with more than one detection element, with a position sensor and a proximity switch being used, for example. It is further preferred that the detection element only goes into a measuring mode when the housing cover has reached the operating position.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens kann das Erfassungselement ein Signal an eine übergeordnete Einheit senden. Beispielsweise kann diese übergeordnete Einheit eine Leitstelle sein. Außerdem kann die Gehäuseabdeckung eine Reserveposition zwischen Abschaltposition und Betriebsposition erreichen. Verlässt die Gehäuseüberdeckung die Betriebsposition in die Reserveposition, dann wird eine Meldung an die Leitstelle übertragen. Das Senden der Meldung kann beispielsweise per Störstrom gemäß dem 4-20 mA Protokoll oder als Digitalsignal, beispielsweise HART-Signal erfolgen. Befindet sich die Gehäuseüberdeckung in einer Reserveposition sind die sicherheitsrelevanten Anforderungen noch erfüllt. Somit kann die Meldung an die Leitstelle beispielsweise ein optisches und/oder akustisches Signal sein, welches einen Hinweis, eine Information oder eine Warnung zu einer bevorstehenden Abschaltung der Elektronik übermittelt. Befindet sich das Erfassungselement im Messbetrieb und die Gewindeüberdeckung erreicht nicht mehr die für einen sicheren Betrieb erforderliche Gewindeüberdeckung, dann wird die Spannungsversorgung abgeschaltet. Die für einen sicheren Betrieb erforderliche Gewindeüberdeckung kann beispielsweise durch eine Abschaltposition markiert sein. Auch der Messbetrieb des Erfassungselements kann abgeschaltet werden.According to a preferred embodiment of this method, the detection element can send a signal to a higher-order unit. For example, this higher-level unit can be a control center. In addition, the housing cover can reach a reserve position between the switch-off position and the operating position. If the housing cover leaves the operating position in the reserve position, a message is sent to the control center. The message can be sent, for example, via interference current according to the 4-20 mA protocol or as a digital signal, for example HART signal. If the housing cover is in a reserve position, the safety-relevant requirements are still met. Thus, the message to the control center can be, for example, an optical and / or acoustic signal which conveys a note, information or a warning about an imminent shutdown of the electronics. If the detection element is in measuring mode and the thread overlap no longer achieves the thread overlap required for safe operation, the power supply is switched off. The thread overlap required for safe operation can be marked, for example, by a switch-off position. The measuring operation of the detection element can also be switched off.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. In den Figuren zeigt

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einer Gehäuseüberdeckung in einer Betriebsposition,
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einer Gehäuseüberdeckung in einer Reserveposition und
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einer Gehäuseüberdeckung in einer Abschaltposition.

Further advantageous embodiments of the invention emerge from the following description with reference to the figures. In the figures shows

1 a schematic representation of a housing according to the invention with a housing cover in an operating position,
2 a schematic representation of a housing according to the invention with a housing cover in a reserve position and
3 a schematic representation of a housing according to the invention with a housing cover in a shutdown position.

Die 1 bis 3 zeigen eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gehäuses 5 mit verschiedenen Positionen, einer Betriebsposition P1, einer Reserveposition P2 und eine Abschaltposition P3 der Gehäuseüberdeckung 6. Das erfindungsgemäße Gehäuse 5 ist zylindrisch ausgebildet und umfasst eine erste Grundebene 8 sowie eine vollständig um die erste Grundebene 8 verlaufende Gehäusewand 7. Auch die Gehäuseüberdeckung 6 weist eine zweite Grundebene 10 und eine um die zweite Grundebene 10 vollständig umlaufende Wand 9 auf.The 1 to 3 show a schematic representation of a preferred embodiment of a housing according to the invention 5 with different positions, one operating position P1 , a reserve position P2 and a shutdown position P3 the housing cover 6 . The housing according to the invention 5 is cylindrical and comprises a first base plane 8th as well as one completely around the first ground plane 8th running housing wall 7th . Also the housing cover 6 has a second basic level 10 and one around the second ground plane 10 completely surrounding wall 9 on.

