CH718684B1 - Verfahren zur Herstellung einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-Feldvorrichtung, eine HLK-Feldvorrichtung und ein HLK-System - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung aus einer Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n), das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10); Bereitstellen eines oder mehrerer Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) und Stapeln des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) und des einen oder der mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n), wodurch eine Verbindungsschnittstelle (15A, 25A.1-n) der ersten Art mit einer Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) der zweiten Art von benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) mechanisch verbunden wird.
Description
Sachgebiet der Erfindung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-Feldvorrichtung, eine HLK-Feldvorrichtung und ein HLK-System.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Da die Menschen schätzungsweise 90 % ihrer Zeit in Innenräumen verbringen, sind Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme HLK (engl. „Heating, Ventilating and Air Conditioning“, HVAC) von großer Bedeutung für das tägliche Leben und haben einen großen Einfluss auf die Gesundheit und den Komfort der Menschen. Im Bereich Heizung, Lüftung und Klimatisierung umfassen HLK-Systeme in der Regel ein Fluidtransportsystem, das mit einem Wärmetauscher verbunden ist, der so eingerichtet ist, dass er in der Lage ist, Wärmeenergie mittels eines im Fluidtransportsystem zirkulierenden Fluids an die oder von der zu kontrollierenden Umgebung (nachfolgend als kontrollierte Umgebung bezeichnet) zu übertragen. Um den Strom von Fluid zum/vom Wärmetauscher und damit die Menge der übertragenen Wärmeenergie regulieren zu können, ist der Wärmetauscher über ein oder mehrere angetriebene Elemente wie Ventile und Klappen mit dem Fluidtransportsystem verbunden. Die angetriebenen Elemente werden mechanisch durch HLK-Aktuatoren gesteuert, einschließlich motorisierter HLK-Aktuatoren, die mit dem angetriebenen Element gekoppelt sind. Im HLK-Bereich umfassen Aktuatoren typischerweise einen Elektromotor, der (über ein Getriebe und/oder eine andere mechanische Kopplung) mit dem anzutreibenden Element gekoppelt ist. HLK-Aktuatoren werden von HLK-Steuerungen, insbesondere von einer elektronischen Schaltung, elektrisch gesteuert. Darüber hinaus werden verschiedene Sensoren zur Messung von Umgebungsvariablen wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur, CO2- oder Staubpartikelgehalt verwendet. Darüber hinaus werden HLK-Sensoren verwendet, um Betriebsparameter verschiedener Elemente eines HLK-Systems zu bestimmen, wie etwa die Betätigungsstellung eines angetriebenen Elements oder den Betriebszustand eines HLK-Aktuators.
[0003] HLK-Systeme umfassen in der Regel eine HLK-Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Steuersignale für den Betrieb der HLK-Aktuator(en) zu erzeugen und/oder Signale von den HLK-Sensoren zu verarbeiten. In typischen HLK-Anwendungen erzeugen die HLK-Steuerungen die Steuersignale für die HLK-Aktuatoren nach verschiedenen Steueralgorithmen (z. B. in Bezug auf Differenzdruck, Raumtemperatur, Energiefluss usw.) zum Betätigen der Aktuatoren, etwa um die Öffnung eines Ventils oder einer Klappe zu öffnen und zu schließen, um den Strom von Fluid zu und von dem bzw. den Wärmetauscher(n) zu regulieren.
[0004] Gewisse Steuerfunktionen von HLK-Systemen können von einem Fernserver ausgeführt werden, der von der kontrollierten Umgebung entfernt angeordnet ist, wobei der Fernserver ein Computerprogramm wie ein Gebäudemanagementsystem (engl. „Building Management System“, BSM) zur Steuerung und Überwachung der mechanischen und elektrischen Ausrüstung eines Gebäudes umfasst. Darüber hinaus können gewisse Funktionen, insbesondere die Inbetriebnahme und/oder Konfigurierung von HLK-Systemen, mittels tragbarer Geräte, wie etwa einem mobilen Allzweck-Computer (z. B. einem Smartphone) oder einem speziellen Konfigurationsgerät, durchgeführt werden.
[0005] Zusammenfassend können die Vorrichtungen von HLK-Systemen nach ihrem Standort in Bezug auf die kontrollierte Umgebung in zwei Kategorien eingeteilt werden: Entfernte Vorrichtungen und Feldvorrichtungen. Feldvorrichtungen umfassen Vorrichtungen eines HLK-Systems, die sich innerhalb der kontrollierten Umgebung befinden oder mechanisch, z. B. durch das Fluidtransportsystem, mit der kontrollierten Umgebung verbunden sind. Feldvorrichtungen implementieren eine oder mehrere elektrische und/oder mechanische Funktionen und umfassen - sind aber nicht begrenzt auf - Aktuatoren, Sensoren oder eine Kombination davon.
[0006] Mit der zunehmenden Komplexität von HLK-Systemen steigt auch der Bedarf an einer Vielzahl von Feldvorrichtungen, die verschiedene elektrische und/oder mechanische Funktionen implementieren. Selbst für ein und dieselbe Funktion ist eine Reihe von HLK-Feldvorrichtungen erforderlich, um eine breite Palette von Anwendungsfällen abzudecken, die jeweils durch unterschiedliche Parameter gekennzeichnet sind. Beispielsweise sind für die mechanische Funktion der Betätigung eines Ventils oder einer Klappe verschiedene Varianten einer gewissen Art von HLK-Aktuatoren erforderlich, um einen breiten Bereich von Durchflussregulierung mittels Ventilen unterschiedlicher Größe abzudecken, die unterschiedliche Betätigungskräfte erfordern (z. B. ein Drehmoment von 1 Nm bis zu 160 Nm oder sogar mehr). Außerdem sind verschiedene Varianten von HLK-Aktuatoren erforderlich, um unterschiedliche Stromversorgungen und auch unterschiedliche Betätigungszeiten abzudecken. Ferner führt die Art der kontrollierten Umgebung auch zu unterschiedlichen Anforderungen an die HLK-Feldvorrichtungen. So werden beispielsweise spezielle Varianten von HLK-Feldvorrichtungen benötigt, die für den Einsatz in rauen Umgebungen geeignet sind. Darüber hinaus werden je nach Architektur des HLK-Systems verschiedene Varianten von HLK-Feldvorrichtungen benötigt, um die unterschiedlichen Anforderungen an die Konnektivität abzudecken.
[0007] Die Abdeckung eines so breiten Spektrums mechanischer und elektrischer Funktionen und die Eignung für ein so breites Spektrum von Umgebungen führt zu einer sehr großen Anzahl von Kombinationen von HLK-Feldvorrichtungen, die hergestellt, gewartet und instandgehalten werden müssen. Die Befriedigung einer solchen Nachfrage nach einer breiten Palette von HLK-Feldvorrichtungen ist mit den bekannten Herstellungsverfahren komplex und daher für die Hersteller kostspielig. Neben der aufwendigen und kostspieligen Herstellung ist die Funktion bekannter HLK-Feldvorrichtungen oft nur schwer zu erweitern oder zu verändern, ohne die gesamte HLK-Feldvorrichtung austauschen zu müssen.
[0008] Um der Notwendigkeit Rechnung zu tragen, eine breite Palette von HLK-Geräten in einer großen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen bereitzustellen, ohne für jede mögliche Kombination von Funktionen und/oder Parametern eine spezifische Art von HLK-Feldvorrichtung herstellen zu müssen, wird gemäß EP2902681 B1 ein HLK-Aktuator aus einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock mit einer Verbindungsschnittstelle und einem mit der Verbindungsschnittstelle des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks verbundenen Add-on HLK-Vorrichtungsblock zusammengebaut, wobei der Add-on HLK-Vorrichtungsblock die Funktion des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks erweitert. Gemäß EP2902681 B1 muss jedoch, um eine Funktion bereitzustellen, die weder vom Basis-HLK-Vorrichtungsblock noch vom installierten Add-on HLK-Vorrichtungsblock unterstützt wird, der installierte Add-on HLK-Vorrichtungsblock gegen einen anderen Add-on HLK-Vorrichtungsblock ausgetauscht werden. Dies schränkt die Möglichkeiten zur Erweiterung der Funktion eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks auf die zusätzlichen Funktionen, die ein einzelner Add-on HLK-Vorrichtungsblock bereitstellt, stark ein. In EP2908720B1 wird in Ausführungsformen vorgeschlagen, zur Aufnahme eines zweiten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks eine zweite Verbindungsschnittstelle zum Basis-HLK-Vorrichtungsblock hinzuzufügen. Die bloße Vervielfachung der Anzahl der Verbindungsschnittstellen in EP2902681 B1 ist jedoch einerseits durch den verfügbaren Platz am Gehäuse des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks stark eingeschränkt. Andererseits erfordert die Vervielfachung der Anzahl der Verbindungsschnittstellen eine Verringerung der physischen Abmessungen der Verbindungsschnittstelle, damit der Basis-HLK-Vorrichtungsblock mehr Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke aufnehmen kann, was die strukturelle Steifigkeit/Integrität der zusammengebauten HLK-Feldvorrichtung schwächt. Außerdem hat der direkte Anschluss aller Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke an den Basis-HLK-Vorrichtungsblock den Nachteil, dass bei einem Austausch des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks alle Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke abgekoppelt werden müssen.
Zusammenfassung der Erfindung
[0009] Ein Ziel der hier offengelegten Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von HLK-Geräten bereitzustellen, das - zumindest teilweise - die Nachteile bekannter Verfahren zur Herstellung von HLK-Feldvorrichtungen behebt.
[0010] Das oben identifizierte Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen einer HLK-Feldvorrichtung aus einer Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken angegangen, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks; b) Bereitstellen eines oder mehrerer Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke; und c) Stapeln des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks und des einen oder der mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke.
[0011] Der gemäß Schritt a) des Verfahrens zum Herstellen einer HLK-Feldvorrichtung bereitgestellte Basis-HLK-Vorrichtungsblock umfasst: ein Gehäuse; einen Elektromotor und/oder einen Sensor; eine Verbindungsschnittstelle; und eine elektronische Schaltung, die mit dem Elektromotor und/oder dem Sensor verbunden ist. Der Elektromotor ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und dazu eingerichtet, ein angetriebenes Element anzutreiben, wenn die HLK-Feldvorrichtung installiert ist. Der Sensor des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks ist dazu konfiguriert, einen Parameter des HLK-Systems zu messen, insbesondere einen Umgebungsparameter, wie etwa Temperatur, Feuchtigkeit, Feinstaub (PM) und/oder CO2-Pegel einer Umgebung, die durch das HLK-System gesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich ist der Sensor des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks bereitgestellt, um Betriebsparameter verschiedener Komponenten des HLK-Systems zu messen, wie beispielsweise eine Betätigungsstellung des angetriebenen Elements und/oder den Betriebszustand der HLK-Feldvorrichtung und/oder andere Parameter des HLK-Systems, wie etwa eine Durchflussrate oder ein Differenzdruck an Stellen einer Flüssigkeit durch ein Fluidtransportsystem. Die Verbindungsschnittstelle des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks ist von einer ersten Art und insbesondere an einer Außenfläche des Gehäuses angeordnet. Je nach der spezifischen Ausführungsform ist die elektronische Schaltung des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks entweder mit dem Elektromotor und/oder mit dem Sensor verbunden. Verbunden mit dem Elektromotor ist die elektronische Schaltung dazu konfiguriert, den Elektromotor zum Implementieren einer oder mehrerer HLK-Steuerfunktionen zu steuern. Verbunden mit dem Sensor ist die elektronische Schaltung dazu konfiguriert, Signale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, die für den/die gemessenen Parameter des HLK-Systems repräsentativ sind.
[0012] Der eine oder die mehreren gemäß Schritt b) des Verfahrens zum Herstellen einer HLK-Feldvorrichtung bereitgestellten Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke umfassen jeweils ein Gehäuse und eine Verbindungsschnittstelle der ersten Art und eine Verbindungsschnittstelle einer zweiten Art. Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann das Gehäuse, muss aber nicht, alle Teile des jeweiligen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks umschließen. Die Verbindungsschnittstellen der ersten Art und die Verbindungsschnittstelle(n) der zweiten Art des oder der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke sind so konfiguriert, dass sie mechanisch miteinander verbindbar sind. Insbesondere sind die Form und die Abmessungen der Verbindungsschnittstellen der ersten Art und der zweiten Art derart, dass eine mechanische Verbindung mit der anderen ermöglicht wird.
[0013] Nachdem der Basis-HLK-Vorrichtungsblock und der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke, die für die erforderlichen HLK-Funktionen erforderlich sind, bereitgestellt sind, werden in einem Schritt c) des Verfahrens zum Herstellen einer HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Basis-HLK-Vorrichtungsblock und der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke gestapelt. Je nach Anordnung der Verbindungsschnittstellen an den jeweiligen Gehäusen werden die HLK-Vorrichtungsblöcke übereinander, nebeneinander oder in einer Kombination davon gestapelt.
