WO2009027210A1 - Electrochemical sensor - Google Patents

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WO2009027210A1
WO2009027210A1 PCT/EP2008/060496 EP2008060496W WO2009027210A1 WO 2009027210 A1 WO2009027210 A1 WO 2009027210A1 EP 2008060496 W EP2008060496 W EP 2008060496W WO 2009027210 A1 WO2009027210 A1 WO 2009027210A1
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WO
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sensor
electrochemical sensor
side connector
connector element
supply unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/060496
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Hartmann
Martin Lohmann
Sven-Matthias Scheibe
Peter Lindmüller
Thilo Trapp
Stephan Buschnakowski
Original Assignee
Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/283—Means for supporting or introducing electrochemical probes
    • G01N27/286—Power or signal connectors associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H01F2038/143—Inductive couplings for signals

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical sensor with a
  • Sensor element having a primary-side connector element and a secondary-side connector element, wherein the secondary-side connector element is connectable to the sensor element, wherein the primary-side connector element and the secondary-side connector element are connectable via a connector coupling, and wherein the power supply and the communication between the primary-side connector element and the sensor element or the secondary-side connector element via the connector coupling takes place.
  • a potentiometric sensor which has an elementary sensor with a digital data memory, wherein the data memory is firmly connected to the sensor.
  • the data memory stores process or sensor data.
  • the sensor communicates via an interface with a higher-level unit, eg. As a transmitter or a cable.
  • the sensor transmits measurement signals via the interface, which represent the pH value or another measured value.
  • data is read from the data memory or written to the data memory via the interface.
  • the power supply of the sensor preferably also takes place via the interface.
  • the electrochemical sensor is, for example, an oxygen sensor.
  • Corresponding sensors with inductive interface are offered and distributed by the applicant in various embodiments under the name MEMOSENS or with reference to the MEMOSENS technology.
  • the invention has for its object to design a sensor so that it is ready for use immediately after startup.
  • Connector element is assigned a power supply unit, which supplies the sensor element via the connector coupling with an operating voltage.
  • This operating voltage is preferably designed so that the electrochemical sensor is ready to delay in a first-time or re-commissioning or intermittent operation after a stand-by phase. In the case of an ISFET sensor, this operating voltage corresponds to the polarization voltage of the ISFET.
  • the senor is in the case of storage of the sensor element in the primary-side connector element to an adapter which is plugged during storage of the sensor element on the secondary-side connector element and supplies the sensor element with the required minimum operating voltage ,
  • it is a plug-in adapter, with the same mechanical
  • Link mechanism e.g. a bayonet lock
  • the primary-side connector element commonly connected to the secondary-side connector element.
  • the Power supply unit is configured so that it can be switched on and off, and that the power supply unit is activated in the standby state and provides the minimum operating voltage for the sensor element available and that the power supply unit is deactivated during normal operation of the electro-chemical sensor.
  • the energy supply unit is associated with an energy store, which is designed so that it charges during normal operation of the electrochemical sensor.
  • Connector coupling is a galvanically isolated, in particular an inductive interface is used, it can also be a galvanic interface in the connector coupling.
  • a contactless interface of course, an optically or capacitively coupling interface can be provided.
  • the electrochemical sensor is a pH sensor either with a glass electrode or with an ISFET electrode or a sensor for determining a chemical substance.
  • the substance to be detected may be e.g. to be any substance dissolved in a liquid. For example, a concentration of oxygen, nitrogen or chlorine is measured.
  • the power supply unit is a battery, a solar cell or a fuel cell.
  • the electrochemical sensor is connected via a connecting line and / or by radio with a transmitter, wherein the transmitter communicates with a parent control room possibly via a connecting line and / or via radio.
  • the communication of the electrochemical sensor with the parent control room is carried out either via a connecting line and / or via radio.
