CN105306041A - 用于现场装置的本质安全的无线转接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于现场装置的本质安全的无线转接器。用于自动化现场装置的无线转接器用在潜在爆炸性区域中，连接到现场装置的电接口，具有用于发送和接收无线信号的无线电路和连接器元件，其中无线转接器可通过连接器元件可拆卸地装配到电接口，特征在于：连接器元件具有若干接触元件，其中接触元件被附接到无线转接器中的印刷电路板；第一接触元件用于向无线转接器供应能量；处于第一接触元件的下游的能量缓冲器被提供在印刷电路板上；连接器元件具有用于在现场装置与无线转接器之间传输数据的第二接触元件；在每一状况下，存在处于第一接触元件和第二接触元件的下游的至少一个限制电阻器；且无线转接器的电阻器和能量缓冲器通过灌注化合物来封装。

Description

用于现场装置的本质安全的无线转接器
技术领域
本发明涉及用于自动化现场装置的无线转接器，该无线转接器就防爆来说是本质安全的，连接到现场装置的电接口，具有用于发送和接收无线电信号的无线电电路以及连接器元件，其中无线转接器通过连接器元件能够可拆卸地装配到电接口。
背景技术
在自动化技术中，现场装置，尤其是所谓的双线式现场装置，通常用于现场装置的功耗被限制到预定值的区域中。这种区域的实例是使用了自动化装置的工业制造或工艺设施中的潜在爆炸性区域。在诸如这些的区域中，针对现场装置的最大功耗规定了极限值。就这来说，相关规定由国家层面和国际层面的各种组织和协会确定。双线式现场装置由于其有限的功耗而尤其适用于这些区域中。
已知有各种类型的保护用于防爆区域中，诸如，通过压力封装式外壳或封装在砂、灌注化合物或油中而进行的保护，进而防爆通过构造上的措施来确保，其中所述构造上的措施旨在防止导电连接突出到潜在爆炸性介质中。
此处，本质安全的电路通常在可用于操作电路的操作电压和电功率方面经受严格限制。用于在出现故障的情形下限制点燃能量的措施还限制可用于正常操作的性能值，且通常，妨碍了需要较高短期峰值电流来起作用的电路的操作。
自动化现场装置广泛用于工业设施中。例如，用于记录和/或影响过程变量的现场装置广泛用于工艺技术和自动化技术中。诸如液位测量装置、流量计、压力温度测量装置、pH计、电导计等的测量装置用于记录过程变量，且记录液位、流量、压力、温度、pH值和电导率的对应过程变量。诸如阀或泵的致动器用于影响过程变量，进而例如，管道中的液体的流率或容器中的介质的液位改变。原则上，现场装置是接近一种过程而使用且提供或处理过程相关信息的任何装置。许多这种现场装置由Endress+Hauser集团公司提供和售卖。因此，所有类型的测量装置和致动器应归入如本发明所使用的术语“现场装置”。此外，术语“现场装置”还包含例如网关、无线适配器或被集成到总线系统中或可被集成到总线系统中的其它总线用户。
就这来说，应注意到现场装置的调试和配置的必要性。例如，当校准现场装置时，需要从操作员面板到现场装置自身建立通信路径或在现场装置之间建立通信路径。然而，这种任务会需要大量工作，尤其是在潜在爆炸性设施中。将由配置过程或维护过程导致的设施或设施的一部分的非生产时间减到最少是重要的。因此，无线解决方案，即，将无线技术用于现场装置之间或操作员面板与现场装置之间的通信，对于现场装置的工业接口的电缆连接来说将被认为是优选的。
从DE60018072T2已知了可用于潜在爆炸性区域中的无线现场装置。在此公开中揭露的优选实施例中，考虑了功率或能量的减小的可用性。在发射器单元不发送出任何无线电信号的时期期间预先存储能量的能量缓冲器被提供在现场装置中以提供发送出无线信号所需的能量。还规定在能量供应不再充足时将会停止无线操作。这实现无误的数据传输，而原本在终止无线电传输的情况下，不可能实现无误的数据传输。然而，现场装置必须完全重新设计以实现无线通信。