[0014] Beim Stapeln wird die Verbindungsschnittstelle der ersten Art mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle der zweiten Art benachbarter HLK-Vorrichtungsblöcke verbunden.
[0015] Die Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung durch Stapeln gemäß dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhaft, da eigenständige Funktionen eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (d. h. die Funktionen, die von einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock unabhängig von einem oder mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken bereitgestellt werden) durch Funktionen, die von einem oder mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken bereitgestellt werden, frei erweitert werden können, ohne dass die Anzahl der Verbindungsschnittstellen, die direkt vom Basis-HLK-Vorrichtungsblock aufgenommen werden können, Einschränkungen unterliegt. Durch das Bereitstellen der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke mit Verbindungsschnittstellen erster und zweiter Art können die Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke direkt auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock oder auf einen Add-on HLK-Vorrichtungsblock gestapelt werden. Durch das Bereitstellen der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke mit Verbindungsschnittstellen erster und zweiter Art erweitert jeder Add-on HLK-Vorrichtungsblock die Möglichkeit, einen weiteren Add-on HLK-Vorrichtungsblock zu stapeln, wobei die Verbindungsschnittstelle erster Art dem Verbinden des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks dient, während die Verbindungsschnittstelle zweiter Art der Aufnahme eines weiteren HLK-Vorrichtungsblocks dient. Daher gibt es praktisch keine Begrenzung für die Anzahl von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock zum Bilden einer HLK-Feldvorrichtung gestapelt werden können. Durch die Aufhebung der Begrenzung der Anzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock kombiniert werden können, wie dies bei Verfahren des Standes der Technik bzw. HLK-Feldvorrichtungen des Standes der Technik der Fall ist, kann die Komplexität jedes einzelnen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks reduziert werden, so dass für jede spezifische HLK-Funktion ein eigener Add-on HLK-Vorrichtungsblock bereitgestellt werden kann. Dies wiederum ermöglicht ein höheres Maß an Wiederverwendung von HLK-Vorrichtungsblöcken zwischen verschiedenen HLK-Feldvorrichtungen, was die Herstellungs- und Wartungskosten senkt und die Flexibilität bei der Bereitstellung neuer Funktionen erhöht.
[0016] Durch die Aufhebung der Begrenzung der Anzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock kombiniert werden können, wie dies bei Verfahren des Standes der Technik bzw. HLK-Feldvorrichtungen des Standes der Technik der Fall ist, müssen keine Kompromisse in Bezug auf die von einer HLK-Feldvorrichtung bereitgestellte Funktion eingegangen werden. Mit anderen Worten, das Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bzw. der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhaft, da die Flexibilität, so viele Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke wie nötig bereitzustellen, sicherstellt, dass die HLK-Feldvorrichtung mit so vielen Funktionen wie erforderlich, aber nicht mehr als nötig ausgestattet wird.
[0017] Ein weiterer Vorteil des Verfahrens bzw. der HLK-Feldvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist, dass, da eine unbegrenzte Anzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken unter Verwendung einer einzigen Verbindungsschnittstelle und nur eines Paars von Verbindungsschnittstellen am Basis-HLK-Vorrichtungsblock bzw. an den Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken kombiniert werden kann, der für die Verbindungsschnittstellen zur Verfügung stehende Platz nicht durch eine Erhöhung der Anzahl der Add-on Vorrichtungsblöcken reduziert wird - wie es bei Lösungen des Stands der Technik der Fall wäre. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Wesentlichen ganze Seiten (z. B. Ober- und Unterseite) des Gehäuses der HLK-Vorrichtungsblöcke von den Verbindungsschnittstellen eingenommen, was eine starre mechanische Verbindung zwischen den HLK-Vorrichtungsblöcken nach dem Stapeln ermöglicht und eine robustes HLK-Feldvorrichtung ergibt, während die Anzahl der stapelbaren HLK-Vorrichtungsblöcke offen bleibt.
[0018] Gemäß den hier offengelegten Ausführungsformen umfassen die Verbindungsschnittstellen der ersten Art eine mechanische Schnittstelle einer ersten Art und die Verbindungsschnittstelle(n) der zweiten Art eine mechanische Schnittstelle(n) einer zweiten Art. Die mechanische(n) Schnittstelle(n) der ersten Art und die mechanische(n) Schnittstelle(n) der zweiten Art sind so konfiguriert, dass sie benachbarte HLK-Vorrichtungsblöcke aneinander ausrichten, wenn die HLK-Vorrichtungsblöcke gestapelt werden. Zur besseren Ausrichtung verjüngen sich gemäß Ausführungsformen die mechanischen Schnittstellen an ihren Außenflächen.
[0019] Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die mechanischen Schnittstellen der ersten Art eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, die auf einer ersten Seite des Gehäuses des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet ist, und die mechanischen Schnittstellen der zweiten Art umfassen einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, der auf einer zweiten Seite des Gehäuses des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet ist. Alternativ umfassen gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die mechanischen Schnittstellen der ersten Art einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, der auf einer ersten Seite des Gehäuses des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet ist, und die mechanischen Schnittstellen der zweiten Art umfassen eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, die auf einer zweiten Seite des Gehäuses des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet ist.
[0020] Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen sind die mechanischen Schnittstellen der ersten Art und die mechanischen Schnittstellen der zweiten Art so konfiguriert, dass sie durch eine Schnittstellenpassung auf den gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken ineinandergreifen, um dadurch die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken fest aneinander zu befestigen. Der hier verwendete Begriff „fest aneinander befestigen“ bezieht sich auf eine solche Befestigung, dass eine Lösekraft erforderlich ist, um die fest verbundenen HLK-Vorrichtungsblöcke zu trennen, wobei die Lösekraft die Kräfte übersteigt, die bei normalem Betrieb der HLK-Feldvorrichtung auf die HLK-Vorrichtungsblöcke einwirken, und/oder die Lösekraft in einer anderen Richtung bzw. Art und Weise wirkt als die Kräfte, die bei normalem Betrieb der HLK-Feldvorrichtung auf die HLK-Vorrichtungsblöcke einwirken.
[0021] Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst das Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung ferner den Schritt des Bereitstellens eines Klebstoffs und/oder Befestigungsmittels an den mechanischen Schnittstellen, um die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken nach dem Stapeln fest aneinander zu befestigen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die Befestigungsmittel Riegel, Schrauben oder Bolzen zum mechanischen Verbinden der benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcke. Alternativ oder zusätzlich werden die HLK-Vorrichtungsblöcke nach dem Stapeln zusammengeschweißt, insbesondere durch Ultraschallschweißen oder Laserschweißen.
[0022] Gemäß den spezifischen Anforderungen an die HLK-Feldvorrichtung wird an den Verbindungsschnittstellen ein Dichtmittel bereitgestellt, um die HLK-Vorrichtungsblöcke gegen Feuchtigkeit, Staub oder andere Verschmutzungsquellen abzudichten.
[0023] Es ist ein Ziel weiterer hier offengelegter Ausführungsformen, eine HLK-Feldvorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bereitzustellen, das die Erweiterung der Funktionalitäten des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks um elektrische Funktionen ermöglicht, die von einem Add-on HLK-Vorrichtungsblock bereitgestellt werden, der eine elektronische Schaltung umfasst. Diesem weiteren Ziel wird dadurch Rechnung getragen, dass die Verbindungsschnittstelle der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks und die Verbindungsschnittstelle(n) der zweiten Art des/der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke elektrische Schnittstellen umfassen, die elektrisch mit der jeweiligen elektronischen Schaltung verbunden und dazu konfiguriert sind, elektrisch miteinander verbunden werden zu können.
[0024] Es ist ein Ziel weiterer hier offengelegter Ausführungsformen, eine HLK-Feldvorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bereitzustellen, das die Erweiterung der Funktionalitäten des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks um elektrische Funktionen ermöglicht, die von einer beliebigen Anzahl von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken bereitgestellt werden, die eine elektronische Schaltung umfassen. Dieses weitere Ziel wird dadurch erreicht, dass die flexible Erweiterung durch Fähigkeiten von Add-on Vorrichtungsblöcken die flexible Erweiterung durch HLK-Vorrichtungsblöcke, die eine elektronische Schaltung umfassen, erweitert wird. Diesem weiteren Ziel wird insbesondere dadurch Rechnung getragen, dass die Verbindungsschnittstellen jeweils eine elektrische Schnittstelle umfassen, die mit der jeweiligen elektronischen Schaltung elektrisch verbunden ist, wobei die Verbindungsschnittstellen so konfiguriert sind, dass sie elektrisch miteinander verbunden werden können. Mit anderen Worten, die Verbindungsschnittstelle der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks und beide Verbindungsschnittstellen der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke umfassen sämtlich elektrische Schnittstellen. Gemäß den hierin offenbarten Ausführungsformen umfasst das Stapeln der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken ferner das elektrische Verbinden der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken miteinander über die elektrischen Schnittstellen benachbarter HLK-Vorrichtungsblöcke, um die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie zwischen HLK-Vorrichtungsblöcken der HLK-Feldvorrichtung zu ermöglichen. Die elektrischen Schnittstellen der HLK-Vorrichtungsblöcke sind so konfiguriert, dass sie Daten und/oder elektrische Energie zwischen den elektrischen Schnittstellen der ersten Art und den elektrischen Schnittstellen der zweiten Art weiterleiten, wodurch die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie nicht nur zwischen benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken, sondern zwischen allen HLK-Vorrichtungsblöcken der HLK-Feldvorrichtung ermöglicht wird. Mit anderen Worten, Daten und/oder elektrische Energie werden von den HLK-Vorrichtungsblöcken weitergeleitet.
[0025] Ausführungsformen, bei denen die HLK-Vorrichtungsblöcke sowohl mechanische als auch elektrische Verbindungsschnittstellen umfassen, sind besonders vorteilhaft, da sowohl die mechanische als auch die elektrische Funktion des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks durch mechanische und/oder elektrische Funktionen, die von einem oder mehrerenAdd-on HLK-Vorrichtungsblöcken bereitgestellt werden, frei erweitert werden kann, ohne dass die Anzahl der Verbindungsschnittstellen, die direkt vom Basis-HLK-Vorrichtungsblock aufgenommen werden können, eine Einschränkung darstellt. Durch das Bereitstellen der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke mit mechanischen und elektrischen Verbindungsschnittstellen erster und zweiter Art, unabhängig davon, ob ein Add-on HLK-Vorrichtungsblock mechanische und/oder elektrische Funktionen umfasst, kann der Add-on HLK-Vorrichtungsblock direkt auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock oder auf einen Add-on HLK-Vorrichtungsblock gestapelt werden. Durch das Bereitstellen der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke mit mechanischen und elektrischen Verbindungsschnittstellen sowohl der ersten als auch der zweiten Art erweitert jeder Add-on HLK-Vorrichtungsblock die Möglichkeit, einen weiteren Add-on HLK-Vorrichtungsblock zu stapeln, unabhängig davon, ob ein Add-on HLK-Vorrichtungsblock mechanische und/oder elektrische Funktionen umfasst, wobei die Verbindungsschnittstelle der ersten Art dem Zweck dient, den Add-on HLK-Vorrichtungsblock anzuschließen, während die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art dem Zweck dient, einen weiteren HLK-Vorrichtungsblock aufzunehmen. Dadurch gibt es praktisch keine Begrenzung für die Anzahl von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock zum Bilden einer HLK-Feldvorrichtung gestapelt werden können. Durch die Aufhebung der Begrenzung der Anzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock kombiniert werden können, wie dies bei Verfahren des Standes der Technik bzw. HLK-Feldvorrichtungen des Standes der Technik der Fall ist, kann die Komplexität jedes einzelnen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks reduziert werden, so dass für jede spezifische HLK-Funktion, sei es eine mechanische und/oder elektrische Funktion, ein eigener Add-on HLK-Vorrichtungsblock bereitgestellt werden kann. Dies wiederum ermöglicht ein höheres Maß an Wiederverwendung von HLK-Vorrichtungsblöcken zwischen verschiedenen HLK-Feldvorrichtungen, was die Herstellungs- und Wartungskosten senkt und die Flexibilität bei der Bereitstellung neuer mechanischer und/oder elektrischer Funktionen erhöht.
