CN114174943A - 自动化现场设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动化现场设备(1)，具有：外壳(2)，所述外壳包围内部空间(3)；传感器和/或致动器元件(4)，布置在所述外壳(2)处；电子电路(5)，布置在所述外壳(2)中以用于操作所述传感器和/或致动器元件(4)，其中所述电子电路(5)具有至少一个具有优选圆形外轮廓和在边缘区域(5b)中的多个弹簧触点(5c)的电路板(5a)，其中所述外壳的内轮廓和所述第一电路板(5a)的边缘轮廓彼此适配，以使得所述第一电路板(5a)通过主平面(E)能够引入所述外壳(2)中，其中所述主平面被实施为与纵向轴线(L)正交地搁置，所述纵向轴线延伸通过所述外壳(2)的内部空间(3)，并且所述弹簧触点(5c)布置在所述第一电路板(5a)上并且被实施为将至少所述第一电路板(5a)固持在所述内部空间(3)中的该位置，并且此外在所述第一电路板(5a)与所述外壳(2)之间产生电连接，以便经由所述弹簧触点(5c)将干扰电流从所述第一电路板(5a)排去至所述外壳(2)。

Description

自动化现场设备
技术领域
本发明涉及自动化现场设备。
背景技术
现有技术中已知的是在工业工厂中使用的现场设备。在过程自动化技术以及制造自动化技术中，经常应用现场设备。原则上，所谓的现场设备是指应用在过程附近并递送或处理过程相关信息的所有设备。现场设备用于记录和/或影响过程变量。用于记录过程变量的是测量设备或传感器。例如，这些用于压力和温度测量、电导率测量、流量测量等，并记录对应的过程变量、压力、温度、电导率、pH值、料位、流量等。用于影响过程变量的是致动器。例如，这些致动器是泵或阀门，它们可以影响管子或管道中液体的流动或容器中的料位。除上面提及的测量设备和致动器外，所谓的现场设备还包括远程I/O、无线电适配器以及通常布置在现场级的设备。
Endress+Hauser集团公司生产并销售大量此类现场设备。
通常，现场设备的外壳由导电材料尤其是金属制成。在此种情况下，位于外壳中的现场设备电子器件的接地可以经由外壳壁发生。通常，接地连接使用螺钉和/或夹具。这假定电路板上的金属化区域(边缘金属化)或接地片。这些在现场设备的生产中实现起来相对复杂。
发明内容
从以上考量出发，本发明的目的是在现场设备外壳中为现场设备电子器件提供尽可能简单的接地。
根据本发明，该目的通过如权利要求1中所述的自动化现场设备来实现。
本发明的自动化现场设备包括：
-外壳，所述外壳包围内部空间，所述内部空间的横截面优选地为圆形的内轮廓；
-传感器和/或致动器元件，布置在外壳处以用于设置和/或记录过程变量；
-电子电路，布置在外壳中以用于操作传感器和/或致动器元件，其中电子电路具有至少一个具有优选圆形外轮廓和在边缘区域中的多个弹簧触点的电路板，其中外壳的内轮廓和第一电路板的边缘轮廓彼此适配，以使得第一电路板通过主平面能够引入外壳中，在主平面中，其被实施为与纵向轴线正交地搁置，该纵向轴线延伸通过外壳的内部空间，并且弹簧触点布置在第一电路板上并且被实施为将至少第一电路板固持在内部空间中的该位置，并且此外在第一电路板与外壳之间产生电连接，以便经由弹簧触点将干扰电流从第一电路板引导至外壳。
根据本发明，提供了一种自动化现场设备，在这种情况下经由弹簧触点实现接地。这提供了不需要螺钉/端子连接的优点，并且因此可以省略现场设备生产中的工作步骤。与端子/螺钉变形相比的另一个优点在于，可以以更低的成本制作电路板，因为不再需要边缘金属化。其他优点包括可以经由弹簧触点的弹簧移动量来适应外壳或电路板中的容差，和/或在现场设备振动的情况下在接触区域几乎不会发生任何摩擦，因为弹簧可以经由弹簧移动量来适应大部分振动。
本发明的自动化现场设备的有利的实施例规定，弹簧触点基本上旋转对称地布置在第一电路板的边缘区域中。