根据现有技术，已知许多不同无线转接器，所述无线转接器可产生或扩展现场装置的无线能力。例如，存在USB无线转接器，所述USB无线转接器可连接到计算机的USB接口，且用于与其它现场装置和/或控制面板进行无线通信。然而，因为性能特性和防爆安全性质不符合上述要求，这些无线转接器无论如何不适用于工业设施中的潜在爆炸性区域。
发明内容
本发明的基本问题是，找到一种用于潜在爆炸性区域中的本质安全的无线转接器，该无线转接器可连接到现场装置，尤其双线式现场装置，的现有工业接口。
该问题由以下得以解决：
连接器元件具有若干接触元件，其中接触元件连接到无线转接器中的印刷电路板，
第一接触元件用于向无线转接器供应能量，
能量缓冲器被提供在印刷电路板上处于第一接触元件的下游，
连接器元件具有第二接触元件，该第二接触元件用于在现场装置与无线转接器之间传输数据，
在每一状况下，存在始终处于第一接触元件的下游的至少一个限制电阻器和处于第二接触元件的下游的至少一个限制电阻器，
加密单元被集成在无线转接器中，该加密单元用于保护无线信道(20)以防被分接和/或操纵，
以及
电阻器、加密单元和能量缓冲器全部通过灌注化合物来封装。
通过构造上的措施来确保防爆的诸如压力封装式外壳、或砂、灌注化合物或油封装等保护类型对于无线转接器来说不是优选的，这是因为该单元根据其预期用途而导电性地设计有接触表面，通过所述接触表面，转接器可被附接到接口。
该应用案例的替代是由所谓的本质安全的电路设计来提供，该本质安全的电路设计确保由以下提供保护以防火花：暴露到潜在爆炸性介质的导体上的电流、功率和电压被限制到安全值。
限制电阻器结合灌注化合物防止火花的风险。电接口因此符合现场装置的本质安全性的相关要求。如果对于两个元件之间的预定距离电压超过规定的阈值，那么可发生火花。在空气中且在标准条件(例如，大气压)下，在发生火花的电闪络之前，需要约3000伏/毫米。因此，通过限制电压来避免火花。这例如需要使用电阻器。当尤其使用能量缓冲器时，这些电阻器的放置和大小是至关重要的，这是因为在能量缓冲器中收集的能量可能足以产生点燃火花。灌注化合物被用于减小火花的风险，这是因为灌注化合物的电闪络电压显著高于空气的电闪络电压。通过使用适当的灌注化合物，即使能量缓冲器中的能量的量超过点燃曲线的极限值，甚至也允许在本质安全的环境中使用大型能量缓冲器。此处，通过灌注还是注射成型工艺，例如所谓的热熔工艺还是经典塑料注射成型，将封闭灌注化合物涂覆到印刷电路板不与保护效果相关。如果使用注射成型工艺，那么潜在的高工艺温度和工艺压力可使得有益于最初经由初始低温灌注来保护无线转接器的印刷电路板免受注射成型工艺的较高温度和工艺压力。
使用注射成型工艺(该工艺还用于普通塑料壳)的优点在于，可使用具有高化学抗性或温度抗性的材料，而所述高化学抗性或温度抗性则例如不能通过可在低温下使用的浇铸树脂来实现。在这状况下，灌注材料除封装的功能外，还可承担封闭壳的功能。基于硅酮、聚氨酯和/或环氧树脂的灌注材料优选用作无线转接器中的灌注化合物。出于该目的，例如，在2014年可获得Wacker的商品名为Silgel的硅酮橡胶、WEVO-CHEMIEGmbH的商品名为Wevorpur403FP和/或LackwerkePetersGmbH+CoKG的商品名为WepuranVU4452/61HE的聚氨酯灌注化合物，以及HenkelAG&Co.KGaA的商品名为Stycast-2651的环氧树脂。
从现有技术已知有解决方案，其中，例如，发光二极管经由注射成型工艺而封闭在连接器中。