  • the communication is based on one of the protocols which are used by default in process automation, eg Profibus PA, Fieldbus Foundation, etc.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the electrochemical sensor according to the invention, which can be used for the intermittent measuring operation
  • FIG. 2 shows an embodiment of the plug-in adapter according to the invention
  • 1 shows a preferred embodiment of the electrochemical sensor 1 according to the invention. This embodiment is preferably used in intermittent measuring operation. Shown in FIG. 1 are only a few components which are required for data and energy transmission between the primary-side connector element 2 and the secondary-side connector element 3. For detailed information on this, reference is made to the two cited in the introduction to the writings of the prior art or to the MEMOSENS the Applicant.
  • the electrochemical sensor 1 is - as already mentioned - from a primary-side connector element 2 and a secondary-side connector element 3.
  • the secondary-side connector element 3 is connectable to the sensor element 5.
  • the sensor element 5 is, for example, a pH glass electrode or a pH-ISFET electrode.
  • the primary-side connector element 2 and the secondary-side connector element 3 are connected to each other via a connector coupling 4.
  • the mechanical connection of the two components 2, 3 takes place for example via a bayonet closure, as used in the applicant's MEMOSENS.
  • the coupling can also be configured capacitively or optically.
  • a galvanic interface can be used. Through this connector coupling 4 or interface, the power supply and the data exchange between the primary-side Connector element 2 and the secondary-side connector element 3, which is connected to the sensor element 5.
  • the secondary-side connector element 3 When intermittent operation in the stand-by phase, the secondary-side connector element 3 is supplied with the sensor element 5 via the interface 4 with the necessary operating voltage.
  • the operating voltage U provided is the so-called polarization voltage.
  • the energy supply unit 6 is deactivated. The connection and disconnection of the power supply unit 6 via the switch. 7
  • the intermittent operation of the electrochemical sensor 1 is controlled via the connecting line 9 or the cable 9, which connects the sensor 1 with a transmitter 11.
  • the data transmission between the sensor 1 and the transmitter 11 can also be carried out by radio.
  • Via the connecting line 13 or via radio 14 of the transmitter 11 is further connected to a parent control room 12.
  • Fig. 2 shows the plug-in adapter 18 according to the invention, which is used when the smart sensor element 5 is not coupled with coupled secondary-side connector element 3 in a process plant, but is stored.
  • the plug-in adapter 18 also has an associated power supply unit 6, which provides the minimum operating voltage U to the secondary-side plug connector element 3 and the sensor element 5.
  • the sensor element 5 is always in the steady state and is ready for use immediately after integration into the process plant.
  • a switch 7 the power supply unit 6 is also switched on and off.
  • the power supply unit 6 is, for example, a battery, a fuel cell, a solar cell, etc.

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Abstract

The invention relates to an electrochemical sensor (1) having a sensor element (5), a plug connector element (2) on the primary side and a plug connector element (3) on the secondary side, wherein the plug connector element (3) on the secondary side can be connected to the sensor element (5), wherein the plug connector element (2) on the primary side and the plug connector element (3) on the secondary side can be connected to one another by means of a plug connector coupling (4), and wherein the power supply and optionally communication between the plug connector element (2) on the primary side and the sensor element (5) and the plug connector element (3) on the secondary side, respectively, are effected by means of the plug connector coupling (4). So that the sensor is immediately ready for use following a stand-by phase, the plug connector element (2) on the primary side is assigned a power supply unit (16) which supplies the sensor element (5) with a voltage (U) needed to operate the sensor element (5) by means of the plug connector coupling (4).

Description

Beschreibung description
Elektrochemischer SensorElectrochemical sensor
[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Sensor mit einemThe invention relates to an electrochemical sensor with a
Sensorelement, mit einem primärseitigen Steckverbinderelement und einem sekundärseitigen Steckverbinderelement, wobei das sekundärseitige Steckverbinderelement mit dem Sensorelement verbindbar ist, wobei das primärseitige Steckverbinderelement und das sekundärseitige Steckverbinderelement über eine Steckverbinderkupplung miteinander verbindbar sind, und wobei die Energieversorgung und die Kommunikation zwischen dem primärseitigen Steckverbinderelement und dem Sensorelement bzw. dem sekundärseitigem Steckverbinderelement über die Steckverbinderkupplung erfolgt.Sensor element having a primary-side connector element and a secondary-side connector element, wherein the secondary-side connector element is connectable to the sensor element, wherein the primary-side connector element and the secondary-side connector element are connectable via a connector coupling, and wherein the power supply and the communication between the primary-side connector element and the sensor element or the secondary-side connector element via the connector coupling takes place.
