CN103185601A

CN103185601A - 具有至少一个感应接口的测量变送器

Info

Publication number: CN103185601A
Application number: CN2012105989887A
Authority: CN
Inventors: 托尔斯滕·佩希施泰因; 斯文-马蒂亚斯·沙伊贝; 斯特凡·皮尔茨
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-07-03
Also published as: DE102011089944A1; US20130162268A1

Abstract

本发明涉及一种具有至少一个感应接口的测量变送器。用于接收和处理测量数据的测量变送器(8)包括：变送器外壳(10)，在该变送器外壳内具有至少一个电路腔；电子电路，其布置在该电路腔中，用于经由至少一个感应耦合接口(12、13)向传感器供电并且接收和处理传感器的测量数据，其中，感应耦合接口(12、13)包括利用位于在初级侧上的第一插入连接元件和在次级侧上的互补的第二插入连接元件的插入连接耦合，其中，第二插入连接元件可分离地可连接到第一插入连接元件，其中，第一插入连接元件包括在耦合外壳中的至少第一感应耦合器，该耦合外壳被气密密封，特别是被材料锁合地结合到变送器外壳或与变送器外壳一体地形成。

Description

具有至少一个感应接口的测量变送器

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个感应耦合接口的测量变送器。感应耦合接口的优点在于它们避免诸如在潮湿环境中的腐蚀、放电(电火花)或者漏电流的电耦合接口问题。这特别涉及电势传感器。

背景技术

欧洲专利EP1206012B1保护一种包括pH传感器的装置，该pH传感器具有一个这种感应耦合接口，用于连接到测量变送器pH传感器和插接器，其中传输电缆可以借助该插接器连接到pH传感器，由此可以将电源信号传输到pH传感器，并且可以经由该插接器无接触地从pH传感器传输测量信号，该插接器包括插入元件和插座元件，用于将传输电缆连接到pH传感器，该插座元件可以可分离地连接到该插入元件，由此或者将插入元件指定给pH传感器并将插座元件指定给传输电缆，或者将插座元件指定给pH传感器并将插入元件指定给传输电缆，其中没有从插座元件和插入元件引出电连接元件，其中插座元件对外部密封，插入元件对外部密封，并且插接器包括用于在插入元件和插座元件之间的感应信号传输的单元。

专利公开DE10220450公开了一种连接电缆，其具有感应初级侧插入元件和感应耦合次级侧插入元件。该专利公开教导了特别是在潮湿和化学活性的环境中，对于接触的外壳在其防渗透性和电绝缘性方面有高要求，由此在电连接的情形下，在实践中并未实现良好的保护。因此，该专利公开提出感应耦合插入元件，其每一个都包括气密密封的接口外壳。传输电缆将被连接在互补耦合元件之间，例如，该互补耦合元件例如安装在传感器和诸如测量变送器的上级单元上。

专利公开DE102008043297A1在背景技术的内容中公开了一种接口中性功能模块(interface neutral function module)，其在每种情形下实施为具有初级侧和次级侧感应耦合接口，并且其特别地被气密密封且在外壳中没有开口。该功能模块包括用于供应次级侧连接的传感器的能量存储单元，用于正常应用的初级侧供电失效的情形。在该发明的一种实施方式中，该功能模块包括用于绘制次级侧记录数据的数据记录器、显示单元和操作单元。

专利公开DE102008053920A1公开了一种分配模块，该分配模块包括外壳、模块电子器件、用于第一测量设备的第一连接装置、用于第二测量设备的第二连接装置和用于至少一个数据处理单元的至少第三连接装置，由此第一连接装置和第二连接装置都包括位于外壳内并连接到该模块电子器件的传输线圈，用于形成感应耦合接口，并且由此该至少两个传输线圈中的每一个位于插入元件的内部。

为控制分配模块、特别是第一连接装置以及第二连接装置的分配模块，和/或为了处理经由第三连接装置接收的控制命令，专利公开DE102008053920A1公开了借助微处理器(μC)、和/或可变逻辑部件(现场可编程门阵列，FPGA)、和/或为专用集成电路(ASIC)构成的控制单元。专利公开DE102008053920A1还公开了：一种显示装置，该显示装置与控制单元通信，用于可视化经由分配模块传输数据和/或用于可视化关于分配模块的状态信息，例如还呈现关于分配模块的连接装置的连接配置和/或经由连接装置流动的数据流；以及服务单元，该服务单元例如与控制单元通信，并用于对控制单元编程和用于选择性地将分配单元的连接装置分别地打开或关闭；以及无线通信装置，该无线通信装置与控制单元通信，被提供用于无线地发送和接收用于分配模块的配置数据。