根据本发明，灌注材料结合还被封装的电阻性限制电阻器在防爆的区域中执行保护任务，且进行保护以防诸如潮湿的环境影响。
在根据本发明的无线转接器的发展中，提供了DC转换器，该DC转换器处于能量缓冲器的下游，其中DC转换器用于控制可用于无线电路的电压。DC转换器还用于即使在能量缓冲器的电压，例如由于在无线传输期间从缓冲器提取能量，而波动时，也保持电压恒定。DC转换器的使用还使得可能调适需要不同操作电压的无线电路。
在优选实施例中，能量缓冲器以第一操作电压操作，无线电路以第二操作电压操作，以及DC转换器将第一操作电压转换为第二操作电压。在能量缓冲器和无线电路的操作电压固定的情形下，可使用简单的不可变的电压转换器。
在根据本发明的无线转接器的有利发展中，提供了用于监视能量缓冲器中的能量的第一监视布置。第一监视布置具有位于能量缓冲器与无线电路之间的初始处于断开状态的开关。当能量缓冲器中的能量超过规定阈值时，开关被闭合。以这种方式，初始量的能量被引入到能量缓冲器中。换句话说，在无线转接器已连接到接口之后，接通无线转接器的无线电路的无线操作将被延迟，直到可预先存储预定量的能量为止。在不具有该监视布置的情况下，无法确保能量缓冲器能够在无线电路的进行中的操作期间收集足够能量，其后果是没有足够能量可用于发送出无线信号或无线电路不会正确地启动。
在根据本发明的无线转接器的发展中，提供了第二监视布置，该第二监视布置监视无线转接器的能量供应，以及在可用于操作无线转接器的无线操作的能量低于规定阈值的情形下，切断无线操作。以这种方式，通过所发出的无线信号来实现数据的无误传输。在不存在足够的可用能量的情形下，可取消数据传输过程。这可导致错误，该错误通过第二监视布置来避免。
根据本发明的无线转接器的进一步发展，第二接触元件是将数据从无线转接器传输到现场装置的第一数据传输线路的一部分；以及提供了第三接触元件，该第三接触元件是将数据从现场装置传输到无线转接器的第二数据传输线路的一部分，以及限制电阻器处于第三接触元件的下游。电接口可具有各自仅在一个方向上传递数据的两个触点。因此，无线转接器被有利地设计为以使得要求适用于现有电接口。这避免必须开发、生产和供应额外适配器。
在根据本发明的无线转接器的有利发展中，第二和第三接触元件上的数据传输线路具有第一电压电平，以及无线电路上的数据传输线路具有第二电压电平，以及电平转换器转换电压电平。电平转换器充当转发器，这是因为电平转换器实现现场装置与无线转接器之间的通信。出于该目的而提供从第一电压电平到第二电压电平的电平转换。或者，电平转换器能够取决于需求而以可变的方式进行转换。此外，电平转换器还用于补偿电阻器对数据传输线路的信号的电压行为的影响。这例如能够为减小方波信号的边缘陡度的方波信号的平滑。
在优选实施例中，第一操作电压对应于第一电压电平，以及第二操作电压对应于第二电压电平。
根据本发明的无线转接器的优选实施例，提供了第四接触元件，该第四接触元件连接到接地。此外，希望能量缓冲器是电容器，其中电容器的第一电极连接到处于第一接触元件的下游的节点，以及电容器的第二电极连接到第四接触元件。因此，能够实现能量缓冲器的成本有效的设计。
在优选实施例中，无线转接器具有密封的外壳，且此外，该外壳至少部分填充以灌注化合物。因此，无线转接器被额外保护以免受潮湿和化学品的影响。因为灌注被简化，所以该实施例还在无线转接器的生产方面产生优点。因此，可较快速且较成本有效地进行生产。
概括地说，由于所描述的特性而产生本质安全的无线转接器。能量供应和数据线路中的限制电阻器确保，即使在出现故障的情形下，无线转接器也无法产生将易于导致电点燃的危险信号。由引入到数据线路中的限制电阻器导致的数据线路上的低劣信号质量可通过电平转换器来校正。受能量供应中的限制电阻器限制但是为无线操作所需要的高峰值电流由通过灌注而封装的能量缓冲器提供。