[0002] Aus der DE 102 18 606 A1 ist ein potentiometrischer Sensor bekannt geworden, der einen Elementarsensor mit einem digitalen Datenspeicher aufweist, wobei der Datenspeicher fest mit dem Sensor verbunden ist. In dem Datenspeicher sind Prozess- oder Sensordaten gespeichert. Der Sensor kommuniziert über eine Schnittstelle mit einer übergeordneten Einheit, z. B. einem Transmitter oder einem Kabel. Über die Schnittstelle überträgt der Sensor Messsignale, die den pH-Wert oder einen sonstigen Messwert repräsentieren. Weiterhin werden über die Schnittstelle Daten vom dem Datenspeicher gelesen bzw. auf den Datenspeicher geschrieben. Bevorzugt erfolgt über die Schnittstelle auch die Energieversorgung des Sensors.From DE 102 18 606 A1 a potentiometric sensor has become known, which has an elementary sensor with a digital data memory, wherein the data memory is firmly connected to the sensor. The data memory stores process or sensor data. The sensor communicates via an interface with a higher-level unit, eg. As a transmitter or a cable. The sensor transmits measurement signals via the interface, which represent the pH value or another measured value. Furthermore, data is read from the data memory or written to the data memory via the interface. The power supply of the sensor preferably also takes place via the interface.
[0003] Aus der DE 103 13 639 A1 ist ein vergleichbarer elektrochemischerFrom DE 103 13 639 A1 is a comparable electrochemical
Sensor bekannt geworden. Bei dem elektrochemischen Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sauerstoffsensor. Entsprechende Sensoren mit induktiver Schnittstelle werden von der Anmelderin in unterschiedlichen Ausgestaltungen unter der Bezeichnung MEMOSENS oder mit Bezug auf die MEMOSENS-Technologie angeboten und vertrieben.Sensor has become known. The electrochemical sensor is, for example, an oxygen sensor. Corresponding sensors with inductive interface are offered and distributed by the applicant in various embodiments under the name MEMOSENS or with reference to the MEMOSENS technology.
[0004] Je nach Sensortyp dauert es nach einer Inbetriebnahme oder auch im Falle von intermittierenden Messungen - z.B. bei Badge Prozessen - relativ lang, bis der Sensor einen eingeschwungenen, stabilen Zustand erreicht. Bei einem ISFET-Sensor, wie er beispielsweise zur pH-Messung eingesetzt wird, liegt die Einschwingzeit bei ca. 10 Minuten. Bei einem Sauerstoffsensor kann es bis zu einem Tag dauern, bis der eingeschwungene Zustand erreicht ist. In vielen Applikation ist eine derart lange Einschwingzeit natürlich problematisch, da dies im Extremfall bedeutet, dass die Prozessanlage für längere Zeit still nicht betriebsbereit ist.Depending on the type of sensor, it takes after commissioning or in the case of intermittent measurements - eg Badge processes - relatively long, until the sensor has a stable, steady state reached. With an ISFET sensor, such as that used for pH measurement, the settling time is approximately 10 minutes. With an oxygen sensor, it can take up to a day for the steady state to be reached. In many applications, such a long settling time is naturally problematic, since in extreme cases this means that the process plant is not ready for use for a long time.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor so auszugestalten, dass er nach der Inbetriebnahme unverzüglich betriebsbereit ist.The invention has for its object to design a sensor so that it is ready for use immediately after startup.