此外，专利公开DE102008053920A1公开了诸如EEPROM、PROM或硬盘的数据存储器，该数据存储器与控制单元通信并相应地被集成到控制单元，用于存储分别来自于分配模块和与测量设备相关的相应的测量变量和信息，诸如，例如，用于存储测量值、校正数据、解锁码、证书、用于使能操作的数据、参数化数据或授权数据。

此外，专利公开DE102008053920A1公开了，被提供用于测量设备且彼此相同的至少两个连接装置，在分配模块处包括传输线圈，该传输线圈位于模块外壳内并且连接到模块电子器件，并且用于在各个测量设备和分配模块之间形成电能传输感应耦合接口。该至少两个传输线圈中的每一个位于插入连接元件内，其由不导电人造材料构成，用于形成可分离插入连接耦合，并被实施为模块外壳的集成部分。此外，被提供用于数据处理单元的第三连接装置也同样包括传输线圈，该传输线圈为了在分配模块和数据处理单元之间形成感应接口而位于插入连接元件内，其由不导电人造材料构成，用于形成可分离插入连接耦合，并被实施为模块外壳的集成部分。如果以此方式形成的接口实质上排他地感应耦合，可以通过很简单的方式实现在测量设备和分配模块之间、以及根据具体情况在分配模块和数据处理单元之间的电分离。因此通过简单的方式可以实现具有液密接口的分配模块，其不需要突出的电连接元件以在测量设备和分配模块之间进行电连接。

“Knick”公司提供了一种名为“Portavo”的测量变送器，其外壳满足IP防护等级IP67。在该外壳中，采用取决于需求的测量模块以用于不同的操作模式，其中不能通过外壳为这些模块防潮。称为“Memosens”技术的用于感应耦合接口的测量模块是可用的，其中该测量模块包括具有电接触的多极连接插座，可以将具有相应连接针的插头插入该多级连接插座。没有提供接触防潮的保护。

因此，如果具有感应耦合接口的连接元件被提供用于直接连接到传感器，则它们包括密封外壳。就现状来说这是合理的，因为在测量位置处，在紧邻传感器处预期由于清洁化学品或过程介质而对接口的最大损坏。

但是，在测量变送器上出现暴露的电接触以连接传感器，或传感器电缆经由包括适合的密封罩的Panzergewinde(对于电缆密封套绕制的德国技术标准)被送入测量变送器外壳。因此，一方面这意味着增加了安装成本以及伴随的诸如在电缆连接处极性颠倒的危险，并且另一方面，仍然只能对连接以及根据具体情况对测量变送器的电路元件提供有限的保护。因此本发明的目的是为此寻找补救并且提供用于爆炸易发区域的安全的测量变送器。

发明内容

根据本发明，借助根据独立权利要求1的测量变送器实现该目的。

本发明的测量变送器包括变送器外壳，变送器外壳内具有至少一个电路腔；电子电路，其布置在电路腔中，用于经由至少一个感应耦合接口向传感器供电并且接收和处理传感器的测量数据，其中，感应耦合接口包括具有在初级侧上的第一插入耦合元件和互补的在次级侧上的第二插入连接元件的插入连接耦合，其中，第二插入连接元件可分离地可连接到第一插入连接元件，其中，第一插入连接元件包括在耦合外壳中的至少一个第一感应耦合器，该耦合外壳被气密密封地形成，特别是材料锁合地(substance-to-substance)结合到变送器外壳或者与变送器外壳一体地形成。

在本发明的实施例中，测量变送器满足IP防护等级IP67、IP68、IP69、以及特别是IP69k。

在实施例中，在每种情形下，测量变送器包括具有两个或更多个感应耦合接口的插入连接元件，其中，在每种情形下，感应耦合接口包括具有第一插入耦合元件和互补的第二插入连接元件的插入连接耦合，其中，在每种情形下，第二插入连接元件可分离地可连接到第一插入连接元件，其中，在每种情形下，第一插入连接元件包括在耦合外壳中至少第一感应耦合器，该耦合外壳被气密密封地形成，特别是被材料锁合地结合到变送器外壳或者与变送器外壳一体地形成。

被连接的传感器和致动器能够经由感应耦合接口分别地被提供有能量，并且能够利用其进行单向或双向数据交换。

测量变送器能够根据协议经由额外的感应接口或者根据具体情况经由具有电插入元件的接口而直接或间接地连接到过程控制系统，该额外的感应接口优选地实施为另一种感应接口，该电插入元件优选地是可密封的。

根据本发明的实施例，测量变送器包括显示单元，其显示器被气密密封，并且特别地被材料锁合地结合到外壳并且集成在外壳中。

根据本发明的实施例，测量变送器包括操作装置，其操作元件被气密密封，并且特别地被材料锁合地结合到外壳并且集成在外壳中。操作元件特别地包括能够被磁性地激活的REED接触，以及能够通过外壳壁激活的霍尔传感器或者电容传感器。