[0026] Durch die Aufhebung der Begrenzung der Anzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken, die mit einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock kombiniert werden können, wie dies bei Verfahren des Standes der Technik bzw. HLK-Feldvorrichtungen des Standes der Technik der Fall ist, müssen keine Kompromisse in Bezug auf die mechanische und/oder elektrische Funktion einer HLK-Feldvorrichtung eingegangen werden. Mit anderen Worten, das Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bzw. der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhaft, da die Flexibilität, so viele HLK-Vorrichtungsblöcke wie nötig bereitzustellen, sicherstellt, dass so viele mechanische und/oder elektrische Funktionen wie nötig in die HLK-Feldvorrichtung einbezogen werden, aber nicht mehr als nötig.
[0027] Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen der Verbindungsschnittstellen der ersten Art einen elektrischen Verbinder einer ersten Art, der an einer ersten Seite des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet ist, während die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen der Verbindungsschnittstellen der zweiten Art einen elektrischen Verbinder einer zweiten Art umfassen, der an einer zweiten Seite des (der) jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (HLK-Vorrichtungsblöcke) angeordnet ist, insbesondere an einer zweiten Seite des Gehäuses, die der ersten Seite gegenüberliegt.
[0028] Es ist ein Ziel weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, eine „Plug-and-Play“-Herstellung/Montage von HLK-Vorrichtungsblöcken zu einer HLK-Feldvorrichtung zu ermöglichen. Dieses weitere Ziel wird gemäß der vorliegenden Offenbarung durch die Implementierung eines Austauschs von Konfigurationsdaten zwischen den HLK-Vorrichtungsblöcken erreicht. Konfigurationsdaten werden in der elektronischen Schaltung eines ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken gespeichert, während seine elektronische Schaltung dazu konfiguriert ist, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken zu übertragen. Darüber hinaus ist die elektronische Schaltung eines zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken, der sich vom ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken unterscheidet, dazu konfiguriert, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle des zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken zu empfangen. Das Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst den Schritt, Konfigurationsdaten des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken an den zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken zu übertragen, sobald die HLK-Feldvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich sind die HLK-Vorrichtungsblöcke so konfiguriert, dass sie Konfigurationsdaten austauschen, wenn die HLK-Vorrichtungsblöcke gestapelt werden.
[0029] Der Austausch von Konfigurationsdaten zwischen den HLK-Vorrichtungsblöcken ist vorteilhaft, da so die HLK-Vorrichtungsblöcke einer HLK-Feldvorrichtung automatisch konfiguriert werden können. Bei HLK-Feldvorrichtungen, die mehr als zwei HLK-Vorrichtungsblöcke umfassen, können die Konfigurationsdaten eines HLK-Vorrichtungsblocks auch auf nicht direkt benachbarte HLK-Vorrichtungsblöcke übertragen werden, indem sie schrittweise zwischen benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken weitergegeben werden. Gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen erfolgt die Übertragung bzw. der Empfang von Konfigurationsdaten reziprok, d. h. jeder HLK-Vorrichtungsblock ist so konfiguriert, dass er Konfigurationsdaten sowohl senden als auch empfangen kann.
[0030] Es ist ein Ziel weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, eine HLK-Feldvorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bereitzustellen, das eine flexible Versorgung der HLK-Feldvorrichtung mit elektrischer Energie und/oder eine flexible Konfiguration der HLK-Feldvorrichtung ermöglicht. Diesem weiteren Ziel wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dadurch Rechnung getragen, dass - zusätzlich zu den HLK-Vorrichtungsblöcken, die elektrische Schnittstellen umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie elektrisch miteinander verbunden werden können - eine externe elektrische Schnittstelle zu mindestens einem der HLK-Vorrichtungsblöcke bereitgestellt ist. Die externe elektrische Schnittstelle ist elektrisch mit der elektronischen Schaltung des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke verbunden. Die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken der HLK-Feldvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie über die externe elektrische Schnittstelle des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke über ihre jeweiligen elektrischen Schnittstellen mit Strom versorgt werden. Solche Ausführungsformen sind vorteilhaft, da sie es ermöglichen, die gesamte HLK-Feldvorrichtung über eine einzige Schnittstelle mit elektrischer Energie zu versorgen, nämlich die externe elektrische Schnittstelle von mindestens einem der HLK-Vorrichtungsblöcke.
[0031] Alternativ oder zusätzlich können die HLK-Vorrichtungsblöcke einer HLK-Feldvorrichtung über die eine oder die mehreren externen elektrischen Schnittstellen eines beliebigen der HLK-Vorrichtungsblöcke konfiguriert werden. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind die eine oder die mehreren externen elektrischen Schnittstellen der HLK-Vorrichtungsblöcke identisch oder zumindest kompatibel mit einem gewissen elektrischen Verbinder einer Konfigurationsvorrichtung, was eine flexible Konfiguration jedes der HLK-Vorrichtungsblöcke oder der gesamten HLK-Feldvorrichtung über die externe elektrische Schnittstelle eines beliebigen HLK-Vorrichtungsblocks ermöglicht.
[0032] Gemäß weiteren Ausführungsformen umfassen ein oder mehrere der HLK-Vorrichtungsblöcke der HLK-Feldvorrichtung zwei oder mehr externe elektrische Schnittstellen, wobei die zwei oder mehr externen elektrischen Schnittstellen so konfiguriert sind, dass sie die Verkettung mehrerer HLK-Feldvorrichtungen ermöglichen. Insbesondere sind die zwei oder mehr externen elektrischen Schnittstellen so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen sowohl kommunikativ als auch energetisch verbinden, indem sie eine „Power-over-Data-Line“-Verbindung nutzen, um etwa Datenkommunikation zwischen der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen zu ermöglichen und/oder die Versorgung jedes der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen mit elektrischer Energie von einer Energiequelle zu ermöglichen, die mit einem beliebigen der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform sind die externen elektrischen Schnittstellen mit einem Schutz gegen elektromagnetische Störungen, Staub und/oder Wasser bereitgestellt.
[0033] Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen umfassen der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke eine oder mehrere Funktionserweiterungsvorrichtungen, die aus der Liste ausgewählt sind, die folgende Elemente umfasst: – eine Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) zum Bereitstellen von Rechenleistung für die HLK-Feldvorrichtung; – eine mechanische Leistungsvorrichtung, wie etwa ein Getriebe; – eine Steuervorrichtung, die HLK-Steuerfunktionen wie eine proportionale Steuerung (P), eine proportional-integrale Steuerung (PI), eine proportional-integralableitende Steuerung (PID), eine integrale Steuerung (I) und/oder eine auf einem neuronalen Netz basierende Steuerung implementiert; – eine Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Funkkommunikationsvorrichtung zum Bereitstellen von Kommunikationsfunktionen für die HLK-Feldvorrichtung. Insbesondere umfasst die Kommunikationsvorrichtung eines oder mehrere der folgenden Elemente: – eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle (wie eine Ethernet-, insbesondere eine „Power over Ethernet“-(PoE)-, „Single Pair Ethernet“-(SPE)-, eine BUS-, insbesondere eine MP-Bus-, BACnet-, KNX- oder Modbus-Schnittstelle); – eine „Wide Area Network“-Kommunikationsschaltung (wie etwa eine GSM-, LTE-, 3G-, 4G- oder 5G-Mobilkommunikationsschaltung); – ein „Low Power Wide Area Network“ (wie etwa „Narrowband Internet of Things“ (NB-loT), „Long Range“ LoRa/LoRaWAN, SigFox oder „Long Term Evolution“ Kategorie M1 LTECatM 1); – eine Kommunikationsschaltung für ein lokales Netzwerk (wie etwa Wireless LAN); – eine Drahtloskommunikationsschaltung für kurze Reichweite (wie etwa Bluetooth, „Bluetooth Low Energy“ (BLE), Ultrabreitband (UWB), Thread und/oder Zigbee); und/oder – eine Drahtloskommunikationsschaltung für den Nahbereich (wie „Radio Frequency Identification“ (RFID) oder „Near Field Communication“ (NFC)). – eine Energiespeichervorrichtung, umfassend eine kapazitive Speichervorrichtung und/oder eine elektrochemische Speichervorrichtung; – eine Sensorvorrichtung, umfassend einen oder mehrere Sensoren zur Messung eines Parameters eines HLK-Systems und/oder eines Umgebungsparameters (wie Temperatur, Feuchtigkeit usw.); – eine HLK-Schnittstellenvorrichtung, umfassend eine mechanische Schnittstelle zu einer Klappe und/oder einem Rohr eines HLK-Systems; – eine Positionsrückmeldevorrichtung des angetriebenen Elements; – eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen von externem Strom für die HLK-Feldvorrichtung, wie etwa universelle Stromversorgungsvorrichtungen (24VAC bis 250VAC/24VDC-125VDC) oder Stromversorgungsvorrichtungen für spezifische Versorgungsspannungen; – eine Überwachungs-/Wartungsvorrichtung zum Ausführen spezifischer Wartungs- und Datenaufzeichnungsfunktionen; und/oder – eine Anzeigevorrichtung.
[0034] Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen können in mehreren Ebenen gruppiert werden: – HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 1 umfassen eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), die spezifisch für grundlegende Aktuatorfunktionen wie das Öffnen oder Schließen eines Ventils oder einer Klappe entwickelt wurde. Darüber hinaus verfügen die HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 1 über einen Kommunikationsbus, der eine nahtlose Integration mit Vorrichtungsblöcken der Ebene 2 ermöglicht; – HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 2 umfassen einen Mikrocontroller, der für eine anwendungsspezifische Erweiterung der Funktionalität des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (vor-)konfiguriert ist, beispielsweise für die Ausführung eines Programmcodes für mindestens eine spezifische HLK-Anwendung, wie etwa die Steuerung von variablem Luftvolumen (engl. „Variable Air Volume“, VAV) auf der Grundlage von Datensignalen von einem Sensor zur Messung eines Luftstroms. Darüber hinaus unterstützen HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 2 verschiedene Kommunikationsprotokolle wie ModBus oder BACnet auf verschiedenen physischen Schichten wie RS485, Ethernet, insbesondere „Power over Ethernet“ (PoE) und/oder „Single Pair Ethernet“ (SPE); – HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 3 umfassen einen Mikrocontroller, der vollständig für erweiterte HLK-Funktionen und/oder ähnliche Funktionen wie die HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebene 2 konfigurierbar ist.
[0035] Gemäß spezifischen Ausführungsformen sind die HLK-Vorrichtungsblöcke - insbesondere die HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebenen 2 oder 3, die einen Mikrocontroller umfassen - so konfiguriert, dass sie zum Ausführen anwendungsfall- bzw. kundenspezifischer Funktionen programmierbar sind. Dementsprechend sind gemäß Ausführungsformen die HLK-Vorrichtungsblöcke der Ebenen 2 oder 3, die einen Mikrocontroller umfassen, mit Programmierschnittstellen bereitgestellt, die die Programmierung des Mikrocontrollers ermöglichen.
[0036] Gemäß Ausführungsformen, bei denen ein beliebiger der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke eine Energiespeichervorrichtung wie etwa einen Kondensator, insbesondere einen Superkondensator (als Funktionserweiterungsvorrichtung), umfasst, ist die Energiespeichervorrichtung so konfiguriert, dass sie einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock - der einen Elektromotor umfasst - eine Failsafe-Spannung und/oder einen Failsafe-Strom zuführt, die sich von einer regulären Betriebsspannung und/oder einem regulären Strom unterscheiden. Entsprechend ist der Basis-HLK-Vorrichtungsblock so konfiguriert, dass er den Elektromotor mit einer der Failsafe-Spannung und/oder dem Failsafe-Strom entsprechenden Failsafe-Betätigungsdrehzahl antreibt. Gemäß Ausführungsformen ist die Failsafe-Betätigungsdrehzahl und/oder das Failsafe-Drehmoment höher als eine reguläre Betätigungsdrehzahl, wenn die Basis-HLK-Vorrichtungsblock - durch die Energiespeichervorrichtung des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks - mit einer Failsafe-Spannung und/oder einem Failsafe-Strom versorgt wird, die/der größer ist als die reguläre Betriebsspannung und/oder der reguläre Betriebsstrom. Alternativ oder zusätzlich ist der Basis-HLK-Vorrichtungsblock so konfiguriert, dass er den Elektromotor mit einer Failsafe-Betätigungsdrehzahl und/oder einem Failsafe-Drehmoment antreibt, die bzw. das niedriger ist als eine reguläre Betätigungsdrehzahl, wenn die Energiespeichervorrichtung des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks eine Failsafe-Spannung und/oder einen Failsafe-Strom bereitstellt, die/der niedriger ist als eine reguläre Betriebsspannung und/oder ein regulärer Betriebsstrom. Gemäß den hierin offenbarten Ausführungsformen ist die HLK-Feldvorrichtung so konfiguriert, dass die Energiespeichervorrichtung des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks den Elektromotor mit einer Failsafe-Spannung und/oder einem Failsafe-Strom versorgt, wenn eine Fehlerbedingung vorliegt, wie etwa das Fehlen von elektrischer Energie an der externen elektrischen Schnittstelle und/oder ein Fehler, der von einem Sensor der HLK-Feldvorrichtung erkannt wird.