[0006][0006]
[0007] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem primärseitigenThe object is achieved in that the primary-side
Steckverbinder-element eine Energieversorgungseinheit zugeordnet ist, die das Sensor-element über die Steckverbinderkupplung mit einer Betriebsspannung versorgt. Diese Betriebsspannung ist bevorzugt so ausgelegt, dass der elektrochemische Sensor bei einer Erst- oder WiederInbetriebnahme oder auch beim intermittierenden Betrieb nach einer Stand-by Phase verzögerungsfrei messbereit ist. Im Falle eines ISFET-Sensors entspricht diese Betriebsspannung der Polarisationsspannung des ISFETs.Connector element is assigned a power supply unit, which supplies the sensor element via the connector coupling with an operating voltage. This operating voltage is preferably designed so that the electrochemical sensor is ready to delay in a first-time or re-commissioning or intermittent operation after a stand-by phase. In the case of an ISFET sensor, this operating voltage corresponds to the polarization voltage of the ISFET.
[0008] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Sensors handelt es sich im Falle der Lagerung des Sensorelements bei dem primärseitigen Steckverbinder-element um einen Adapter, der während der Lagerung des Sensorelements auf das sekundärseitige Steckverbinderelement aufgesteckt ist und das Sensorelement mit der erforderlichen Mindest-Betriebsspannung versorgt. Bevorzugt handelt es sich um einen Steckadapter, der mit demselben mechanischenAccording to an advantageous embodiment of the sensor is in the case of storage of the sensor element in the primary-side connector element to an adapter which is plugged during storage of the sensor element on the secondary-side connector element and supplies the sensor element with the required minimum operating voltage , Preferably, it is a plug-in adapter, with the same mechanical
Verbindungsmechanismus, z.B. einem Bajonettverschluß, ausgestattet ist wie das üblicherweise mit dem sekundärseitigen Steckverbinderelement verbundene primärseitige Steckverbinderelement.Link mechanism, e.g. a bayonet lock, is equipped as the primary-side connector element commonly connected to the secondary-side connector element.
[0009] Weiterhin wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des elektro-chemischen Sensors vorgeschlagen, dass für den Fall, dass der elektro-chemische Sensor intermittierend betrieben wird, die Energieversorgungseinheit so ausgestaltet ist, dass sie zu- und abschaltbar ist, und dass die Energieversorgungseinheit im Stand-by Zustand aktiviert ist und die Mindest-Betriebsspannung für das Sensorelement zur Verfügung stellt und dass die Energieversorgungseinheit im Normalbetrieb des elektro-chemischen Sensors deaktiviert ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Energieversorgungseinheit ein Energiespeicher zugeordnet ist, der so ausgestaltet ist, dass er sich im Normalbetrieb des elektrochemischen Sensors auflädt.Furthermore, it is proposed according to an advantageous development of the electro-chemical sensor, that in the event that the electro-chemical sensor is operated intermittently, the Power supply unit is configured so that it can be switched on and off, and that the power supply unit is activated in the standby state and provides the minimum operating voltage for the sensor element available and that the power supply unit is deactivated during normal operation of the electro-chemical sensor. It is preferably provided that the energy supply unit is associated with an energy store, which is designed so that it charges during normal operation of the electrochemical sensor.
[0010] Obwohl beispielsweise bei pH-Sensoren bevorzugt alsAlthough preferred for example in pH sensors as
Steckverbinder-kupplung eine galvanische getrennte, insbesondere eine induktive Schnittstelle zum Einsatz kommt, kann es sich bei der Steckverbinder-kupplung auch um eine galvanische Schnittstelle handeln. Als kontaktlose Schnittstelle kann selbstverständlich auch eine optisch oder eine kapazitiv koppelnde Schnittstelle vorgesehen sein.Connector coupling is a galvanically isolated, in particular an inductive interface is used, it can also be a galvanic interface in the connector coupling. As a contactless interface, of course, an optically or capacitively coupling interface can be provided.