最终，即使在能量缓冲器暂时具有允许无线操作所需要的高峰值电流的电量的情形下，监视电路也允许无线转接器可靠地操作。
在根据本发明的无线转接器的优选实施例中，天线被集成到无线转接器中，而且能量缓冲器、无线电路和天线全部经由灌注化合物来封装。
在替代实施例中，天线被集成到无线转接器中，该天线的天线馈线以至少一个阻隔电容器与能量缓冲器分离，其中至少一个阻隔电容器经由灌注化合物与能量缓冲器和无线电路一起封装。不是因此也对天线强制性进行封装。
在优选实施例中，天线是以如下方式设计以使得：作为无线转接器的一部分，天线还充当握持元件，该握持元件例如由于周围外壳或挤压封装外壳具有适用于最佳握持的肋条，而允许极符合人体工学地执行插入且必要时锁定到现场装置的接触接收器上的过程。
在优选实施例中，天线在无线转接器中的位置由适当的象形图标识。这种情形的优点在于，因而向用户示出无线转接器的哪一部分对于无线功能来说是重要的。以这种方式，能够提供指示，例如最好没有金属管或电缆定位在无线转接器的该部分的紧邻的周围部分中，其中金属管或电缆可负面影响传输和接收性质。
在优选实施例中，加密单元被集成在无线转接器中，该加密单元用于保护无线信道以防被分接和/或操纵。
在优选实施例中，加密单元具有非易失性存储器，其中在非易失性存储器中存储诸如密码或密钥的信息，以使得无线转接器能够在现场装置中不需要其它安全相关功能的情况下保护无线信道以防被分接、未授权访问或操纵。因此，安装在电路卡上的加密单元含有非易失性存储器，其中存储有诸如密码或码字的安全相关数据。因此，无线转接器还执行安全加密狗的功能，安全加密狗例如在银行转账的安全保护的计算机应用的领域中以USB加密狗的形式为人所知。在这状况下，灌注材料还有利地执行保护功能，该保护功能使得攻击者难以对电路卡的存储器进行非破坏性访问，且必要时防止对存储器上所保存的安全相关数据进行未授权访问。
在优选实施例中，电路卡还被设计成使得电路卡执行加密和解密操作，进而在不需要涉及现场装置的情况下保护无线连接以防被分接、未授权访问和操纵。
在优选实施例中，由于有限的能量预算，尤其使用基于椭圆形曲线，尤其为呈所谓的蒙特马利-爱德华兹(Montgomery-Edwards)或扭转式爱德华兹(TwistedEdwards)形式的曲线，的加密方法。
就这来说，能量存储系统还执行如下功能：当对外部接触表面执行加密操作时，不记录加密单元的功耗时间曲线，这是因为该存储系统通过能量缓冲器来平滑。这是有利的，因为例如由于密钥位被一个接一个地处理且由于需要具有逻辑“1”电平的电力不同于具有逻辑“0”电平的电力，而可能在加密操作期间从功耗时间曲线获得所使用的密钥的线索。
附图说明
通过附图来更详细地解释本发明。附图示出：
图1中a是根据本发明的无线转接器的实施例的示意性平面图；
图1中b是图1中a所示的无线转接器的示意性纵向截面；
图2是图1所示的无线转接器的横截面；以及
图3是根据本发明的无线转接器的框图。
具体实施方式
图1中a是根据本发明的无线转接器18的实施例的示意性平面图。此处所示的无线转接器1可拆卸地装配到双线式现场装置25的电接口1。可旋转盖2被示出，具有未被示出的内螺纹。在无线转接器18已被插入到电接口1中之后，盖2可被拧紧到接口1的所提供的外螺纹上。无线转接器18因此被附接到双线式现场装置25。螺纹连接还用于可靠地产生无线转接器18与电接口1之间的电接触。连接器元件1具有四个接触元件K1、K2、K3、K4(图1的a中不可见)。所示出的密封外壳3在无线转接器18中产生内部空间4，其中接触元件K1、K2、K3、K4的一部分、印刷电路板5和各种电路组件R1、15、7、SoC等定位于内部空间4中。