[0037] Es ist ein Ziel weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, eine HLK-Feldvorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer HLK-Feldvorrichtung bereitzustellen, das es ermöglicht, verschiedene Arten von Verbindungsschnittstellen an HLK-Vorrichtungsblöcke anzubringen. Diesem weiteren Ziel wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dadurch Rechnung getragen, dass ein oder mehrere Verbindungselemente bereitgestellt sind, die die Verbindungsschnittstellen, insbesondere zumindest die mechanischen Schnittstellen, tragen. Die Verbindungselemente sind als rahmenartige Strukturen bereitgestellt, die an einer Seite des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks angeordnet werden, wobei die Verbindungselemente Verbindungsschnittstellen der ersten Art und/oder die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art tragen. In einem nachfolgenden Schritt werden der eine oder die mehreren der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken montiert, indem das oder die Verbindungselemente am Gehäuse des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks befestigt werden. Im Falle des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks ist ein einziges Verbindungselement bereitgestellt, das eine Verbindungsschnittstelle der ersten Art trägt. Im Falle von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken ist ein Paar von Verbindungselementen bereitgestellt, die jeweils eine Verbindungsschnittstelle der ersten Art und eine Verbindungsschnittstelle der zweiten Art tragen.
[0038] Die Bereitstellung der Verbindungsschnittstellen als Teil von Verbindungselementen ist vorteilhaft, da dadurch HLK-Vorrichtungsblöcke wiederverwendet und flexibel mit verschiedenen Arten von Verbindungsschnittstellen ausgestattet werden können, ohne dass die gesamten HLK-Vorrichtungsblöcke neu gestaltet werden müssen.
[0039] Um zu vermeiden, dass eine Verbindungsschnittstelle nach dem Stapeln der HLK-Vorrichtungsblöcke freiliegt, ist gemäß weiteren hier offenbarten Ausführungsformen ein HLK-Deckvorrichtungsblock bereitgestellt. Der HLK-Deckvorrichtungsblock umfasst ein Gehäuse und eine Verbindungsschnittstelle der zweiten Art. Um die Verbindungsschnittstelle der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks zu bedecken, wird der HLK-Deckvorrichtungsblock auf den äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblock gestapelt, wodurch die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art des HLK-Deckvorrichtungsblocks mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks verbunden wird. Unter dem Begriff „äußerster“ ist der HLK-Vorrichtungsblock zu verstehen, der eine freiliegende Verbindungsschnittstelle aufweist, d. h. nicht durch eine entsprechende Verbindungsschnittstelle eines weiteren daran angebrachten HLK-Vorrichtungsblocks bedeckt ist.
[0040] Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen umfasst der HLK-Deckvorrichtungsblock ferner eine Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (engl. „Human Interaction Device“, HID), die elektrisch mit einer elektronischen Schaltung des HLK-Deckvorrichtungsblocks und/oder - über die elektrischen Verbindungsschnittstellen - mit einer elektronischen Schaltung eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke und/oder mit der elektronischen Schaltung des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks verbunden ist. Die Bereitstellung einer Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) als Teil eines HLK-Deckvorrichtungsblocks ist vorteilhaft, da der HLK-Deckvorrichtungsblock nach der Montage der HLK-Feldvorrichtung der äußerste Block ist und daher Zugang zur Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) bietet. Die Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) ist dazu eingerichtet, die Betriebsparameter der HLK-Feldvorrichtung (oder einer oder mehrerer seiner zugehörigen HLK-Vorrichtungsblöcke) und/oder einen oder mehrere der vom Sensor gemessenen Betriebsparameter des HLK-Systems zu steuern und/oder anzuzeigen.
[0041] Es ist ein Ziel von weiteren hier offenbarten Ausführungsformen, mechanische und elektrische Funktionen zu trennen, und zwar nicht nur zwischen Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken, sondern auch innerhalb des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks. Dieses weitere Ziel wird wie folgt erreicht: Bereitstellen eines primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks, der den Elektromotor umfasst; Bereitstellen eines sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks, der einen mechanischen Antrieb umfasst; und Verbinden des primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks und des sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks zum Bilden des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks, so dass der mechanische Antrieb zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Element angeordnet ist. Die Trennung von mechanischer und elektrischer Funktion ist vorteilhaft, da sie die Wiederverwendung/Kombination der gleichen mechanischen und elektrischen Komponenten in verschiedenen Kombinationen ermöglicht. Dadurch ist es möglich, eine breite Palette von Basis-HLK-Vorrichtungsblöcken kosteneffizient herzustellen.
[0042] Es ist ein Ziel von weiteren hier offenbarten Ausführungsformen, die Erweiterung von Funktionen einer HLK-Feldvorrichtung auch dann zu ermöglichen, wenn um die HLK-Feldvorrichtung (im installierten Zustand) kein physischer Raum vorhanden ist. Darüber hinaus ist es ein Ziel von weiteren hier offenbarten Ausführungsformen, den Zugang zu HLK-Vorrichtungsblöcken in HLK-Systemen zu ermöglichen, bei denen die HLK-Feldvorrichtung, insbesondere der Basis-HLK-Vorrichtungsblock, an einer schwer zugänglichen Stelle installiert ist. Diesen weiteren Zielen wird dadurch Rechnung getragen, dass ein Add-on HLK-Vorrichtungsblock in zwei Strukturteile unterteilt ist, die versetzt/abgesetzt voneinander angeordnet werden können. Das Gehäuse des jeweiligen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks ist in ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil unterteilt. Das erste Gehäuseteil nimmt die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art auf, so dass das erste Gehäuseteil auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock (oder auf einen weiteren Add-on HLK-Vorrichtungsblock) gestapelt werden kann. Das zweite Gehäuseteil nimmt die Verbindungsschnittstelle der ersten Art auf, wobei die elektrische Schnittstelle der Verbindungsschnittstelle der ersten Art mit der elektrischen Schnittstelle der Verbindungsschnittstelle der zweiten Art durch ein elektrisches Verlängerungsglied elektrisch verbunden ist, so dass auf das zweite Gehäuseteil weitere HLK-Vorrichtungsblöcke - insbesondere ein HLK-Deckvorrichtungsblock mit einer Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) - gestapelt werden können.
[0043] Die Aufteilung des Gehäuses eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks in zwei Teile ist vorteilhaft, da so der erste Teil an der schwer zugänglichen Stelle des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (der notwendigerweise in direkter mechanischer Verbindung mit dem angetriebenen Element, wie etwa einem Ventil oder einer Klappe, installiert werden muss) installiert werden kann, während weitere HLK-Vorrichtungsblöcke, insbesondere HLK-Vorrichtungsblöcke mit einer Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID), an besser zugänglichen Stellen installiert werden können.
[0044] Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung stellen Ausführungsformen dar und sollen einen Überblick oder einen Rahmen für das Verständnis der Art und des Charakters der Offenbarung bieten. Die beigefügten Zeichnungen dienen dem besseren Verständnis und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien und die Funktionsweise der offenbarten Konzepte zu erläutern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0045] Die hier beschriebene Offenbarung wird durch die nachstehende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, die nicht als Einschränkung der in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Offenbarung angesehen werden sollten, besser verstanden. Zeichnungen: Figur 1: ein sehr schematischer Querschnitt einer Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung; Figur 2: ein sehr schematischer Querschnitt einer Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung; Figur 3: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verbindungsschnittstelle der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks und die Verbindungsschnittstelle(n) der zweiten Art des/der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke elektrische Schnittstellen umfassen; Figur 4: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verbindungsschnittstellen elektrische Schnittstellen umfassen; Figur 5: eine sehr schematische Detaildarstellung der Verbindungsschnittstellen der ersten und der zweiten Art; Figur 6: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die so konfiguriert ist, dass Konfigurationsdaten zwischen HLK-Vorrichtungsblöcken ausgetauscht werden; Figur 7: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, umfassend eine externe elektrische Schnittstelle zur Stromversorgung eines oder mehrerer HLK-Vorrichtungsblöcke der HLK-Feldvorrichtung und/oder zum Empfangen/Senden von Konfigurationsdaten vom/zur HLK-Feldvorrichtung; Figur 8: ein sehr schematischer Querschnitt einer Ausführungsform eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks gemäß der vorliegenden Offenbarung, der eine Funktionserweiterungsvorrichtung umfasst; Figur 9A: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung; wobei die Verbindungsschnittstelle der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks von einem Verbindungselement getragen wird; Figur 9B: eine perspektivische Ansicht der HLK-Feldvorrichtung von Figur 9A; Figur 10: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks von einem Verbindungselement getragen wird; Figur 11A: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, ferner umfassend einen HLK-Deckvorrichtungsblock mit einer Anzeige; Figur 11B: eine perspektivische Ansicht der HLK-Feldvorrichtung von Figur 11A; Figur 12A: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock einen primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock und einen sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock umfasst; Figur 12B-E: perspektivische Ansichten eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks mit verschiedenen Varianten eines sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks; Figur 13A: ein sehr schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, umfassend einen asymmetrischen Add-on HLK-Vorrichtungsblock; Figur 13B: eine perspektivische Ansicht des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks von Figur 13A; Figur 13C: ein sehr schematischer Querschnitt der HLK-Feldvorrichtung von Figur 13A in gestapelter Form; Figur 13D: eine perspektivische Ansicht der gestapelten HLK-Feldvorrichtung der Figuren 13A und C; Figur 14: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei der HLK-Deckvorrichtungsblock eine Fernbedienungsverlängerung umfasst; Figur 15A: eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock als Kanalsensor konfiguriert ist; Figur 15B: eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock als Kanalsensor konfiguriert ist und ein Sensorelement Sxaufweist, das in einer Sensorsonde angeordnet ist; Figur 16: eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die einen Add-on HLK-Vorrichtungsblock zeigt, der eine Fluidverbindungsschnittstelle umfasst; und Figur 17: ein schematisches Blockdiagramm eines HLK-Systems, das eine HLK-Feldvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Ausführliche Beschreibung
[0046] Es wird nun ausführlich auf gewisse Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen einige, aber nicht alle Merkmale gezeigt werden. In der Tat können die hier offenbarten Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollten nicht so konfiguriert werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt sind; vielmehr werden diese Ausführungsformen zur Verfügung gestellt, damit diese Offenbarung die geltenden rechtlichen Anforderungen erfüllt. Wann immer es möglich ist, werden gleiche Bezugsnummern verwendet, um auf gleiche Komponenten oder Teile zu verweisen.
[0047] In den folgenden Figuren werden gleichartige Elemente, von denen eines oder mehrere Teile der hier offenbarten Ausführungsformen sind, mit einer Bezugsnummer, gefolgt von einem Indexbereich, wie etwa 1-n, bezeichnet, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist.
[0048] Figur 1 zeigt einen sehr schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die HLK-Feldvorrichtung 1 eine Vielzahl von gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1. Die Vielzahl von gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1 umfassen einen Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 und einen oder mehrere Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1.
[0049] Der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 umfasst: ein Gehäuse 11; einen Elektromotor M und/oder einen Sensor S; eine Verbindungsschnittstelle 15A; und eine elektronische Schaltung 12, die mit dem Elektromotor M und/oder dem Sensor S verbunden ist. Der Elektromotor M ist innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet und so eingerichtet, dass er bei der Installation der HLK-Feldvorrichtung 1 ein angetriebenes Element 80 antreibt - siehe Figur 12A.
[0050] Der Sensor S des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 ist dazu konfiguriert, einen Umgebungsparameter eines HLK-Systems 100 zu messen, wie etwa die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit einer vom HLK-System 100 kontrollierten Umgebung. Alternativ oder zusätzlich ist der Sensor S des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 zur Messung von Betriebsparametern verschiedener Komponenten des HLK-Systems 100 bereitgestellt, wie etwa einer Betätigungsstellung des angetriebenen Elementes 80 und/oder des Betriebszustandes der HLK-Feldvorrichtung 1. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung befindet sich der Sensor S entweder innerhalb des Gehäuses 11 oder außerhalb des Gehäuses 11 und ist kommunikativ mit der elektronischen Schaltung 12 verbunden.