[0011] Wie bereits erwähnt handelt es sich bei dem elektrochemischen Sensor um einen pH-Sensor entweder mit einer Glaselektrode oder mit einer ISFET-Elektrode oder um einen Sensor zur Bestimmung einer chemischen Substanz. Bei der zu detektierenden Substanz kann es sich z.B. um eine beliebige in einer Flüssigkeit gelöste Substanz handeln. Beispielsweise wird eine Konzentration von Sauerstoff, Stickstoff oder Chlor gemessen.As already mentioned, the electrochemical sensor is a pH sensor either with a glass electrode or with an ISFET electrode or a sensor for determining a chemical substance. The substance to be detected may be e.g. to be any substance dissolved in a liquid. For example, a concentration of oxygen, nitrogen or chlorine is measured.
[0012] Weiterhin wird gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensors vorgeschlagen, dass es sich bei der Energieversorgungseinheit um eine Batterie, eine Solarzelle oder eine Brennstoffzelle handelt.Furthermore, it is proposed according to a development of the electrochemical sensor according to the invention, that it is the power supply unit is a battery, a solar cell or a fuel cell.
[0013] Weiterhin ist vorgesehen, dass der elektrochemische Sensor über eine Verbindungsleitung und/oder über Funk mit einem Messumformer verbunden ist, wobei der Messumformer ggf. mit einer übergeordneten Leitwarte über eine Verbindungsleitung und/oder über Funk kommuniziert.It is further provided that the electrochemical sensor is connected via a connecting line and / or by radio with a transmitter, wherein the transmitter communicates with a parent control room possibly via a connecting line and / or via radio.
[0014] Die Kommunikation des elektrochemischen Sensors mit der übergeordneten Leitwarte erfolgt entweder über eine Verbindungsleitung und/oder über Funk. Die Kommunikation basiert auf einem der Protokolle, die in der Prozessautomatisierung standardmäßig verwendet werden, z.B. Profibus PA, Fieldbus Foundation, usw.The communication of the electrochemical sensor with the parent control room is carried out either via a connecting line and / or via radio. The communication is based on one of the protocols which are used by default in process automation, eg Profibus PA, Fieldbus Foundation, etc.
[0015] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
Fig. 1 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensors, die für den intermittierenden Messbetrieb einsetzbar ist, und Fig. 2: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steckadapters. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensors 1. Diese Ausgestaltung kommt bevorzugt beim intermittierenden Messbetrieb zum Einsatz. Dargestellt sind in der Fig. 1 nur wenige Komponenten, die zur Daten- und Energieübertragung zwischen dem primärseitigen Steckverbinderelement 2 und dem sekundärseitigen Steckverbinderelement 3 erforderlich sind. Für ausführliche Information hierzu wird auf die beiden in der Beschreibungseinleitung zitierten Schriften des Standes der Technik oder auf den MEMOSENS der Anmelderin verwiesen.1 shows an embodiment of the electrochemical sensor according to the invention, which can be used for the intermittent measuring operation, and FIG. 2 shows an embodiment of the plug-in adapter according to the invention. 1 shows a preferred embodiment of the electrochemical sensor 1 according to the invention. This embodiment is preferably used in intermittent measuring operation. Shown in FIG. 1 are only a few components which are required for data and energy transmission between the primary-side connector element 2 and the secondary-side connector element 3. For detailed information on this, reference is made to the two cited in the introduction to the writings of the prior art or to the MEMOSENS the Applicant.