In dem erfindungsgemäßen Gehäuse 5 ist eine Elektronik 3 angeordnet, die von einer Versorgungsspannung gespeist wird. In der Gehäusewand 7 ist ein Erfassungselement integriert, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Positionssensor 1 ausgebildet ist. Integriert bedeutet hierbei, dass der Positionssensor 1 und das erfindungsgemäße Gehäuse 5 während des Produktionsprozesses zu einem Bauteil gefertigt werden, welches nicht zerstörungsfrei in seine Einzelteile demontiert werden kann. Die Produktion erfolgt nach dem Herstellungsverfahren IMSE (Injection Moulded Structural Electronics) der Fa. TactoTek Oy, Finnland. Hierfür werden Komponenten des Erfassungselements auf eine Kunststoffbasis gedruckt. Anschließend wird die bedruckte Kunststoffbasis mittels eines Spritzgussverfahrens mit einer Kunststoffmatrix ummantelt. Der spritzgussfähige Kunststoff ist ein thermoplastischer Kunststoff. Das erfindungsgemäße Gehäuse 5 bildet dabei das Gehäuse des Positionssensors 1 aus. Weiter ist auch die Gehäuseüberdeckung 6 aus einem Kunststoff gefertigt.In the housing according to the invention 5 is an electronics 3 arranged, which is fed by a supply voltage. In the case wall 7th a detection element is integrated, which in the present exemplary embodiment is a position sensor 1 is trained. Integrated here means that the position sensor 1 and the housing according to the invention 5 are manufactured into a component during the production process, which cannot be dismantled into its individual parts without being destroyed. Production is based on the IMSE (Injection Molded Structural Electronics) manufacturing process from TactoTek Oy, Finland. For this purpose, components of the sensing element are printed on a plastic base. The printed plastic base is then coated with a plastic matrix using an injection molding process. The plastic that can be injection molded is a thermoplastic material. The housing according to the invention 5 forms the housing of the position sensor 1 out. The housing cover is also next 6 made of a plastic.

Weiter ist auf einer Innenseite des erfindungsgemäßen Gehäuses 5 ein Näherungsschalter 2 angeordnet. Der Näherungsschalter 2 reagiert auf eine Annäherung der Gehäuseüberdeckung 6 zum erfindungsgemäßen Gehäuse 5. Das erfindungsgemäße Gehäuse 5 weist an einer Außenseite der Gehäusewand 7 ein Außengewinde 4 auf. Die Gehäuseüberdeckung 6 weist an einer Innenseite der Wand 9 der Gehäuseüberdeckung ein Innengewinde 4 auf. Das Außengewinde 4 und das Innengewinde 4 sind in ihrer Formgebung so angepasst, dass ihre Gewinde 4 korrespondieren und ineinander formschlüssig greifen und eine Gewindeüberdeckung ausbilden.Next is on an inside of the housing according to the invention 5 a proximity switch 2 arranged. The proximity switch 2 reacts to an approach of the housing overlap 6 to the housing according to the invention 5 . The housing according to the invention 5 has on an outside of the housing wall 7th an external thread 4th on. The housing cover 6 points to an inside of the wall 9 the housing cover has an internal thread 4th on. The external thread 4th and the internal thread 4th are shaped in such a way that their thread 4th correspond and interlock positively and form a thread overlap.

Das erfindungsgemäße Gehäuse 5 ist für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen und in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen. Die Gewindeüberdeckung von der Gehäuseüberdeckung 6 und dem Gehäuse 5 verhindert dabei, dass ein spannungsbedingter Überschlag von der Versorgungsspannung der Elektronik 3 in den explosionsgefährdeten Bereich übergeht. Der explosionsgefährdete Bereich weist beispielsweise eine hohe Konzentration eines entzündlichen Gases auf, welches durch einen spannungsbedingten Überschlag entzündet werden kann.The housing according to the invention 5 is intended for use in safety-relevant applications and in potentially explosive areas. The thread overlap from the housing overlap 6 and the case 5 prevents a voltage-related flashover from the supply voltage of the electronics 3 passes into the potentially explosive area. The potentially explosive area has, for example, a high concentration of an inflammable gas which can be ignited by a voltage-related flashover.

