CN107656464B - 用于过程自动化中的传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于过程自动化中的传感器装置(10),具有:传感器(1)和连接元件(11),传感器(1)包括第一耦合体(2),第一耦合体(2)具有用于检测过程自动化的测量值的至少一个传感器元件(4),以及用于传送取决于测量值的信号的第一接口(3),连接元件(11)用于将信号传送到上级单元(6),上级单元(6)包括与第一耦合体(2)互补的第二耦合体(12),第二耦合体(12)具有与第一接口(3)互补的第二接口(13),其中所述第一和第二接口(3,13)被设计成用于传感器(1)和上级单元(6)之间的双向通信,其特征在于,所述传感器(1)具有至少一个光源(15),用于将取决于测量值的信号转换为对应于测量值的颜色的光。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于过程自动化中的传感器装置,包括传感器和连接元件。
背景技术
在过程自动化中,传感器借助于机械耦合通常借助于插接式接合被连接到连接元件。连接元件包括电缆途径和电缆。电缆转而连接到上级单元,例如测量传感器或者控制站。分别定位在传感器和连接元件处的是例如具有感应或光学设计的接口,传感器通过接口被供电并且确保从传感器到连接元件或者到上级单元的通信。
pH值在许多化学反应的监测、控制和调节中发挥着很大的作用。因此,有必要设定准确的pH值。存在许多不同的玻璃pH传感器,可适用于最多样化的应用。通常采用传感器仅通过读取测量变送器处的数值而确定溶液的相应pH值是可能的。
除其他之外,这些玻璃pH传感器也可以用于实验室环境中。使用了其中可以连接高达8个pH传感器的测量变送器器。对于用户而言,为了获得甚至仅仅是测量值的近似印象,用户必须读取测量值。经常,也必须在菜单导航中进行相应的调节。
采用这种pH传感器,对用户不利的是快速确定pH值是不可能的。
发明内容
本发明是基于提供一种允许用户较快确定pH值的pH传感器的目的。
该目的通过本发明的主题得以实现。本发明的主题是一种用于过程自动化中的传感器装置,具有:
-传感器,包括:
第一耦合体,具有:
·至少一个传感器元件,用于检测过程自动化的测量值,以及
·第一接口,用于传送取决于测量值的信号,
-连接元件,用于将信号传送到上级单元,包括:
·与第一耦合体互补的第二耦合体,具有与第一接口互补的第二接口,其中所述第一和第二接口被设计成用于传感器和上级单元之间的双向通信,
其特征在于,所述传感器具有至少一个光源,用于将取决于测量值的信号转换为对应于测量值的颜色的光。
光学地通过颜色变化显现类似于通用试纸的测量范围的从0到14的宽光谱pH值的pH传感器,因而具有许多优势。为了准确调节溶液的pH值,通过添加酸性或碱性介质而接近预期值。如果现在能够在传感器处通过光学颜色进展而观察这种接近,那么相应化学制品的非常方便的添加是可能的。免除了通过测量设备显示器的视觉监测而进行的连续验证。然而,如果接近了预期的pH值,则通过pH传感器指示的测量值在测量变送器处能够立刻进行精确的调节。
在许多化学反应的过程期间,pH值也发生改变。利用通过光信号在视觉上呈现pH值的pH传感器,也可以从某一距离处观察反应的进展。这就意味着免除了通过测量设备的连续监测。然而,这里同样地,如果需要的话,通过校准的传感器能够确定精确的测量值,即一旦反应接近预期的反应终点。
通过光学实现的宽pH光谱的显示与精密测量技术相结合,导致大大减轻了实验室工作。
根据一个有利的实施例,光源的光学实现包括至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管以及至少一个蓝色发光二极管。
根据有利的变形,所述至少一个光源被布置在第一耦合体或传感器元件处。
根据有利的实施例,所述传感器元件包括玻璃,其中所述至少一个光源以这样的方式布置在第一耦合体中,使得发射的光在所述传感器元件的玻璃中被定向并且从玻璃发射出去。
根据有利的实施例,所述至少一个光源具有散射器,所述散射器以这样的方式被布置,使得发射的光被漫辐射。
根据一个有利的实施例,所述传感器具有用于操控发光装置的微控制器。
根据有利的变形,对应于pH指标的颜色转变的测量值被储存在微控制器中。
根据一个有利的实施例,所述对应的颜色转变可以由用户进行选择。
根据一个有利的实施例,所述测量值是pH值,其中所述对应于测量值的颜色是用于所确定的pH值的pH指标的颜色。
附图说明
基于附图,更加详细地解释本发明。附图中示出:
图1是传感器装置的示意图,
图2是用于显示取决于pH值的颜色的电子电路,以及
图3是对应于图1的传感器的图。
具体实施方式
图1示出了传感器装置10的示意图。传感器装置10包括传感器1和连接元件11。传感器1经由接口3与上级单元6进行通信。在该示例性的实施例中,上级单元6被设计为发送器。该发送器转而被连接到控制系统(未示出)。在该实施例中,传感器1直接与控制系统进行通信。在传感器侧连接到发送器的是电缆8,电缆另一端包括与第一接口3互补的第二接口13。连接元件11包括和接口13连在一起的电缆8。接口3、13被设计为电流分离接口,尤其是被设计为感应接口,可以借助于机械插头连接而相互耦合。机械插头连接被气密性地密封,从而无流体可以从外面渗透,流体例如为待测介质、空气或灰尘。
经由接口3、13发送数据(双向的)和能量(单向的,即从发送器到传感器1)。传感器装置10主要用于过程自动化中。