[0016] Der elektrochemische Sensor 1 besteht - wie bereits mehr erwähnt - aus einem primärseitigen Steckverbinderelement 2 und einem sekundärseitigen Steckverbinderelement 3. Das sekundärseitigen Steckverbinderelement 3 ist mit dem Sensorelement 5 verbindbar. Bei dem Sensorelement 5 handelt es sich beispielsweise um eine pH-Glaselektrode oder um eine pH-ISFET-Elektrode. Das primärseitige Steckverbinderelement 2 und das sekundär-seitige Steckverbinderelement 3 sind über eine Steckverbinderkupplung 4 miteinander verbunden. Die mechanische Verbindung der beiden Komponenten 2, 3 erfolgt beispielsweise über einen Bajonett-Verschluss, wie er beim MEMOSENS der Anmelderin verwendet wird.The electrochemical sensor 1 is - as already mentioned - from a primary-side connector element 2 and a secondary-side connector element 3. The secondary-side connector element 3 is connectable to the sensor element 5. The sensor element 5 is, for example, a pH glass electrode or a pH-ISFET electrode. The primary-side connector element 2 and the secondary-side connector element 3 are connected to each other via a connector coupling 4. The mechanical connection of the two components 2, 3 takes place for example via a bayonet closure, as used in the applicant's MEMOSENS.
[0017] Über die induktiv koppelnde Schnittstelle 4 erfolgt die Energie- undAbout the inductively coupling interface 4, the energy and
Datenübertragung im gezeigten Beispiel kontaktlos. Selbstverständlich kann die Kopplung auch kapazitiv oder optisch ausgestaltet sein. Ebenso ist erfindungsgemäß eine galvanische Schnittstelle einsetzbar. Über diese Steckverbinderkupplung 4 bzw. Schnittstelle erfolgen die Energieversorgung und der Datenaustausch zwischen dem primärseitigem Steckverbinder-element 2 und dem sekundärseitigem Steckverbinderelement 3, das mit dem Sensorelement 5 verbunden ist.Data transmission in the example shown contactless. Of course, the coupling can also be configured capacitively or optically. Likewise, according to the invention, a galvanic interface can be used. Through this connector coupling 4 or interface, the power supply and the data exchange between the primary-side Connector element 2 and the secondary-side connector element 3, which is connected to the sensor element 5.
[0018] Beim intermittierenden Betrieb in der Stand-by Phase wird das sekundär-seitige Steckverbinderelement 3 mit dem Sensorelement 5 über die Schnittstelle 4 mit der notwendigen Betriebsspannung versorgt. Im Falle eines ISFET-Sensors handelt es sich bei der zur Verfügung gestellten Betriebsspannung U um die sog. Polarisationsspannung. Sobald der elektrochemische Sensor 1 wieder aktiviert wird und Messwerte bereitstellen soll, wird die Energieversorgungseinheit 6 deaktiviert. Die Zu- und Abschaltung der Energieversorgungseinheit 6 erfolgt über den Schalter 7.When intermittent operation in the stand-by phase, the secondary-side connector element 3 is supplied with the sensor element 5 via the interface 4 with the necessary operating voltage. In the case of an ISFET sensor, the operating voltage U provided is the so-called polarization voltage. As soon as the electrochemical sensor 1 is activated again and should provide measured values, the energy supply unit 6 is deactivated. The connection and disconnection of the power supply unit 6 via the switch. 7
[0019] Der intermittierende Betrieb des elektrochemischen Sensors 1 wird über die Verbindungsleitung 9 bzw. das Kabel 9 gesteuert, die bzw. das den Sensor 1 mit einem Messumformer 11 verbindet. Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, kann die Datenübertragung zwischen dem Sensor 1 und dem Messumformer 11 auch per Funk erfolgen. Über die Verbindungsleitung 13 oder über Funkt 14 ist der Messumformer 11 weiterhin mit einer übergeordneten Leitwarte 12 verbunden.The intermittent operation of the electrochemical sensor 1 is controlled via the connecting line 9 or the cable 9, which connects the sensor 1 with a transmitter 11. As shown schematically in FIG. 1, the data transmission between the sensor 1 and the transmitter 11 can also be carried out by radio. Via the connecting line 13 or via radio 14 of the transmitter 11 is further connected to a parent control room 12.