[0051] Die Verbindungsschnittstelle 15A des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 ist von einer ersten Art und insbesondere an einer Außenfläche des Gehäuses 11 angeordnet. Wie in Figur 1 dargestellt, ist die Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art an einer ersten, oberen Fläche des Gehäuses 11Top angeordnet. Je nach der spezifischen Ausführungsform ist die elektronische Schaltung 12 des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 entweder mit dem Elektromotor M und/oder dem Sensor S verbunden. Die mit dem Elektromotor M verbundene elektronische Schaltung 12 ist dazu konfiguriert, den Elektromotor M zum Implementieren einer oder mehrerer HLK-Steuerfunktionen zu steuern. Die mit dem Sensor S verbundene elektronische Schaltung 12 ist dazu konfiguriert, Signale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, die für Betriebsparameter des HLK-Systems 100 repräsentativ sind, wie etwa eine Temperatur und/oder Feuchtigkeit oder Signale, die für Betriebsparameter verschiedener Komponenten des HLK-Systems 100 repräsentativ sind.
[0052] Der Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 umfasst ein Gehäuse 21.1 und eine Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art und eine Verbindungsschnittstelle 25B.1 einer zweiten Art. Als Gegenstück zur Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 ist die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 an einer zweiten, unteren Seite 21Bot.1 des Gehäuses 21.1 angeordnet. Die Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 und die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 sind so konfiguriert, dass sie mechanisch miteinander verbunden werden können.
[0053] Die Verbindungsschnittstelle der ersten Art 25A.1 des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 ist auf einer ersten, oberen Seite 21Top.1 seines Gehäuses 21.1 angeordnet, wobei die erste Seite 21Top.1 im Wesentlichen parallel und gegenüber der zweiten Seite 21 Bot.1 verläuft. Die Anordnung komplementärer Verbindungsschnittstellen (eine ersten Art 25A.1 und einer zweiten Art 25B.1) auf im Wesentlichen parallelen und gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 21.1 des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 21.1 ermöglicht es, eine Vielzahl von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken zu stapeln und dabei eine konstante Grundfläche bzw. einen konstanten Querschnitt der resultierenden HLK-Feldvorrichtung 1 beizubehalten.
[0054] Figur 2 zeigt einen etwas detaillierteren Querschnitt der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verbindungsschnittstellen 15A, 25A.1 der ersten Art eine mechanische Schnittstelle 17A, 27A.1 einer ersten Art umfassen und die Verbindungsschnittstelle(n) 25B.1 der zweiten Art eine mechanische Schnittstelle(n) 27B.1 einer zweiten Art umfassen. Die mechanische(n) Schnittstelle(n) 17A, 27A.1 der ersten Art und die mechanische(n) Schnittstelle(n) 27B.1 der zweiten Art sind so konfiguriert, dass sie benachbarte HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n aneinander ausrichten, wenn die HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1 gestapelt werden. Zur besseren Ausrichtung verjüngen sich gemäß Ausführungsformen die mechanischen Schnittstellen an ihren Außenflächen.
[0055] Wie in der Ausführungsform von Figur 2 gezeigt, umfassen die mechanischen Schnittstellen 17A, 27A.1 der ersten Art eine umlaufende Ausnehmung, die auf der ersten Seite 11Top, 21Top.1 des Gehäuses 11, 21.1 des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks 10, 20.1 angeordnet ist, und die mechanische(n) Schnittstelle(n) 27B.1 der zweiten Art umfassen einen umlaufenden Vorsprung, der auf einer zweiten Seite 21Bot.1 des Gehäuses 21.1 des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 angeordnet ist. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der umlaufende Vorsprung von einer Größe, die im Wesentlichen dem Raum innerhalb der Ausnehmung der Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 entspricht.
[0056] Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen sind die mechanische(n) Schnittstelle(n) 17A, 27A.1 -n der ersten Art und die mechanische(n) Schnittstelle(n) 27B.1 -n der zweiten Art so konfiguriert, dass sie durch eine Schnittstellenpassung auf den gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1-n ineinander greifen, um dadurch die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1 - 20-n fest aneinander zu befestigen. Zum Beispiel ist der Vorsprung der mechanischen Schnittstelle(n) 27B.1-n der zweiten Art geringfügig größer als der Raum innerhalb der Ausnehmung der mechanischen Schnittstellen 17A, 27A.1-n der ersten Art, wodurch die HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n, die gestapelt werden, durch eine kleine Kompression und/oder eine kleine Ausdehnung des Vorsprungs bzw. der Ausnehmung fest aneinander befestigt werden.
[0057] Wie in den Figuren 12B bis 12E dargestellt, sind zur Maximierung der Kompatibilität zwischen den HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1-n die Verbindungsschnittstellen 15A, 25A.1 -n, insbesondere die mechanische(n) Schnittstelle(n) 17A, 27A.1 -n der ersten Art, unabhängig von der Geometrie des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks 10, 20.1-n kompatibel (oder sogar identisch).
[0058] Figur 3 zeigt einen sehr schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 und die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 elektrische Schnittstellen 16A, 26B.1 umfassen, die mit der jeweiligen elektronischen Schaltung 12, 22.1 elektrisch verbunden sind. Die Bereitstellung elektrischer Schnittstellen zur Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 und zur Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 ermöglicht die Erweiterung der Funktionalität des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 durch elektrische Funktionen, die von einem Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1, der eine elektronische Schaltung 22.1 umfasst, bereitgestellt werden.
[0059] Um die Funktionalität des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 durch elektrische Funktionen, die von mehr als einem gestapelten Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1-2, wie in Figur 4 dargestellt, bereitgestellt werden, noch mehr zu erweitern, umfasst die Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 und die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 zusätzlich zur Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 auch eine elektrische Schnittstelle 26A.1, die mit der elektronischen Schaltung 22.1 elektrisch verbunden ist. Die elektrischen Schnittstellen 26A.1 und 26B.1 eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 sind so konfiguriert, dass sie Daten und/oder elektrische Energie zwischen den elektrischen Schnittstellen der ersten Art an die elektrischen Schnittstellen der zweiten Art weiterleiten, wodurch eine Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie nicht nur zwischen benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken (z. B. 10 und 20.1), sondern auch zwischen allen HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1 und 20.2 der HLK-Feldvorrichtung 1, auch zwischen nicht benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken (z. B. zwischen dem Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 und dem obersten Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.2) möglich ist. Mit anderen Worten, Daten und/oder elektrische Energie werden von den HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1 und 20.2 weitergeleitet.
[0060] Durch das Bereitstellen des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 mit mechanischen und elektrischen Verbindungsschnittstellen sowohl der ersten als auch der zweiten Art erweitert der Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 die Möglichkeit, einen weiteren Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.2 zu stapeln, unabhängig davon, ob der weitere Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.2 eine mechanische und/oder elektrische Funktion umfasst, wobei die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art 25B.1 dem Anschluss des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 dient, während die Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art der Aufnahme eines weiteren HLK-Vorrichtungsblocks 20.2 dient.
[0061] Gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen sind die elektrischen Verbindungen (zwischen den Schnittstellen und/oder zwischen den Schnittstellen und den elektronischen Schaltungen) von der Art Bus, insbesondere ein Bus, der sowohl für Datenkommunikation als auch für die Übertragung von elektrischer Energie (insbesondere bei 24 V) geeignet ist.
[0062] Figur 5 zeigt ein sehr schematisches vergrößertes Detail der Verbindungsschnittstellen der ersten Art 15A und der zweiten Art 25B.1 eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 und eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1. Wie in Figur 5 dargestellt, sind gemäß spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die mechanische Schnittstelle 17A der ersten Art und die elektrische Schnittstelle 16A der ersten Art und die mechanische Schnittstelle 27B.1 der zweiten Art und die elektrische Schnittstelle 27B.1 der zweiten Art auf derselben ersten Seite bzw. zweiten Seite der Gehäuse der HLK-Vorrichtungsblöcke 10 bzw. 20.1 angeordnet. Dadurch wird bei einem einzigen Stapelvorgang der HLK-Vorrichtungsblöcke 10 und 20.1 sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung zwischen den gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken 10 und 20.1 hergestellt. Gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform umfasst die elektrische Schnittstelle 16A der Verbindungsschnittstelle 15A der ersten Art einen elektrischen Verbinder einer ersten Art, der an der ersten Seite 1 1Top des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks 10 angeordnet ist, während die elektrische Schnittstelle 26B.1 der Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art einen elektrischen Verbinder einer zweiten Art umfasst, der an der zweiten Seite 21Bot.1 des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 angeordnet ist.
[0063] Anhand von Figur 6, die einen sehr schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 zeigt, wird das Konzept des Austauschs von Konfigurationsdaten zwischen HLK-Vorrichtungsblöcken beschrieben. Um eine „Plug-and-Play“-Herstellung/Montage von HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1 in einer HLK-Feldvorrichtung 1 zu ermöglichen, werden Konfigurationsdaten in der elektronischen Schaltung 12 eines ersten HLK-Vorrichtungsblocks 10 gespeichert, während seine elektronische Schaltung 12 zum Übertragen von Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle 16A konfiguriert ist. Die elektronische Schaltung 22.1 eines zweiten HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 ist dazu konfiguriert, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle 26B.1 zu empfangen. Konfigurationsdaten des ersten HLK-Vorrichtungsblocks 10 werden an den zweiten HLK-Vorrichtungsblock 20.1 übertragen, sobald die HLK-Feldvorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich sind der HLK-Vorrichtungsblock 10 und 20.1 so konfiguriert, dass sie beim Stapeln Konfigurationsdaten austauschen. Wie durch den Doppelblockpfeil veranschaulicht, kann die Übertragung von Konfigurationsdaten - gemäß hier offenbarter Ausführungsformen - bidirektional erfolgen, d. h. Konfigurationsdaten können in der elektronischen Schaltung 22.1 des zweiten HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 gespeichert werden, während dessen elektronische Schaltung 22.1 dazu konfiguriert ist, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle 26B.1 zu übertragen, wobei die elektronische Schaltung 12 des ersten HLK-Vorrichtungsblocks 10 dazu konfiguriert ist, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle 16A zu empfangen, und Konfigurationsdaten des zweiten HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 an den ersten HLK-Vorrichtungsblock 10 übertragen werden, sobald die HLK-Feldvorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt wird.
[0064] Figur 7 zeigt einen sehr schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Um eine flexible Versorgung der HLK-Feldvorrichtung 1 mit elektrischer Energie zu ermöglichen, umfassen ein oder mehrere der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.2 eine externe elektrische Schnittstelle 18, 28.2. Die externen elektrischen Schnittstellen 18, 28.2 sind elektrisch mit den elektronischen Schaltungen 12, 22.2 der jeweiligen HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.2 verbunden. Die HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1 und 20.2 der HLK-Feldvorrichtung 1 sind so konfiguriert, dass sie über die externe elektrische Schnittstelle 28.2 eines der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.2 über ihre jeweiligen elektrischen Schnittstellen 16A, 26A.1 - 2, 26B.1-n mit Strom versorgt werden. Alternativ oder zusätzlich können die externen elektrischen Schnittstellen 18, 28.2 verwendet werden, um einen beliebigen der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1 oder 20.2 über eine einzige Schnittstelle, z.B. 28.2, auszulegen.
[0065] Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind die eine oder die mehreren externen elektrischen Schnittstellen 18, 28.1-n der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n identisch oder zumindest kompatibel mit einem gewissen elektrischen Anschluss einer Konfigurationsvorrichtung, was eine flexible (Vor-)Konfiguration eines beliebigen der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n oder der gesamten HLK-Feldvorrichtung 1 über die externe elektrische Schnittstelle 18, 28.1-n eines beliebigen HLK-Vorrichtungsblocks 10, 20.1-n ermöglicht.
[0066] Figur 8 zeigt einen sehr schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 gemäß der vorliegenden Offenbarung, umfassend eine Funktionserweiterungsvorrichtung 24.1. Die Funktionserweiterungsvorrichtung 24.1 kann Hardware und/oder Software zur Erweiterung der mechanischen und/oder elektrischen Funktionen des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 umfassen.
[0067] Um verschiedene Arten von Verbindungsschnittstellen an HLK-Vorrichtungsblöcken anbringen zu können, sind die Verbindungsschnittstellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung an sogenannten Verbindungselementen 19, 29.1-n bereitgestellt.
[0068] Wie in Figur 9A gezeigt, ist ein Verbindungselement 19 als rahmenartige Struktur bereitgestellt, die auf einer ersten Oberseite 11Top des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 angeordnet wird, wobei das Verbindungselement 19 die mechanische Schnittstelle der ersten Art 1 7Aträgt. Der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 wird dann durch Anbringen des Verbindungselements 19 am Gehäuse 11 montiert. Figur 9B zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10, wobei die mechanische Schnittstelle der ersten Art 17A an einem Verbindungselement 19 bereitgestellt ist, das an der Oberseite des Gehäuses 11 des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 angebracht wird.