本发明的自动化现场设备的另一有利实施例规定，电子电路包括与第一电路板电连接的至少一个其他电路板，并且其中第一电路板(5a)还包括电子部件，所述电子部件被实施为实现EMC措施，尤其是EMC滤波措施和/或EMC排放措施。
进而，本发明的自动化现场设备的另一有利实施例规定，第一电路板具有多个层，其中至少一个层包括基本上连续的铜层，以使得第一电路板将内部空间分成EMC屏蔽区域和非EMC屏蔽区域。当然，尽管有至少一个连续的铜层，但从一个表面到另一个表面的触点(例如，呈通孔和/或微通孔的形式)可以存在于电路板中，并且尤其是连续的铜层也可以具有从一个表面到另一个表面的触点。
本发明的自动化现场设备的另一有利实施例规定，现场设备还包括现场设备接口，优选为插塞式连接器，尤其优选为M12插塞式连接器，安装在外壳中用于数据通信，其中现场设备接口还具有电接地触点，第一电路板经由该电接地触点与现场设备接口连接，以便排去干扰电流。
附图说明
现在将基于附图更详细地解释本发明，在附图中：
图1a是用于现场设备的电子电路的第一电路板的平面视图，
图1b是图1中示出的用于现场设备的电子电路的第一电路板的侧视图，并且
图2是本发明的自动化现场设备的横截面。
具体实施方式
图1a示出了第一电路板5a的平面视图，所述第一电路板用作自动化技术的现场设备1的电子电路5的一部分。第一电路板5a被实施为实现EMC措施，尤其是EMC滤波措施和/或EMC排放措施。为此，第一电路板5a可以具有EMC滤波器，所述滤波器例如是呈两个EMC扼流圈的形式实施的。第一电路板5a具有圆形外轮廓，其以这样的方式适配到现场设备1的外壳2的内部空间3中，以使得第一电路板5a可横向引入内部空间3中。此外，第一电路板5a在边缘区域5b中包括多个旋转对称布置的弹簧触点5c。在此种情况下，弹簧触点5c被实施为使得它们具有(直角的)梯形横截面。弹簧触点5c被以此种方式布置在第一电路板5a的边缘区域5b中，以使得这样以向外弯曲的柱条突出超过电路板边缘。以这种方式，一方面，第一电路板5a可以在其引入到外壳2的内部空间3中之后定位在此位置，并且另一方面，可以经由弹簧触点5c将干扰信号排去到外壳壁。因为弹簧触点5c的旋转对称布置，可以经由外壳壁相对均匀地排去干扰电流。
为了能够利用第一电路板5a实现EMC屏蔽(“法拉第笼”)区域与非屏蔽EMC区域之间的分隔，第一电路板5a可以具有多个电路板层5f至5i，其中至少一个电路板层5g是以连续铜导体板层的形式实施的。此外，第一电路板5a可以具有用于层表面之间的电接触的通孔和/或微通孔。
图2示出了本发明的自动化现场设备1，所述自动化现场设备包括外壳2，所述外壳围住内部空间3，该内部空间的横截面具有圆形内轮廓。此外，现场设备1还包括：传感器和/或致动器元件4，布置在外壳2处用于设置和/或记录过程变量的；以及位于内部空间3中的电子电路5，该电子电路被实施为操作所述传感器和/或致动器元件4。根据本发明，电子电路5包括第一电路板5a，所述第一电路板可以如上所述地实施。第一电路板5a利用主平面(图1b和图2中标记为“E”)被引入内部空间，所述主平面与纵向轴线正交地搁置。纵向轴线在图2中被标记为“L”。第一电路板5a通过布置在边缘区域5b中的弹簧触点5c尤其是通过弹簧触点5c的向外弯曲的柱条被固持在内部空间3中。此外，通过弹簧触点5c尤其是通过弹簧触点5c的向外弯曲的柱条使干扰电流从第一电路板5a排放到外壳2。此外，第一电路板5a相对于内部空间的纵向轴线的正交取向将外壳2分成两个区域或腔室，即第一非EMC屏蔽区域和第二EMC屏蔽区域。在此种情况下，非EMC屏蔽区域优选位于现场设备1的上部。在现场设备1的该部分中，外壳2还包括盖子，显示器11安装在所述盖子中或盖子上。显示器11例如经由插入式连接12经由用于驱动显示器的电路板10与电子电路5电连接。