[0020] Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Steckadapter 18, der verwendet wird, wenn das intelligente Sensorelement 5 mit gekoppeltem sekundärseitigem Steckverbinderelement 3 nicht in eine Prozessanlage eingebunden, sondern gelagert ist. Der Steckadapter 18 hat ebenfalls eine zugeordnete Energieversorgungseinheit 6, die dem sekundärseitigen Steckverbinder-element 3 und dem Sensorelement 5 die Mindest-Betriebsspannung U zur Verfügung stellt. Hierdurch befindet sich das Sensorelement 5 jederzeit im eingeschwungenen Zustand und ist unmittelbar nach der Einbindung in die Prozessanlage betriebsbereit. Über einen Schalter 7 ist die Energieversor-gungseinheit 6 gleichfalls zu- und abschaltbar. Bei der Energieversorgungs-einheit 6 handelt es sich beispielsweise um eine Batterie, eine Brennstoffzelle, eine Solarzelle, usw.Fig. 2 shows the plug-in adapter 18 according to the invention, which is used when the smart sensor element 5 is not coupled with coupled secondary-side connector element 3 in a process plant, but is stored. The plug-in adapter 18 also has an associated power supply unit 6, which provides the minimum operating voltage U to the secondary-side plug connector element 3 and the sensor element 5. As a result, the sensor element 5 is always in the steady state and is ready for use immediately after integration into the process plant. About a switch 7, the power supply unit 6 is also switched on and off. The power supply unit 6 is, for example, a battery, a fuel cell, a solar cell, etc.
[0021] Bezugszeichenliste elektrochemischer Sensor primärseitiges Steckverbinderelement sekundärseitiges Steckverbinderelement Steckverbinderkupplung / Schnittstelle Sensorelement Energieversorgung Schalter Kommunikationsmodul Verbindungsleitung Funk Messumformer übergeordnete Leitwarte Verbindungsleitung Funk Verbindungsleitung Elektronik Ansteuerung der Schnittstelle Steckadapter Energiespeicher [0021] List of Reference Numerals Electrochemical sensor Primary-side connector element Secondary-side connector element Connector coupling / interface Sensor element Power supply Switch Communication module Connection cable Radio Transmitter higher-level control room Connection cable Radio Connection cable Electronics Interface control Plug-in adapter Energy storage

Claims

Ansprüche claims
1. 1. Elektrochemischer Sensor (1 ) mit einem Sensorelement (5), mit einem primärseitigen Steckverbinderelement (2) und einem sekundärseitigen Steckverbinderelement (3), wobei das sekundärseitige Steckverbinderelement (3) mit dem Sensorelement (5) verbindbar ist, wobei das primärseitige Steckverbinderelement (2) und das sekundärseitige Steckverbinderelement (3) über eine Steckverbinderkupplung (4) miteinander verbindbar sind, und wobei die Energieversorgung und ggf. die Kommunikation zwischen dem sekundärseitigen Steckverbinderelement (3) mit dem Sensorelement (5) und dem primärseitigen Steckverbinderelement (2) über die Steckverbinder-kupplung (4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass dem primärseitigen Steckverbinderelement (2) eine Energieversorgungs-einheit (16) zugeordnet ist, die das Sensorelement (5) über die Steckverbinderkupplung (4) mit einer Mindest-Betriebsspannung (U) versorgt, die so bemessen ist, dass der elektrochemische Sensor (1) nach einer Erst- oder Wieder-Inbetriebnahme oder nach einer Stand-by Phase verzögern ngs-frei messbereit ist.1. An electrochemical sensor (1) having a sensor element (5), with a primary-side connector element (2) and a secondary-side connector element (3), wherein the secondary-side connector element (3) with the sensor element (5) is connectable, the primary-side Connector element (2) and the secondary-side connector element (3) via a connector coupling (4) are connectable to each other, and wherein the power supply and possibly the communication between the secondary-side connector element (3) with the sensor element (5) and the primary-side connector element (2) via the connector coupling (4), characterized in that the primary-side connector element (2) is associated with a power supply unit (16), the sensor element (5) via the connector coupling (4) with a minimum operating voltage (U) which is dimensioned so that the electrochemical sensor (1) after a Erst- or Wiede r Commissioning or delaying after a standby phase is ngs-free ready to measure.