[0069] Wie in Figur 9B dargestellt, umfassen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung der eine oder die mehreren der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n jeweils ein Paar von externen elektrischen Schnittstellen 18', 28.1-n' bzw. 18'', 28.1-n''. Die Paare von zwei oder mehr externen elektrischen Schnittstellen 18', 28.1 -n' und 18'', 28.1 -n'' sind so konfiguriert, dass sie eine Verkettung mehrerer HLK-Feldvorrichtungen 1 ermöglichen. Insbesondere sind die zwei oder mehr externen elektrischen Schnittstellen 18', 28.1-n' and 18'', 28.1-n'' so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen kommunikativ und/oder energetisch unter Verwendung einer „Power-over-Data-Line“-Verbindung verbinden, um etwa Datenkommunikation zwischen der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen 1 zu ermöglichen und/oder die Versorgung jedes der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen 1 mit elektrischer Energie von einer Stromquelle zu ermöglichen, die mit einem beliebigen der Vielzahl von HLK-Feldvorrichtungen 1 verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform sind die externen elektrischen Schnittstellen mit einem Schutz gegen elektromagnetische Störungen, Staub und/oder Wasser bereitgestellt.
[0070] Ähnlich wie beim Basis-HLK-Vorrichtungsblock sind gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Verbindungsschnittstellen von Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken auf den Verbindungselementen bereitgestellt. Figur 10 zeigt eine Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1, wobei die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art 25B.1 des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 von einem am Gehäuse 21.1 zu befestigenden Verbindungselement 29.1 getragen wird.
[0071] Um zu vermeiden, dass die äußerste (in den Figuren die oberste) Verbindungsschnittstelle 25A.n nach dem Stapeln der HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n freiliegt, wie in Figur 11A dargestellt, ist ein HLK-Deckvorrichtungsblock 30 bereitgestellt. Der HLK-Deckvorrichtungsblock 30 umfasst ein Gehäuse 31 und eine Verbindungsschnittstelle 35B der zweiten Art. Um die Verbindungsschnittstelle 25A.n der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.n zu bedecken, wird der HLK-Deckvorrichtungsblock 30 auf den äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.n gestapelt, wodurch die Verbindungsschnittstelle 35B der zweiten Art des HLK-Deckvorrichtungsblocks 30 mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle 25A.n der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.n verbunden wird.
[0072] Figur 11A zeigt einen sehr schematischen Querschnitt einer spezifischen Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1, wobei der HLK-Deckvorrichtungsblock 30 mit einer Vorrichtung zur menschlichen Interaktion 33, z. B. einer Anzeige, ausgestattet ist. Die Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) 33 ist elektrisch mit einer elektronischen Schaltung 32 des HLK-Deckvorrichtungsblocks 30 und - über die elektrischen Verbindungsschnittstellen - mit einer elektronischen Schaltung 22.1-n der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1-n und mit der elektronischen Schaltung 12 des Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 verbunden. Die Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) 33 ist so eingerichtet, dass sie (z. B. als berührungsempfindliche Anzeige oder mittels Tasten) Betriebsparameter der HLK-Feldvorrichtung 1 oder eines oder mehrerer seiner zugehörigen HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n und/oder einen oder mehrere der vom Sensor S gemessenen Betriebsparameter mittels eines Anzeigebildschirms, insbesondere einer berührungsempfindlichen Anzeige, einer stromsparenden Anzeige wie etwa einer E-Ink-Anzeige oder einer Statusanzeige wie einer LED, steuert und/oder anzeigt.
[0073] Ebenfalls in Figur 11A dargestellt ist ein zusätzlicher HLK-Vorrichtungsblock 20.n, der eine Kommunikationsvorrichtung umfasst, insbesondere eine Kommunikationsvorrichtung, die eines oder mehrere der folgenden Elemente umfasst: – eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle (wie eine Ethernet-, insbesondere eine „Power over Ethernet“-(PoE)-, „Single Pair Ethernet“-(SPE)-, eine BUS-, insbesondere eine MP-Bus-, BACnet-, KNX- oder Modbus-Schnittstelle); – eine „Wide Area Network“-Kommunikationsschaltung (wie etwa eine GSM-, LTE-, 3G-, 4G- oder 5G-Mobilkommunikationsschaltung); – ein „Low Power Wide Area Network“ (wie etwa „Narrowband Internet of Things“ (NB-loT), „Long Range“ LoRa/LoRaWAN, SigFox oder „Long Term Evolution“ Kategorie M1 LTECatM1); – eine Kommunikationsschaltung für ein lokales Netzwerk (wie etwa Wireless LAN); – eine Drahtloskommunikationsschaltung für kurze Reichweite (wie etwa Bluetooth, „Bluetooth Low Energy“ (BLE), Ultrabreitband (UWB), Thread und/oder Zigbee); und/oder – eine Drahtloskommunikationsschaltung für den Nahbereich (wie etwa „Radio Frequency Identification“ (RFID) oder „Near Field Communication“ (NFC)).
[0074] Figur 11 B zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der HLK-Feldvorrichtung 1 aus Figur 11A. Wie dargestellt, umfassen sowohl der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 als auch die Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1 und 20.n externe elektrische Schnittstellen 18, 28.1, 28.n, die mit den elektronischen Schaltungen 12, 22.1 und 22.n der jeweiligen HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1 und 20.n elektrisch verbunden sind. Die HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1 und 20.n der HLK-Feldvorrichtung 1 sind so konfiguriert, dass sie über die externe elektrische Schnittstelle 28.1 mit Strom versorgt werden, die über einen entsprechenden Verbinder 50 für die Stromversorgung/Konfiguration der HLK-Feldvorrichtung 1 verbunden ist.
[0075] Wie in Figur 12A gezeigt, umfasst der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 zur Trennung mechanischer und elektrischer Funktionen nicht nur zwischen den Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken 10, 20.1-n, sondern auch innerhalb des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 einen primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.1 und einen sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.11. Der primäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.1 umfasst den Elektromotor M und die elektronische Schaltung 12, während der sekundäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.II einen mechanischen Antrieb 13 umfasst, der so eingerichtet ist, dass er mit einem angetriebenen Element 80, wie etwa einem Ventil oder einer Klappe, antriebsmäßig verbunden ist (mit gestrichelten Linien dargestellt). Der primäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.1 und der sekundäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.II sind so miteinander verbunden, dass sie den Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 bilden, derart, dass der mechanische Antrieb 13 antriebsmäßig zwischen dem Elektromotor M und dem angetriebenen Element 80 angeordnet ist.
[0076] Insbesondere umfasst der mechanische Antrieb 13 ein Getriebe, wie etwa ein Untersetzungsgetriebe, um das Drehmoment des Motors M auf die spezifischen Anforderungen der Betätigung des angetriebenen Elementes 80 umzusetzen. Die Figuren 12B-E zeigen perspektivische Ansichten von Basis-HLK-Vorrichtungsblöcken 10 mit verschiedenen Varianten eines sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks 10.II, die jeweils einen mechanischen Antrieb 13 mit einem unterschiedlichen Ausgangsdrehmoment (im Bereich von 1-40 Nm) zum Antrieb eines angetriebenen Elementes 80 aufweisen. Teile des mechanischen Antriebs 13 können jedoch Teil des primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblocks 10.1 sein. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst der sekundäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock 10.11 einen Getriebeauslöser, einen oder mehrere Positionsschalter und/oder einen Positionsrückmeldesensor.
[0077] In den Figuren 13A bis D ist eine weitere Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt, die einen asymmetrischen Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 umfasst. Ein asymmetrischer Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschnittstelle der ersten Art 25A.1 und die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art 25B.1 von einer Seite des Gehäuses 21.1 ausgehen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erstreckt sich das Gehäuse 21.1 eines asymmetrischen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 über die Ebene hinaus, die durch die Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art und/oder die Ebene, die durch die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art definiert ist. Darüber hinaus sind die Verbindungsschnittstellen 25A.1 und 25B.1 in unmittelbarer Nähe oder sogar in direktem Kontakt zueinander angeordnet, wodurch der Höhenzuwachs beim Stapeln der Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 minimiert wird.
[0078] Die Figuren 13B und 13C zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. einen Querschnitt des asymmetrischen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 aus Figur 13A, der veranschaulicht, wie sich die Verbindungsschnittstelle der ersten Art 25A.1 und die Verbindungsschnittstelle der zweiten Art 25B.1 von einer Seite des Gehäuses 21.1 erstrecken.
[0079] Figur 13D zeigt eine perspektivische Ansicht der gestapelten HLK-Feldvorrichtung 1 der Figuren 13A und C, die verdeutlicht, wie der asymmetrische Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 platzsparend auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 gestapelt wird. Der asymmetrische Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1 ist vorteilhaft, wenn der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 einen deutlich größeren Querschnitt aufweist als die Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke benötigen.
[0080] Um die Erweiterung der Funktionen einer HLK-Feldvorrichtung auch bei fehlendem Platz um die HLK-Feldvorrichtung (im installierten Zustand) zu ermöglichen und um den Zugang zu Add-on HLK-Vorrichtungsblöcken in HLK-Systemen zu ermöglichen, bei denen die HLK-Feldvorrichtung, insbesondere der Basis-HLK-Vorrichtungsblock, an einer schwer zugänglichen Stelle installiert ist, ist/sind gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen einer oder mehrere der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke in zwei Strukturteile unterteilt, die versetzt/entfernt zueinander angeordnet werden können. Wie in Figur 14 dargestellt, ist das Gehäuse 21.1 des jeweiligen Add-on HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 in ein erstes Gehäuseteil 21.1 und ein zweites Gehäuseteil 21.11.1 unterteilt. Das erste Gehäuseteil 21.1.1 nimmt die Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art auf, so dass das erste Gehäuseteil 21.1.1 auf den Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 (oder auf einen anderen Add-on HLK-Vorrichtungsblock) gestapelt werden kann. Das zweite Gehäuseteil 21 .11.1 nimmt die Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art auf, wobei die elektrische Schnittstelle 26A.1 der Verbindungsschnittstelle 25A.1 der ersten Art mit der elektrischen Schnittstelle 26B.1 der Verbindungsschnittstelle 25B.1 der zweiten Art durch ein elektrisches Verlängerungsglied 23.1, insbesondere ein flexibles elektrisches Verlängerungsglied, elektrisch verbunden ist, so dass auf das zweite Gehäuseteil 21.11.1 weitere HLK-Vorrichtungsblöcke - insbesondere ein HLK-Deckvorrichtungsblock 30 mit einer Vorrichtung zur menschlichen Interaktion (HID) 33 - gestapelt werden können. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das erste Gehäuseteil 21.1.1 so konfiguriert, dass es als Abdeckung für den Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 (oder für einen Add-on HLK-Vorrichtungsblock, auf den es gestapelt wird) dient.
[0081] Figur 15A zeigt eine weitere Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 als Kanalsensor konfiguriert ist, wie etwa als Kanalsensor zur Messung von Temperatur, relativer Feuchtigkeit, Taupunkt, CO2, VOCs und/oder Druck. Wie dargestellt, umfasst der Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 einen Sensor S, der mit der elektronischen Schaltung 12 kommunikativ verbunden ist. Der Sensor S umfasst einen ersten Sensorteil Si und einen zweiten Sensorteil Se, wobei der erste Sensorteil Si innerhalb des Gehäuses 11 des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 angeordnet ist, während der zweite Sensorteil Se zumindest teilweise aus dem Gehäuse 11 des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks 10 herausragt. Wenn die HLK-Feldvorrichtung 1 an einem Kanal/Rohr D angebracht ist, erstreckt sich zumindest ein Teil des zweiten Sensorteils Se, der als Sensorsonde Sp bezeichnet wird, in den Kanal/das Rohr D.
[0082] Für die Messung der jeweiligen Umgebungsvariable umfasst der Sensor S ein Sensorelement Sx, Sx'. Abhängig von den gemessenen Umgebungsparametern ist das Sensorelement Sx im ersten Sensorteil Si innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet und über den zweiten Sensorteil Se mit der Sensorsonde P fluidisch verbunden, so dass Proben eines durch den Kanal/das Rohr D strömenden Fluids auf das Sensorelement Sx geleitet werden.
[0083] Alternativ oder zusätzlich, wie in Figur 15B dargestellt, ist das Sensorelement Sx' innerhalb des zweiten Sensorteils Se, insbesondere innerhalb der Sensorsonde P, angeordnet und somit dem durch den Kanal/das Rohr D strömenden Fluid ausgesetzt.
[0084] Optional umfasst der Sensor S ein Kanalbefestigungselement Sm, das so konfiguriert ist, dass es an verschiedene Kanal-/Rohrgeometrien angepasst werden kann. Insbesondere ist das Kanalbefestigungselement Sm dazu bereitgestellt, die Befestigung der HLK-Feldvorrichtung 1 an einem Kanal oder Rohr zu ermöglichen, so dass ein Sensorelement Sx des zweiten Sensorteils Se in der Mitte des Kanals/Rohrs D platziert werden kann.