图1中b示出图1中a所示的无线转接器18的示意性纵向截面。示出了全部四个接触元件中的两个K1、K2，其中接触元件K1、K2与外壳3的内部空间4中的印刷电路板5接触。
图2示出图1所示的无线转接器的横截面，其中四个接触元件K1、K2、K3、K4、印刷电路板5和外壳3是可见的。图1和图2所示的实施例仅为根据本发明的无线转接器18的结构形式的可能实例。无需大量工作，所属领域的技术人员应理解，此处所示出的元件能够以许多不同机械形式来组装。因此，本发明不应理解为限于该实施例。
图3示出根据本发明的无线转接器的框图。具体来说，更详细地示出了位于印刷电路板5上的电路。提供了四个连接A、B、C、D，其用于连接到无线转接器18的接触元件K1、K2、K3、K4。第一连接A通往第一电阻器R1。出于防爆目的，电阻器R1与齐纳二极管8一起产生安全屏障。可在第一电阻器R1的下游的位置中找到节点6。电容器7和电路S1以及监视路径P连接到节点6。电容器7充当能量缓冲器7且以下文所述的方式起作用。
连接A或对应接触元件K1被附接到电接口1的电力供应连接E。一旦在连接A处存在电压，电容器7便开始充电过程。开关S1的初始位置被布置成使得没有电流可流动越过开关S1。该类型的开关以术语“N.O.开关”(“常开”)为人所知。
监视路径P通往比较器10的第一输入9。比较器10的输出11通往开关S1。比较器10的输出11用于从监视路径P施加到比较器10的电压一超过特定阈值，就接通开关S1。在超过阈值的时刻，来自比较器10的输出信号从第一电压电平切换为第二电压电平，因此激活开关S1。然后，开关S1被闭合。因此，直到电容器7两端的电压达到规定阈值的时间点，开关S1处于断开状态。
阈值的使用对于无线电路来说是有利的，尤其是其能够在“休眠模式”或“唤醒”操作模式中交替工作。从休眠模式到操作模式的转变的特有特征在于通常需要高的短期电流峰值，没有高的短期电流峰值无法可靠地进行唤醒过程。
一旦达到能量缓冲器7的阈值，在电容器7中直到此时存储的能量将足以“唤醒”SoC印刷电路板上的无线电路23，且操作无线电路23持续规定的时间段。该原理尤其对于无线电路23的启动来说是有利的，即，还尤其对于无线转接器18与现场装置25的电接口1接触且能量缓冲器7完全排空的时间点来说是有利的。开关S1结合该监视电路的使用有利地防止无线电路23以过低的供应电压，即对于可靠操作来说过低的电压，操作。进而避免的问题在于，在操作电压过小的“半唤醒”转变状态下流动的电流可在适用时极大，以使得由无线电路23在该转变状态下移除的电流妨碍能量缓冲器7不断存储足够能量。
因为许多无线电路23支持无线电路23具有特别低的功耗的所谓的“休眠模式”，所以该原理是尤其有利的。
根据本发明的解决方案允许在能量缓冲器7中的能量足够高以实现可在唤醒过程期间需要的峰值电流的缓冲时发生无线电路23的初始“唤醒”。
除了将电解电容器用作能量缓冲器7之外，还推荐所谓的超级电容器；超级电容器具有特别高的能量密度，且因此不可用于防爆区域中。可通过适当的灌注材料来排除危险。如上所述，适当的灌注材料是基于硅酮、聚氨酯和/或环氧树脂的灌注材料。或者，诸如蓄电池的电化学存储器可用作能量缓冲器7。
在图3中，无线电路23位于SoC印刷电路板上或所谓的“片上系统”中。DC转换器12被插入在SoC电路卡与开关S1之间。DC转换器12用于根据用以操作无线电路23的操作电压而提高或降低接触元件K1处的电流。
接着到比较器10的第一输入9的连接，监视路径P还通往到SoC电路卡的连接。因此，被施加到节点6的电压能够由SoC电路卡上的监视布置13扫描。在节点6处的电压降低到规定阈值以下的情形下，无线操作由SoC电路卡上的监视布置13切断。在这种情形下，存储在能量存储器7中的能量被用完，且被施加到节点6的电压不再保持于特定电压电平。在这状况下，能量缓冲器7中的能量不再足以维持无线操作。