Um eine ausreichende Gewindeüberdeckung ständig zu gewährleisten, erfolgt eine kontinuierliche Bestimmung der Position P1, P2, P3 der Gewindeüberdeckung 6 zum Gehäuse 5 mittels des Positionssensors 1. Die Positionsbestimmung erfolgt dabei kapazitiv, induktiv oder über die Bestimmung einer Impedanz. Der Positionssensor 1 ist mit einer übergeordneten Schaltung, insbesondere einer eigensicheren elektronischen Schaltung verbunden. Die Schaltung arbeitet als eine Hystereseschaltung. Sobald das Gehäuse 5 mit der Gehäuseüberdeckung 6 verschlossen wurde und die Gehäuseüberdeckung 6 die Betriebsposition P1 erreicht hat, wird die Spannungsversorgung für die Elektronik 3 eingeschaltet und der Positionssensor 1 geht in den Messbetrieb. Verlässt die Gehäuseüberdeckung 6 die Betriebsposition P1, sodass sie die Reserveposition P2 erreicht, wird eine Meldung an eine in den Figuren nicht dargestellte übergeordnete Einheit, insbesondere eine Leitstelle, gesendet. Dies kann beispielsweise über einen Störstrom oder ein HART-Signal erfolgen. Da sich die Gehäuseüberdeckung 6 in der Reserveposition P2 befindet, sind die sicherheitsrelevanten Anforderungen noch erfüllt. Somit kann die Meldung an die Leitstelle beispielsweise ein optisches und/oder akustisches Signal sein, welches einen Hinweis, eine Information oder eine Warnung zu einer bevorstehenden Abschaltung der Elektronik übermittelt. Sobald die Gehäuseüberdeckung 6 die Abschaltposition P3 erreicht, sind die Mindestanforderungen für einen Betrieb in einem explosionsgefährdeten Bereich nicht mehr gegeben. Die Schaltung schaltet die Spannungsversorgung für die Elektronik 3 ab und beendet den Messbetrieb des Positionssensors 1.The position is continuously determined to ensure sufficient thread coverage at all times P1 , P2 , P3 the thread overlap 6 to the housing 5 by means of the position sensor 1 . The position is determined capacitively, inductively or by determining an impedance. The position sensor 1 is connected to a higher-level circuit, in particular an intrinsically safe electronic circuit. The circuit works as a hysteresis circuit. Once the case 5 with the housing cover 6 was closed and the housing cover 6 the operating position P1 has reached the power supply for the electronics 3 switched on and the position sensor 1 goes into measuring mode. Leaves the housing cover 6 the operating position P1 so that they are the reserve position P2 reached, a message is sent to a higher-level unit, not shown in the figures, in particular a control center. This can be done, for example, via an interference current or a HART signal. Since the housing cover 6 in the reserve position P2 the safety-relevant requirements are still met. The message to the control center can thus be, for example, an optical and / or acoustic signal, which conveys a note, information or a warning about an imminent shutdown of the electronics. Once the housing cover 6 the shutdown position P3 reached, the minimum requirements for operation in a potentially explosive area are no longer met. The circuit switches the power supply for the electronics 3 and ends the measuring operation of the position sensor 1 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Positionssensor, ErfassungselementPosition sensor, sensing element
22: Näherungsschalterproximity switch
33: Elektronikelectronics
44th: Gewinde, Innengewinde, AußengewindeThread, internal thread, external thread
55: Gehäusecasing
66th: GehäuseüberdeckungHousing cover
77th: GehäusewandHousing wall
88th: erste Grundebenefirst basic level
99: Wand der GehäuseüberdeckungWall of the housing cover
1010: zweite Grundebenesecond basic level
P1P1: BetriebspositionOperating position
P2P2: ReservepositionReserve position
P3P3: AbschaltpositionShutdown position

Claims

Housing (5) with a detection element (1) integrated in a housing wall (7), the housing (5) having a housing cover (6), the detection element (1) being arranged and set up in such a way that the position of the housing cover (6) is continuously determined ) to the housing (5), the Detection element (1) is connected to a superordinate circuit and wherein the circuit is set up to switch a supply voltage as a function of the housing cover (6).

Housing after Claim 1 , characterized in that the supply voltage is provided for electronics (3) arranged in the housing (5).

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the detection element (1) comprises a position sensor (1).

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that a proximity switch (2) is arranged in the housing (5), the proximity switch (2) being connected to the circuit and being set up to define a position (P1, P2, P3) the housing cover (6) to be determined.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (5) is made of a thermoplastic plastic, in particular a plastic that can be injection molded.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (5) is intended to be installed in a potentially explosive area.

Method for producing a housing (5) with a detection element (1) integrated into the housing (5), comprising the following steps: a. Printing and applying components of the sensing element (1) to a plastic base b. Introducing the plastic base into a plastic matrix by means of an injection molding process, characterized in that the plastic matrix forms the housing (5).

Method for determining a housing cover (6) with a housing (5), characterized in that the position is determined inductively or capacitively or by determining an impedance.

Method for operating a field device with a housing (5) with a detection element (1) integrated in a housing wall (7), the detection element (1) being connected to a higher-level circuit, the detection element (1) continuously having a housing cover (6) determined with the housing (5), the position (P1, P2, P3) being variable at least between a switch-off position (P3) and an operating position (P1), wherein a. The supply voltage is switched on when the housing cover (6) is in the operating position (P1) and where b. The supply voltage is switched off when the housing cover (6) is in the switch-off position (P3).

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the detection element (1) sends a signal to a higher-level unit, preferably to a control center, when the housing cover (6) reaches a reserve position (P2) between the switch-off position (P3) and the operating position (P1).