[0085] Figur 16 zeigt eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei ein Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1, der eine Fluidverbindungsschnittstelle 28f.1 umfasst, an einem Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 angebracht wird. Eine Fluidverbindungsschnittstelle 28f.1 - mit einem oder mehreren Fluidanschlüssen - ist bereitgestellt, um ein Sensorelement Sx (eines Sensors S), das sich im Gehäuse 21.1 eines HLK-Vorrichtungsblocks 20.1 befindet, fluidisch mit einem Messpunkt zu verbinden. Insbesondere umfasst die Fluidverbindungsschnittstelle 28f.1 zwei oder mehr Fluidanschlüsse zur Fluidverbindung des Sensors S mit einer Vielzahl von Messpunkten zur Messung der Druckdifferenz zwischen diesen Messpunkten.
[0086] Anhand von Figur 17 wird nun ein HLK-System 100 beschrieben, das eine HLK-Feldvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst. Das HLK-System 100 umfasst ein oder mehrere externe Rechenvorrichtungen 100A - C, wie etwa einen Fernserver 100B, der mit der HLK-Feldvorrichtung 1 über eine Funkkommunikationsschaltung eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1-n kommunikativ verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ ist die HLK-Feldvorrichtung 1 so konfiguriert, dass es unter Verwendung von Funkkommunikationsschaltungen eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1-n, insbesondere einer „Near Field Communication“-(NFC)- und/oder einer „Bluetooth Low Energy“-(BLE)- und/oder einer „Wireless Local Area Network“-(WLAN)-Kommunikationsschaltung, eine Kommunikationsverbindung mit einer mobilen Rechenvorrichtung 100A herstellt. Die HLK-Feldvorrichtung 1 kann ferner (unter Verwendung von Kommunikationsschaltungen und/oder der externen elektrischen Schnittstelle 18, 28.1-n eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke 20.1-n) mit einem Kontrollterminal 100C, wie etwa einem Computer, auf dem ein Gebäudemanagementsystem (BMS) ausgeführt wird, verbunden werden, und zwar entweder direkt oder über eine Gateway-Vorrichtung 110 unter Verwendung einer verdrahteten (wie etwa einer BUS-Verbindung) oder einer drahtlosen Verbindung (wie etwa NFC).
Liste der Bezugsnummern
[0087] HLK-Feldvorrichtung 1 HLK-Vorrichtungsblöcke 10, 20.1-n Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10 Primärer Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10.1 Sekundärer Basis-HLK-Vorrichtungsblock 10.11 Gehäuse (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 11 Erste Seite (des Gehäuses des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 11Top Elektronische Schaltung (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 12 Mechanischer Antrieb (des sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 13 Verbindungsschnittstelle der ersten Art (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 15A Elektrische Schnittstelle der ersten Art (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 16A Mechanische Schnittstelle der ersten Art (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 17A Externe elektrische Schnittstelle (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 18 Verbindungselement (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) 19 Elektromotor (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) M Sensor (des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks) S Erster Sensorteil (des Sensors) Si Zweiter Sensorteil (des Sensors) Se Kanalbefestigungselement Sm Sensorsonde Sp Sensorelement Sx, Sx' Kanal D Add-on HLK-Vorrichtungsblock 20.1-n Gehäuse (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 21.1-n Erste Seite (des Gehäuses des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 21Top.1-n Zweite Seite (des Gehäuses des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 21Bot.1-n Elektronische Schaltung (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 22.1-n Elektrisches Verlängerungsglied 23.1-n Funktionserweiterungsvorrichtung 24.1-n Verbindungsschnittstelle der ersten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 25A.1-n Verbindungsschnittstelle der zweiten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 25B.1-n Elektrische Schnittstelle der ersten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 26A.1-n Elektrische Schnittstelle der zweiten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 26B.1-n Mechanische Schnittstelle der ersten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 27A.1-n Mechanische Schnittstelle der zweiten Art (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 27B.1-n Externe elektrische Schnittstelle (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 28.1-n Verbindungselement (des Add-on HLK-Vorrichtungsblocks) 29.1-n Fluidverbindungsschnittstelle 28f.1-n HLK-Deckvorrichtungsblock 30 Gehäuse (des HLK-Deckvorrichtungsblocks) 31 Elektronische Schaltung (des HLK-Deckvorrichtungsblocks) 32 Vorrichtung zur menschlichen Interaktion HID (des HLK-Deckvorrichtungsblocks) 33 Verbindungsschnittstelle der zweiten Art (des HLK-Deckvorrichtungsblocks) 35B Verbindungsschnittstelle der ersten Art (des HLK-Deckvorrichtungsblocks) 36B Fernbedienungsverlängerung 38 Verbinder (für Stromversorgung und/oder Konfiguration) 50 Angetriebenes Element 80 HLK-System 100 Fernserver 100B Kontrollterminal 100C Gateway-Vorrichtung 110
Claims (37)
1. Verfahren zur Herstellung einer HLK- Feldvorrichtung (1 ) aus einer Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n), das die folgenden Schritte umfasst:
a) Bereitstellen eines Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10), der folgende Elemente umfasst:
– ein Gehäuse (11);
– einen Elektromotor (M), der innerhalb des Gehäuses (11) dazu eingerichtet ist, ein angetriebenes Element (80) - wie etwa ein Ventil oder eine Klappe - anzutreiben, das sich außerhalb des Gehäuses (11) befindet und mechanisch mit der HLK- Feldvorrichtung (1) verbunden werden kann, und/oder einen Sensor (S), der zum Messen eines Umgebungsparameters eines HLK-Systems (100) konfiguriert ist;
– eine Verbindungsschnittstelle (15A) einer ersten Art;
– eine elektronische Schaltung (12), die mit dem Elektromotor (M) und/oder dem Sensor (S) verbunden ist;
b) Bereitstellen eines oder mehrerer Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n), die jeweils folgende Elemente umfassen:
– ein Gehäuse (21.1-n);
– eine Verbindungsschnittstelle (25A.1 -n) der ersten Art;
– eine Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) einer zweiten Art,
wobei die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1 n) der ersten Art und die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1 -n) der zweiten Art dazu konfiguriert sind, mechanisch miteinander verbunden werden zu können; und
c) Stapeln des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) und des einen oder der mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n), wodurch die Verbindungsschnittstelle (1 5A, 25A.1-n) der ersten Art mit der Verbindungsschnittstelle (25B.1 -n) der zweiten Art benachbarter HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) mechanisch verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsschnittstellen (1 5A, 25A.1-n) der ersten Art eine mechanische Schnittstelle (17A, 27A.1-n) einer ersten Art umfassen und die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1-n) der zweiten Art eine mechanische Schnittstelle(n) (27B.1 -n) einer zweiten Art umfassen, die so konfiguriert sind dass benachbarte HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) ausgerichtet werden und/oder ineinander greifen, wenn die HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) gestapelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n, 27B.1 -n) so konfiguriert sind, dass sie durch eine Schnittstellenpassung an den gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) ineinander greifen, um dadurch die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-20-n) fest miteinander zu verbinden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Klebstoffs und/oder eines Befestigungsmittels an den mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1 -n, 27B.1-n), zu dem Zweck, die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1 - 20-n) nach dem Stapeln fest miteinander zu verbinden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei:
– die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n) der ersten Art einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, umfassen, der auf einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des Gehäuses (11, 21.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist, und die mechanische(n) Schnittstelle(n) (27B.1-n) der zweiten Art eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, umfassen, die auf einer zweiten Seite (18, 28.1-n) des Gehäuses (21.1-21 .n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (20.1 -n) angeordnet ist,
oder
– die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n) der ersten Art eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, umfassen, die auf einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des Gehäuses (11, 21.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist, und die mechanische(n) Schnittstelle(n) (27B.1-n) der zweiten Art einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, umfassen, der auf einer zweiten Seite (28.1-n) des Gehäuses (21.1-21 .n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (20.1-n) angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei:
– der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) ferner eine elektronische Schaltung (22.1-n) umfassen; und
– die Verbindungsschnittstelle (15A) der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) und die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1-n) der zweiten Art des bzw. der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1 -n) elektrische Schnittstellen (16A, 26B.1-n) umfassen, die elektrisch mit der jeweiligen elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) verbunden sind und dazu konfiguriert sind, elektrisch miteinander verbunden werden zu können.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei:
– der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) jeweils ferner eine elektronische Schaltung (22.1-n) umfassen;
– die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1-n, 25B.1-n) jeweils eine elektrische Schnittstelle (1 6A, 26A. 1 -n, 26B. 1 -n) umfassen, die elektrisch mit der jeweiligen elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) verbunden ist, wobei die Verbindungsschnittstellen (1 5A, 25A.1-n, 25B.1-n) dazu konfiguriert sind, elektrisch miteinander verbunden werden zu können.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Stapeln der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) ferner das elektrische Verbinden der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) miteinander über die elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) benachbarter HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) umfasst, um dadurch die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie zwischen ihnen zu ermöglichen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei:
– die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n) der Verbindungsschnittstelle(n) (15A, 25A.1-n) der ersten Art einen elektrischen Verbinder einer ersten Art umfassen, der an einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist;
– die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen (26B.1-n) der Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1 -n) der zweiten Art einen elektrischen Verbinder einer zweiten Art umfassen, der an einer zweiten Seite (21 Bot.1-n) des/der jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks bzw. HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) angeordnet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner umfassend die folgenden Schritte:
– Speichern von Konfigurationsdaten in der elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) eines ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) und Konfigurieren der elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) zum Übertragen von Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n); und
– Konfigurieren der elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) eines zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n), der sich vom ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) unterscheidet, zum Empfangen von Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) des zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n).
11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt des Veranlassens, dass Konfigurationsdaten des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) an den zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) übertragen werden, sobald die HLK- Feldvorrichtung (1) mit elektrischer Energie versorgt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ferner umfassend die folgenden Schritte:
d) Bereitstellen einer externen elektrischen Schnittstelle (18, 28.1-n) für mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n), wobei die externe elektrische Schnittstelle (18, 28.1-n) mit der elektronischen Schaltung (1 2, 22.1-n) des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) verbunden ist; und
e) Konfigurieren von mehr als einer der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) der HLK- Feldvorrichtung (1) zur Versorgung mit elektrischer Energie, und/oder Konfigurieren von mehr als einer der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) der HLK- Feldvorrichtung (1) zum Konfigurieren über die externe elektrische Schnittstelle (18, 28.1-n) des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) über ihre jeweiligen elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n, 26B.1-n).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das Gehäuse (21.1 -n) eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1 -n) umfasst:
– ein erstes Gehäuseteil (21.1.1-n), das die Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) der zweiten Art aufnimmt;
– ein zweites Gehäuseteil (21.II.1-n), das die Verbindungsschnittstelle (25A.1-n) der ersten Art aufnimmt,
wobei die elektrische Schnittstelle (26A.1 -n) der Verbindungsschnittstelle (25A.1 - n) der ersten Art mit der elektrischen Schnittstelle (26B.1 -n) der Verbindungsschnittstelle (25B.1 -n) der zweiten Art durch ein elektrisches Verlängerungsglied (23.1-n), insbesondere ein flexibles elektrisches Verlängerungsglied (23.1 -n), elektrisch verbunden ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) eine oder mehrere Funktionserweiterungsvorrichtungen (24.1 -n) umfassen, die aus der Liste ausgewählt sind, die folgende Elemente umfasst:
– eine Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa einen Mikrocontroller zum Bereitstellen von Rechenleistung an die HLK- Feldvorrichtung (1);
– eine mechanische Leistungsvorrichtung;
– eine Steuervorrichtung, die HLK-Steuerfunktionen wie etwa eine proportionale Steuerung (P), eine proportional-integrale Steuerung (PI), eine proportionalintegral-ableitende Steuerung (PID), eine integrale Steuerung (I) und/oder eine auf einem neuronalen Netz basierende Steuerung implementiert;
– eine Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Funkkommunikationsvorrichtung;
– eine Energiespeichervorrichtung, umfassend eine kapazitive Speichervorrichtung und/oder eine elektrochemische Speichervorrichtung;
– eine Sensorvorrichtung, umfassend einen oder mehrere Sensoren zur Messung eines Parameters eines HLK-Systems (100);
– eine HLK-Schnittstellenvorrichtung, umfassend eine Schnittstelle zu einer Klappe und/oder einem Rohr eines HLK-Systems (100);
– eine Positionsrückmeldevorrichtung des angetriebenen Elementes (80);
– eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen von externem Strom an die HLK- Feldvorrichtung;
– eine Überwachungs-/Wartungsvorrichtung zum Ausführen spezifischer Wartungs- und Datenaufzeichnungsfunktionen; und/oder
– eine Anzeigevorrichtung.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, ferner umfassend die folgenden Schritte:
– Bereitstellen eines oder mehrerer Verbindungselemente (19, 29.1-n), die die mechanische Schnittstelle (17A, 27A.1-n) der ersten Art oder die mechanische Schnittstelle (27B.1-n) der zweiten Art aufweisen; und
– Zusammenbauen eines oder mehrerer der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) durch Anbringen des bzw. der Verbindungselemente (19, 29.1-n) am Gehäuse (11, 21.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend die folgenden Schritte:
f) Bereitstellen eines HLK-Deckvorrichtungsblocks (30), umfassend:
– ein Gehäuse (31);
– eine Verbindungsschnittstelle (35B) der zweiten Art;
g) Stapeln des HLK-Deckvorrichtungsblocks (30) auf einem äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblock (20.1 -n), wodurch die Verbindungsschnittstelle (35B) der zweiten Art des HLK-Deckvorrichtungsblocks (30) mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle (25A.1 -n) der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks (20.1 -n) verbunden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der HLK-Deckvorrichtungsblock (30) ferner eine Vorrichtung (33) zur menschlichen Interaktion (HID) umfasst, die elektrisch mit einer elektronischen Schaltung (32) des HLK-Deckvorrichtungsblocks (30) und/oder mit einer elektronischen Schaltung (22.1 -n) von einem oder mehreren der Add-on HLK-Vorrichtungsblock (20.1-n) und/oder mit der elektronischen Schaltung (12) des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) verbunden ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17,ferner umfassend die folgenden Schritte:
a1) Bereitstellen eines primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.1), der den Elektromotor (M) umfasst;
a2) Bereitstellen eines sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.11), der einen mechanischen Antrieb (13) umfasst; und
a3) Verbinden des primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.1) und des sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.11) zum Bilden des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10), derart, dass der mechanische Antrieb (13) zwischen dem Elektromotor (M) und dem angetriebenen Element (80) angeordnet ist.