无线天线14被附接到SoC电路卡以发送和接收无线信号。因为无线天线14在不具有诸如限制电阻器R1的其它限制措施的情况下导电连接到能量缓冲器7，所以无线天线14正好与能量缓冲器7自身一样也必须封装在灌注化合物17中。否则，存储在能量缓冲器7中的一定量的能量可经由天线14而放电且产生点燃火花。
天线14的最佳长度受灌注封装17影响。因此，与无线频率所需的几何尺寸相比，该最佳长度在几何上小于在空气中建立的天线14。辐射效果可因此受到负面影响。
或者，可以如下防止能量缓冲器7中的能量经由天线14而放电：在将无线电路23连接到天线14的连接供应线路24中发生与能量缓冲器7的电容隔离19。通常，在使用至少两个抗高压电容器19时，防爆的标准实现隔离。该类型的电容器可用于在天线14与无线电路23之间交换无线信号，尽管如此，能量缓冲器7中所含有的临界量的能量无法导致点燃。使用此类耦合电容器19的优点在于，不再如能量缓冲器7和连接到能量缓冲器7的无线电路23一样，强制性经由灌注材料17来封装天线14。这可使得可获得天线14的改进的辐射效果20。
此外，两条数据传输线路B、C连接到SoC电路卡。在这个实施例中，第一传输线路B在所连接的现场装置上传输已由天线和无线电路从SoC电路卡接收的数据。所示出的第二数据传输线路C在相反方向上传输数据，即在SoC电路卡的方向上从现场装置传输数据。
数据传输线路B、C各自具有电阻器R2、R3。这些电阻器是用于限制数据传输线路B、C上的可供应的电流和功率的限制电阻器R2、R3。如上所述，虽然现场装置25的输出操作电流的电平显著降低，且数据传输线路B、C上的信号质量受到负面影响，但这确保避免了火花。
数据传输线路B、C还连接到电平转换器15。类似于DC转换器12，电平转换器15转换数据传输线路B、C中的一者上的电压的电压电平。因此，无线电路23和电接口1的相应操作电压被相互调整。电平转换器15还用于从数据信号滤除例如由限制电阻器R2、R3产生的各种信号干扰。因此，由电平转换器15发出的信号是具有清晰切换边缘的方波信号。
在图1到图3所示的实施例的状况下，无线转接器18通过将四个接触元件K1、K2、K3、K4插入到对应接口1中而连接到双线式现场装置25。无线转接器18的保护盖2接着被拧紧到接口1上所提供的螺纹上。在第一接触元件已以电压预充电以向现场装置25供应能量的情形下，无线转接器18一被附接到现场装置25，能量缓冲器7就开始充电过程。在该充电过程期间，能量的量不足以将无线电路23从休眠模式可靠地唤醒。能量缓冲器7充电，直到被施加到节点6的电压超过规定阈值为止。该阈值是取决于被施加到比较器10的第二输入16的电压来规定的。
如果节点6处的电压(且，因此，比较器10的第一输入9处的电压)超过该阈值，那么比较器10的输出信号11切换，以使得开关S1闭合。当该开关S1闭合时，电流越过第一接触元件K1和第一电阻器R1向右流动到DC转换器12。DC转换器12将电流转换为对应于无线电路23的操作电压的电压电平。
因此，无线电路23被供应能量，且能够接收和发送出无线信号。当无线信号被发送出时，可能发生如下情形：无线电路23的功耗高于供应线路E、A中的限制电阻器R1所允许的功耗。