附图说明

现在将借助在附图中描绘的实施例来说明本发明。附图示出了：

图1：具有发明的变送器的测量场点配置

图2：发明的测量变送器的实施例的示意性前视图

图3：发明的测量变送器的接口

具体实施方式

图1所示的测量场点配置包括具有气密密封外壳的测量变送器1，该气密密封外壳包括以同样方式气密密封的接口，该接口特别包括感应耦合插入连接耦合。现场设备，即传感器2和致动器，经由感应耦合传感器电缆3和致动器线4连接到这些接口。

用于测量变送器与控制系统的其它组件通信的通信线5经由气密密封接口连接，该气密密封接口例如也可以是感应耦合接口。

经由一条或多条电源线6进行测量变送器1的供电，其中，在优选的实施例中，电能在测量变送器中感应耦合，或分别经由插头插座引入并在测量变送器的外壳中融合(fused)。

图2中描述的测量变送器8包括气密密封外壳10、用于连接到过程控制系统的感应耦合插入连接元件13和用于将传感器与测量变送器连接的感应耦合插入连接元件14。插入连接元件13、14被实现成使得对应件(counter piece)15、16不可能互换。如此，只有正确的对应部分15、16才能连接到测量变送器8的插入连接元件。HART、Profibus、基金会现场总线(Foundation Fieldbus)或者其它总线系统可以作为用于到过程控制系统的接口的协议操作。到传感器的连接可以借助称为Memosens的技术进行。测量变送器8还包括显示区域11，与操作元件12相似，显示区域11的显示窗与外壳10材料锁合地结合，其例如可以包括电容触摸传感器。

图3示出在来自图2的测量变送器8的外壳壁中的感应耦合连接元件14的典型整体实施例。插入连接元件14包括布置在轮廓中的中心初级侧感应耦合器18，该轮廓与外壳壁整体实施或者材料锁合地结合到外壳壁，并且对应于Memosens技术的初级侧插入连接元件。次级侧对应件可以附接到该轮廓，其中次级侧感应耦合器20从外周包围初级侧感应耦合器18。

Claims

1.一种测量变送器(8)，用于接收和处理测量数据，包括：

变送器外壳(10)，在所述变送器外壳(10)内具有至少一个电路腔；

电子电路，所述电子电路被布置在所述电路腔中，用于经由至少一个感应耦合接口(12、13)向传感器供电并且接收和处理所述传感器的测量数据；

其中，所述感应耦合接口(12、13)包括具有在初级侧上的第一插入连接元件和互补的在次级侧上的第二插入连接元件的插入连接耦合；

其中，所述第二插入连接元件可分离地可连接到所述第一插入连接元件；

其中，所述第一插入连接元件包括第一耦合器外壳内的至少第一感应耦合器，所述第一耦合器外壳被气密密封，特别是被材料锁合地结合到所述变送器外壳或者与所述变送器外壳一体地形成。

2.根据权利要求1所述的测量变送器，其中所述测量变送器满足IP防护等级IP67、IP68、IP69或IP69k。

3.根据权利要求1或2所述的测量变送器，所述测量变送器在每种情形下包括具有两个或更多个感应耦合接口的插入连接元件，

其中，每种情形下，所述感应耦合接口包括具有在初级侧上的第一插入连接元件和互补的在次级侧上的第二插入连接元件的插入连接耦合，

其中，每种情形下，所述第二插入连接元件可分离地可连接到所述第一插入连接元件，

其中，每种情形下，所述第一插入连接元件包括第一耦合器外壳内的至少第一感应耦合器，所述第一耦合器被气密密封，特别是被材料锁合地结合到所述变送器外壳或者与所述变送器外壳一体地形成。

4.根据前述权利要求中的一项所述的测量变送器，进一步包括接口，所述测量变送器经由所述接口可连接到过程控制系统，

其中所述测量变送器经由所述接口与过程控制系统通信。

5.根据权利要求4所述的测量变送器，其中所述接口包括电接触。

6.根据权利要求5所述的测量变送器，其中所述接口是感应耦合接口，其中，所述感应耦合接口包括具有在初级侧上的第一插入连接元件和互补的在次级侧上的第二插入连接元件的插入连接耦合，

其中，所述第二插入连接元件可分离地连接到第一插入连接元件，

其中，所述第一插入连接元件包括耦合外壳内的至少第一感应耦合器，所述耦合外壳器被气密密封地形成，特别是被材料锁合地结合到所述变送器外壳或者与所述变送器外壳一体地形成。

7.根据前述权利要求中的一项所述的测量变送器，进一步包括显示单元，所述显示单元的显示器被气密密封，并且特别是被材料锁合地结合到所述外壳并且集成在所述外壳中。

8.根据前述权利要求中的一项所述的测量变送器，进一步包括操作设备，所述操作设备的操作元件被气密密封，并且特别是被材料锁合地结合到所述外壳并且集成在所述外壳中。