2. 2. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich im Falle der Lagerung des Sensorelements (5) bei dem primärseitige Steckverbinderelement (2) um einen Adapter (18) handelt, der während der Lagerung des Sensorelements (5) auf das sekundärseitige Steckverbinderelement (3) aufgesteckt ist und das Sensorelement (5) mit der erforderlichen Mindest-Betriebsspannung (U) versorgt.2. 2. Electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that it is in the case of storage of the sensor element (5) in the primary-side connector element (2) to an adapter (18) during storage of the sensor element (5) the secondary-side connector element (3) is plugged in and supplies the sensor element (5) with the required minimum operating voltage (U).
3. 3. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der elektrochemische Sensor (1) intermittierend betrieben ist, die Energieversorgungseinheit (6) so ausgestaltet ist, dass sie über ein Schaltelement (7) zu- und abschaltbar ist, und dass die Energieversorgungseinheit (6) im Stand-by Zustand aktiviert ist und die Mindest-Betriebsspannung (U) für das Sensorelement (5) zur Verfügung stellt und dass die Energieversorgungseinheit (6) im Normalbetrieb des elektrochemischen Sensors (1) deaktiviert ist.3. 3. Electrochemical sensor according to claim 1 or 2, characterized in that in the event that the electrochemical sensor (1) is operated intermittently, the power supply unit (6) is designed so that it via a switching element (7) and can be switched off, and that the power supply unit (6) is activated in the standby state and the minimum operating voltage (U) for the sensor element (5) provides and that the power supply unit (6) in the normal operation of the electrochemical sensor (1) is deactivated.
4. 4. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungseinheit (6) ein Energiespeicher (19) zugeordnet ist, der so ausgestaltet ist, dass er sich im Normalbetrieb des elektro-chemischen Sensors (1) auflädt.4. 4. Electrochemical sensor according to claim 1 or 3, characterized in that the energy supply unit (6) is associated with an energy store (19) which is designed such that it charges during normal operation of the electro-chemical sensor (1).
5. 5. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Steckverbinderkupplung (4) bzw. der Schnittstelle um eine galvanische oder um eine galvanische getrennte Schnittstelle handelt.5. 5. Electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that it is in the connector coupling (4) or the interface is a galvanic or a galvanically isolated interface.
6. 6. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elektrochemischen Sensor (1) um einen pH-Sensor mit Glaselektrode oder mit ISFET-Elektrode oder um einen Sensor zur Bestimmung einer chemischen Substanz handelt.6. 6. An electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that it is the electrochemical sensor (1) is a pH sensor with glass electrode or with ISFET electrode or a sensor for the determination of a chemical substance.
7. 7. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Energieversorgungseinheit (6) um eine Batterie, eine Solarzelle oder eine Brennstoffzelle handelt.7. 7. An electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that it is the energy supply unit (6) is a battery, a solar cell or a fuel cell.
8. 8. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrochemische Sensor (1) über eine Verbindungsleitung ( 9) und/oder über Funk (10) mit einem Messumformer (11) verbunden ist, wobei der Messumformer (11) ggf. mit einer übergeordneten Leitwarte (12) über eine Verbindungsleitung (13) und/oder über Funk (14) kommuniziert.8. Electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that the electrochemical sensor (1) via a connecting line (9) and / or via radio (10) with a transmitter (11) is connected, wherein the transmitter (11) if necessary ., communicates with a higher-level control room (12) via a connecting line (13) and / or via radio (14).
9. 9. Elektrochemischer Sensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrochemische Sensor (1) über eine Verbindungsleitung (13) und/oder über Funk (14) mit einer übergeordneten Leitwarte (12) kommuniziert. 9. 9. An electrochemical sensor according to claim 1, characterized in that the electrochemical sensor (1) via a connecting line (13) and / or via radio (14) communicates with a parent control room (12).
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