传感器1具有用于检测测量值的传感器元件4。传感器元件4产生根据待测的测量值的第一电信号,该第一电信号经由第一和第二接口3、13被发送至数据处理单元14。数据处理单元14从第一电信号中确定测量值(例如,pH值),并且将取决于测量值的第二电信号发送到上级单元6,从而所述上级单元6可以显示测量值。另一方面,数据处理单元14经由第一和第二接口3、13将对应于所确定的测量值的第三电信号发送回传感器1。
传感器1具有光源15,用于将第三电信号转换为对应于测量值的颜色的光。光源15包括RGB LED(红色,绿色和蓝色发光二极管),RGB LED在LED外壳内相互组合,从而它们的光很好地混合,各个发光二极管具有适当的方向,并且因此从外面看起来是白色的。为了更好地混合光,通常提供了附加的光学部件,诸如散射器。利用发光二极管的组合,通过各个发光二极管的适当方向,也可以产生具有其它颜色的光;连续的颜色转变也是可能的。
图2示出电子电路9,用于在取决于pH值的颜色中呈现取决于测量值的信号。电路包括用于操控光源15的微控制器5,光源15可以被设计为红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。微控制器5接收第三电信号,并且通过光源15的方向将该电信号转换为取决于测量值的颜色,该颜色借助于光源15而被显示。
电子电路9可以被设置在传感器或者传感器的耦合体中(参见图1)。然而,电子电路9优选以这种方式设置在传感器的耦合体中,使得发射的光通过传感器元件的玻璃体而被辐射出去。
储存在微控制器5中的是不同pH指标的颜色转换,其可以通过索引项而被选择。取决于应用,用户可以利用其储存的颜色转换来选择pH值。
在非工业领域中的应用如下。第一示例涉及游泳池。游泳池中的pH值的最佳范围介于pH 7.0和7.4之间。通过加入用于消毒的氯,该范围移动到碱性范围。由于对准确值不是太感兴趣,通常采用试纸条进行测量,试纸条呈现出取决于pH值的特定颜色。
通过上面描述的方法,现有的pH传感器也可以被修改,从而这些传感器以常见的形式为用户提供测量值的颜色解释,不需要使用测量变送器。
一种附加的应用是水族馆中的测量值的颜色监测。此外,可以通过将气密密封的pH测量与测量值的颜色可视化相结合来开发新应用。
图3示出了对应于图1的传感器1的图。传感器1具有第一耦合体2,第一耦合体2具有第一接口3。用于检测测量值的传感器元件4被设置在耦合体2的与第一接口3相反的一侧上。用于产生颜色对应于测量值的光的光源15同样被设置在耦合体2的具有传感器元件4的一侧上。
参考标记列表
1 传感器
2 第一耦合体
3 第一接口
4 传感器元件
5 微控制器
6 单元
7 电缆途径
8 电缆
9 电路
10 传感器装置
11 连接元件
12 第二耦合体
13 第二接口
14 数据处理单元
15 光源
Claims (8)
1.一种用于过程自动化中的玻璃pH传感器装置(10),所述玻璃PH传感器装置(10)具有传感器(1)、连接元件(11),
所述传感器(1)包括第一耦合体(2),所述第一耦合体(2)具有至少一个传感器元件(4),用于检测过程自动化的测量值,以及第一接口(3),用于传送取决于所述测量值的信号;
所述连接元件(11)用于将所述信号传送到上级单元(6),所述连接元件(11)包括与所述第一耦合体(2)互补的第二耦合体(12),所述第二耦合体(12)具有与所述第一接口(3)互补的第二接口(13),其中所述第一接口(3)和所述第二接口(13)被设计成用于传感器(1)和上级单元(6)之间的双向通信,
其中,所述传感器(1)具有至少一个光源(15),用于将取决于所述测量值的信号转换为对应于所述测量值的颜色的光,
其特征在于,所述传感器元件(4)包括玻璃,并且其中所述至少一个光源(15)以下述方式布置在所述第一耦合体(2)中:使得发射的光在所述传感器元件(4)的玻璃中被定向并且从所述玻璃发射出去。
2.根据权利要求1所述的玻璃pH传感器装置,其中所述至少一个光源(15)包括至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管和至少一个蓝色发光二极管。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃pH传感器装置,其中所述至少一个光源(15)被布置在所述传感器元件(4)处。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃pH传感器装置,其中所述至少一个光源(15)具有散射器,所述散射器以使得发射的光被漫辐射的方式被布置。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃pH传感器装置,其中所述传感器(1)具有用于操控所述至少一个光源(15)的微控制器(5)。
6.根据权利要求5所述的玻璃pH传感器装置,其中对应于pH指标的颜色转变的测量值被储存在所述微控制器(5)中。
7.根据权利要求6所述的玻璃pH传感器装置,其中所述对应的颜色转变能够由用户进行选择。
8.根据权利要求1或2所述的玻璃pH传感器装置,其中所述测量值是pH值,并且其中对应于所述测量值的颜色是用于所确定的pH值的pH指标的颜色。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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