现场设备1另外包括现场设备接口9，取决于实施例，现场设备1的电子电路5经由所述现场设备接口连接到两线、三线或四线线路，以便在电路与上级单元之间传达数据尤其是测量和/或致动值。现场设备接口9可以例如被实施为插塞式连接器的形式，例如M12插塞式连接器接口。此外，现场设备接口9可以具有电接地触点9a，第一电路板5a经由该电接地触点与现场设备接口9连接，以便排除干扰电流。接地触点9a可以被实施为现场设备接口9的一部分。替代地，接地也可以经由外壳2和过程连接器13发生，现场设备1经由所述过程连接器被紧固到例如罐或容器。
如图2中所示，电子电路5可以由多个其他电路板5d形成，其中电路板5a、5d经由插塞式连接12彼此插入，并且因此彼此电接触。为了实现尽可能大的节省空间的构造，电路板5a、5d可以相对于彼此倾斜或旋转。例如，如图2中所示，两个其他电路板5d可以从第一电路板5a正交地延伸，在其上又在远离第一电路板5a的一端安装另一电路板5d。
附图标记列表
1 自动化现场设备
2 外壳
3 内部空间
4 传感器和/或致动器元件
5 电子电路
5a 第一电路板
5b 第一电路板的边缘区域
5c 弹簧触点
5d 其他电路板
5e 针对EMC措施的电子部件
5f至5i电路板层
5g 铜导体板层
7 EMC屏蔽区域
8 非屏蔽EMC区域
9 现场设备接口，尤其是M12接口
9a 现场设备接口的电接地触点
10 显示器驱动器的电路板
11 显示器
12 电插入式连接
13 过程连接器
E 其中实施有第一电路板的平面
L 延伸通过外壳的内部空间的纵向轴线

Claims (5)

1.一种自动化现场设备(1)，包括：
-外壳(2)，所述外壳包围内部空间(3)，所述内部空间的横截面优选地为圆形的内轮廓；
-传感器和/或致动器元件(4)，所述传感器和/或致动器元件被布置在所述外壳(2)处，以用于设置和/或记录过程变量；
-电子电路(5)，所述电子电路被布置在所述外壳(2)中，以用于操作所述传感器和/或致动器元件(4)，其中所述电子电路(5)具有至少一个具有优选圆形外轮廓和在边缘区域(5b)中的多个弹簧触点(5c)的电路板(5a)，其中所述外壳的内轮廓和所述第一电路板(5a)的边缘轮廓彼此适配，以使得所述第一电路板(5a)通过主平面(E)能够引入所述外壳(2)中，其中所述主平面被实施为与纵向轴线(L)正交地搁置，所述纵向轴线延伸通过所述外壳(2)的内部空间(3)，并且所述弹簧触点(5c)被布置在所述第一电路板(5a)上并且被实施为将至少所述第一电路板(5a)固持在所述内部空间(3)中的该位置，并且此外在所述第一电路板(5a)与所述外壳(2)之间产生电连接，以便经由所述弹簧触点(5c)将干扰电流从所述第一电路板(5a)排去至所述外壳(2)。
2.根据权利要求1所述的现场设备，其中所述弹簧触点(5c)基本上旋转对称地布置在所述第一电路板(5a)的边缘区域(5b)中。
3.根据前述权利要求中一项所述的现场设备，其中所述电子电路(5)包括与所述第一电路板(5a)电连接的至少一个其他电路板(5d)，并且其中所述第一电路板(5a)还包括电子部件(5e)，所述电子部件被实施为实现EMC措施，尤其是EMC滤波措施和/或EMC排放措施。
4.根据前述权利要求中一项所述的现场设备，其中所述第一电路板(5a)具有多个层(5f-5i)，其中至少一个层包括基本上连续的铜层(5g)，以使得所述第一电路板(5a)将所述内部空间(3)分成EMC屏蔽区域(7)和非EMC屏蔽区域(8)。
5.根据前述权利要求中一项所述的现场设备，还包括现场设备接口(9)，优选为插塞式连接器，尤其优选为M12插塞式连接器，所述现场设备接口被安装在所述外壳(2)中用于数据通信，其中所述现场设备接口(9)还具有电接地触点(9a)，所述第一电路板(5a)经由所述电接地触点与所述现场设备接口(9)连接，以便排去干扰电流。
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