例如，来自现场装置25的能量供应电压E可为3V。通过集成到现场装置25中以确保本质安全性的限制措施，例如最大500μA可用于无线转接器18。然而，可能历经例如400μs的时期，无线电路23需要约12mA以便能够发送出无线信号或唤醒无线电路23。由限制电阻器R1、R2、R3导致的电流限制使该情形更复杂。在这些情形下，能量缓冲器7用于提供缺失的量的功率。如果能量缓冲器7中的能量减少以致于无线电路23无法发送出任何无线信号，那么节点6上的电压将降低到规定阈值以下。这经由SoC电路卡上的第二监视布置13来确定。因此，至少无线电路23的传输功能被切断，直到供应电压再次足以发送无线信号20为止。或者，SoC电路卡可被再次设置回休眠模式中，直到能量缓冲器7达到足够电量为止。
因此，第二监视布置13确保在无线电路23的初始成功启动之后，能量缓冲器7绝不放电到妨碍无线电路23的后续可靠“唤醒”的值。
操作电压可为例如1.8伏。在双线式现场装置25具有不同操作电压的情形下，例如3伏，电平转换器15用于将由SoC电路卡输出的1.8伏转换为3伏，且以相同方式，将现场装置25的3伏的操作电压转换为SoC电路卡或无线电路23的1.8伏的操作电压。电平转换器15还用于补偿经由电阻器R2、R3而发生的电压损耗，或增强数据传输线路B、C上的数据传输信号。因为能够因此避免传输错误，所以这尤其对于高传输速率来说是重要的。
参考数字的列表
1-连接器元件
2-盖
3-外壳
4-无线转接器的内部
5-印刷电路板
6-节点
7-能量缓冲器/电容器
8-齐纳二极管
9-比较器的第一输入
10-比较器
11-比较器的输出
12-DC转换器
26、13-第一、第二监视布置
14-无线天线
15-电平转换器
16-比较器的第二输入
17-灌注化合物
18-无线转接器
19-阻隔电容器
20、24-无线信道、连接供应线路
21、22-加密单元、非易失性存储器
1、E-电接口、电力供应连接
25-现场装置
K1、K2、K3、K4-四个接触元件
A、B、C、D-连接/传输线路
R1、R2、R3-限制电阻器
P-监视路径
SoC-电路卡
S1-开关

Claims (14)

1.一种无线转接器(18)，所述无线转接器(18)用于尤其为双线式现场装置(25)的现场装置(25)，连接到所述现场装置(25)的电接口(1)，具有用于发送或接收无线信号的无线电路(23)，且具有连接器元件(2)，其中所述无线转接器通过所述连接器元件(2)能够可拆卸地装配到所述电接口(1)，
特征在于
所述连接器元件(2)具有若干接触元件(K1、K2、K3、K4)，其中所述接触元件(K1、K2、K3、K4)被附接到所述无线转接器(18)中的印刷电路板(5)，
第一接触元件(K1)用于向所述无线转接器(18)供应能量，
提供能量缓冲器(7)，所述能量缓冲器(7)处于所述第一接触元件(1)的下游，
所述连接器元件(2)具有第二接触元件(K2)，所述第二接触元件(K2)用于在所述现场装置(25)与所述无线转接器(18)之间传输数据，
至少一个限制电阻器(R1、R2)处于所述第一接触元件(K1)的下游以及所述第二接触元件(K2)的下游，以及所述无线转接器的所述电阻器(R1、R2)和所述能量缓冲器(7)通过灌注化合物(17)来封装。
2.根据权利要求1所述的无线转接器(18)，
特征在于
提供DC转换器(12)，所述DC转换器(12)处于所述能量缓冲器(7)的下游，其中所述DC转换器(12)用于控制可用于所述无线电路(23)的电压。
3.根据权利要求1或2所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述无线转接器被设计成使得第一操作电压操作所述能量缓冲器(7)，第二操作电压操作所述无线电路(23)，以及所述DC转换器(12)将所述第一操作电压转换为第二操作电压。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