19. HLK- Feldvorrichtung (1), umfassend:
– einen Basis-HLK-Vorrichtungsblock (10), der folgende Elemente umfasst:
– ein Gehäuse (11);
– einen Elektromotor (M), der innerhalb des Gehäuses (11) dazu eingerichtet ist, ein angetriebenes Element (80) - wie etwa ein Ventil oder eine Klappe - anzutreiben, das sich außerhalb des Gehäuses (11) befindet und mechanisch mit der HLK- Feldvorrichtung (1) verbunden werden kann, und/oder einen Sensor (S), der zum Messen eines Umgebungsparameters eines HLK-Systems (100) konfiguriert ist;
– eine Verbindungsschnittstelle (15A) einer ersten Art;
– eine elektronische Schaltung (12), die mit dem Elektromotor (M) und/oder dem Sensor (S) verbunden ist;
– einen oder mehrere Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n), die jeweils folgende Elemente umfassen:
– ein Gehäuse (21.1-n);
– eine Verbindungsschnittstelle (25A.1-n) der ersten Art;
– eine Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) einer zweiten Art,
wobei die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1 n) der ersten Art und die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1 -n) der zweiten Art dazu konfiguriert sind, mechanisch miteinander verbunden werden zu können; und
wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock (10) und der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1 -n) derart gestapelt sind, dass die Verbindungsschnittstelle (15A, 25A.1-n) der ersten Art mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) der zweiten Art von benachbarten HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) verbunden sind.
20. HLK- Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 19, wobei die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1-n) der ersten Art eine mechanische Schnittstelle (17A, 27A.1 -n) einer ersten Art umfassen und die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1-n) der zweiten Art eine mechanische Schnittstelle(n) (27B.1 -n) einer zweiten Art umfassen, die so konfiguriert sind, dass benachbarte HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) ausgerichtet werden und/oder ineinander greifen, wenn die HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) gestapelt werden.
21. HLK- Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 20, wobei die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1 -n, 27B.1-n) derart konfiguriert sind, dass sie durch eine Schnittstellenpassung an den gestapelten HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) ineinander greifen, um dadurch die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1 - 20-n) fest miteinander zu verbinden.
22. HLK- Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1 - 20-n) durch Stapeln mittels eines an den mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n, 27B.1-n) bereitgestellten Klebstoffs und/oder Befestigungsmittels fest miteinander verbunden sind.
23. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei:
– die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n) der ersten Art einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, umfassen, der auf einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des Gehäuses (11, 21.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist, und die eine oder die mehreren mechanischen Schnittstellen (27B.1 -n) der zweiten Art eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, umfassen, die auf einer zweiten Seite (21Bot.1-n) des Gehäuses (21.1-21.n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (20.1 -n) angeordnet ist,
oder
– die mechanischen Schnittstellen (17A, 27A.1-n) der ersten Art eine Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Ausnehmung, umfassen, die auf einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des Gehäuses (11, 21.1 -n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist, und die mechanische(n) Schnittstelle(n) (27B.1 -n) der zweiten Art einen Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Vorsprung, umfassen, der auf einer zweiten Seite (21Bot.1-n) des Gehäuses (21.1-21 .n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (20.1-n) angeordnet ist.
24. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei:
– der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) ferner eine elektronische Schaltung (22.1-n) umfassen; und
– die Verbindungsschnittstelle (1 5A) der ersten Art des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) und/oder die Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1-n) der zweiten Art eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1 -n) elektrische Schnittstellen (16A, 26B.1-n) umfassen, die elektrisch mit der jeweiligen elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) verbunden sind und dazu konfiguriert sind, elektrisch miteinander verbunden werden zu können.
25. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei:
– der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) jeweils ferner eine elektronische Schaltung (22.1-n) umfassen;
– die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1-n, 25B.1-n) jeweils eine elektrische Schnittstelle (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) umfassen, die elektrisch mit der jeweiligen elektronischen Schaltung (12, 22.1-n) verbunden ist, wobei die Verbindungsschnittstellen (15A, 25A.1-n, 25B.1-n) dazu konfiguriert sind, elektrisch miteinander verbunden werden zu können.
26. HLK- Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) über die elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) benachbarter HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) elektrisch miteinander verbunden sind, um dadurch eine Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie zwischen ihnen zu ermöglichen.
27. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei:
– die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n) der Verbindungsschnittstelle(n) (15A, 25A.1-n) der ersten Art einen elektrischen Verbinder einer ersten Art umfassen, der an einer ersten Seite (11Top, 21Top.1-n) des jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks (10, 20.1-n) angeordnet ist;
– die eine oder die mehreren elektrischen Schnittstellen (26B.1-n) der Verbindungsschnittstelle(n) (25B.1 -n) der zweiten Art einen elektrischen Verbinder einer zweiten Art umfassen, der an einer zweiten Seite (21Bot.1-n) des/der jeweiligen HLK-Vorrichtungsblocks bzw. HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) angeordnet ist.
28. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei:
– die elektronische Schaltung (12, 22.1-n) eines ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) dazu konfiguriert ist, darin gespeicherte Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1 -n) zu übertragen; und
– die elektronische Schaltung (12, 22.1-n) eines zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n), der sich vom ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) unterscheidet, dazu konfiguriert ist, Konfigurationsdaten über die elektrische Schnittstelle (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) des zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) zu empfangen.
29. HLK- Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 28, die ferner dazu konfiguriert ist, Konfigurationsdaten des ersten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) an den zweiten der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) zu übertragen, wenn die HLK- Feldvorrichtung (1) mit elektrischer Energie versorgt wird.
30. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei:
d) mindestens einer der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) eine externe elektrische Schnittstelle (18, 28.1-n) umfasst; und
e) mehr als einer der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) der HLK-Feldvorrichtung (1) so konfiguriert sind, dass sie über die externe elektrische Schnittstelle (18, 28.1-n) des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) über ihre jeweiligen elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) mit Strom versorgt werden und/oder mehr als einer der Vielzahl von HLK-Vorrichtungsblöcken (10, 20.1-n) der HLK- Feldvorrichtung (1) so konfiguriert sind, dass sie über die externe elektrische Schnittstelle (18, 28.1-n) des mindestens einen der HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) über ihre jeweiligen elektrischen Schnittstellen (16A, 26A.1-n, 26B.1-n) konfiguriert werden können.
31. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 30, wobei das Gehäuse (21.1-n) eines oder mehrerer der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) umfasst:
– ein erstes Gehäuseteil (21.I.1-n), das die Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) der zweiten Art aufnimmt;
– ein zweites Gehäuseteil (21.II.1-n), das die Verbindungsschnittstelle (25A.1-n) der ersten Art aufnimmt,
wobei die elektrische Schnittstelle (26A.1-n) der Verbindungsschnittstelle (25A.1-n) der ersten Art mit der elektrischen Schnittstelle (26B.1 -n) der Verbindungsschnittstelle (25B.1-n) der zweiten Art durch ein elektrisches Verlängerungsglied (23.1 -n), insbesondere ein flexibles elektrisches Verlängerungsglied (23.1 -n), elektrisch verbunden ist.
32. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 31, wobei der eine oder die mehreren Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1-n) eine oder mehrere Funktionserweiterungsvorrichtungen (24.1 -n) umfassen, die aus der Liste ausgewählt sind, die folgende Elemente umfasst:
– eine Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa einen Mikrocontroller zum Bereitstellen von Rechenleistung an die HLK- Feldvorrichtung (1);
– eine mechanische Leistungsvorrichtung;
– eine Steuervorrichtung, die HLK-Steuerfunktionen wie eine proportionale Steuerung (P), eine proportional-integrale Steuerung (PI), eine proportionalintegral-ableitende Steuerung (PID), eine integrale Steuerung (I) und/oder eine auf einem neuronalen Netz basierende Steuerung implementiert;
– eine Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Funkkommunikationsvorrichtung;
– eine Energiespeichervorrichtung, umfassend eine kapazitive Speichervorrichtung und/oder eine elektrochemische Speichervorrichtung;
– eine Sensorvorrichtung, umfassend einen oder mehrere Sensoren zur Messung eines Parameters eines HLK-Systems (100);
– eine HLK-Schnittstellenvorrichtung, umfassend eine Schnittstelle zu einer Klappe und/oder einem Rohr eines HLK-Systems (100);
– eine Positionsrückmeldevorrichtung des angetriebenen Elementes (80);
– eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen von externem Strom an die HLK- Feldvorrichtung;
– eine Überwachungs-/Wartungsvorrichtung zum Ausführen spezifischer Wartungs- und Datenaufzeichnungsfunktionen; und/oder
– eine Anzeigevorrichtung.
33. HLK- Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 32, wobei:
– die mechanische Schnittstelle (17A, 27A.1-n) der ersten Art oder die mechanische Schnittstelle (27B.1-n) der zweiten Art von einem oder mehreren Verbindungselementen (19, 29.1-n) getragen werden; und
– das eine oder die mehreren Verbindungselemente (19, 29.1-n) am Gehäuse (11, 21.1 -n) des einen oder der mehreren HLK-Vorrichtungsblöcke (10, 20.1-n) befestigt sind.
34. HLK-Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 33, ferner umfassend:
– einen HLK-Deckvorrichtungsblock (30), der folgende Elemente umfasst:
– ein Gehäuse (31);
– eine Verbindungsschnittstelle (35B) der zweiten Art;
wobei der HLK-Deckvorrichtungsblock (30) auf einem äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblock (20.1-n) gestapelt ist, wobei die Verbindungsschnittstelle (35B) der zweiten Art des HLK-Deckvorrichtungsblocks (30) mechanisch mit der Verbindungsschnittstelle (25A.1-n) der ersten Art des äußersten Add-on HLK-Vorrichtungsblocks (20.1-n) verbunden ist.
35. HLK-Feldvorrichtung (1) nach Anspruch 34, wobei der HLK-Deckvorrichtungsblock (30) ferner eine Vorrichtung (33) zur menschlichen Interaktion (HID) umfasst, die elektrisch mit einer elektronischen Schaltung (32) des HLK-Deckvorrichtungsblocks (30) und/oder mit einer elektronischen Schaltung (22.1 -n) von einem oder mehreren der Add-on HLK-Vorrichtungsblöcke (20.1 -n) und/oder mit der elektronischen Schaltung (12) des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) verbunden ist.
36. HLK-Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 35, wobei der Basis-HLK-Vorrichtungsblock (10) umfasst:
– einen primären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.1), der den Elektromotor (M) umfasst;
– einen sekundären Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.11), der einen mechanischen Antrieb (13) umfasst; und
wobei der primäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.1) und der sekundäre Basis-HLK-Vorrichtungsteilblock (10.11) derart verbunden sind, dass der mechanische Antrieb (13) zwischen dem Elektromotor (M) und dem angetriebenen Element (80) angeordnet ist.
37. HLK-System (100), umfassend:
– eine HLK-Feldvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 36; und
– ein angetriebenes Element (80), wie etwa ein Ventil und/oder eine Klappe, das antriebsmäßig mit dem Elektromotor (M) des Basis-HLK-Vorrichtungsblocks (10) der HLK-Feldvorrichtung (1) verbunden ist.
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