提供用于监视所述能量缓冲器(7)中的能量的第一监视布置(26)，所述第一监视布置(26)具有位于所述能量缓冲器(7)与所述无线电路(23)之间的初始处于断开状态的开关(S1)，以及当所述能量缓冲器中(7)的所述能量超过规定阈值时，所述开关(S1)被闭合。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
提供第二监视布置(13)，所述第二监视布置(13)监视所述无线转接器(18)的能量供应，以及在可用于操作所述无线转接器(18)的无线操作的所述能量低于规定阈值的情形下，切断所述无线操作。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述第二接触元件(K2)是将数据从所述无线转接器(18)传输到所述现场装置(25)的第一数据传输线路(B)的一部分，
提供第三接触元件(K3)，所述第三接触元件(K3)是将数据从所述现场装置(25)传输到所述无线转接器(18)的第二数据传输线路(C)的一部分，以及
限制电阻器(R3)处于所述第三接触元件(K3)的下游。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述第二和第三接触元件(K2、K3)上的所述数据传输线路(B)具有第一电压电平，
所述无线电路(23)上的所述数据传输线路(B、C)具有第二电压电平，以及
电平转换器(15)转换电压电平。
8.根据权利要求7所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述第一操作电压对应于所述第一电压电平，以及所述第二操作电压对应于所述第二电压电平。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
提供第四接触元件(K4)，所述第四接触元件(K4)连接到接地，
所述能量缓冲器(7)是电容器(7)，其中所述电容器(7)的第一电极连接到处于所述第一接触元件(K1)的下游的节点(6)，以及
所述电容器(7)的第二电极连接到所述第四接触元件(K4)。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述无线转接器(18)具有密封的外壳(3)，以及，
所述外壳(3)至少部分填充以所述灌注化合物(17)。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
天线(14)被集成到所述无线转接器中，以及所述能量缓冲器(7)、所述无线电路(23)和所述天线(14)全部经由所述灌注化合物(17)来封装。
12.根据前述权利要求1到10中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
天线(14)被集成到所述无线转接器(18)中，所述天线(14)的天线馈线(24)以至少一个阻隔电容器(19)与所述能量缓冲器(7)分离，其中所述至少一个阻隔电容器(19)经由所述灌注化合物(17)与所述能量缓冲器(7)和所述无线电路(23)一起封装。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的无线转接器(18)，
特征在于
加密单元(21)被集成在所述无线转接器(21)中，所述加密单元(21)用于保护无线信道(20)以防被分接和/或操纵。
14.根据权利要求13所述的无线转接器(18)，
特征在于
所述加密单元(21)具有非易失性存储器(22)，在所述非易失性存储器(22)中存储诸如密码或密钥的信息。
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