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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker zur Verbindung mit
einem einen integriertem Mikrocontroller aufweisendem Sensor, mit
einem Steckeranschluß zur
Verbindung mit einer Schnittstelle des Sensors und mit einer elektronischen
Schaltung. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zur dezentralen
Speicherung der Parameter eines Sensors bzw. zur Parametrierung
eines Sensors.
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In
der Automation werden zunehmend Sensoren mit einem integrierten
Mikrocontroller, sogenannte "intelligente" Sensoren, für eine Vielzahl
von Anwendungsfällen
eingesetzt. So können
beispielsweise in der Prozeßmeßtechnik
der Druck, die Temperatur, der Füllstand,
die Strömungsgeschwindigkeit oder
die Strömungsmenge
von Gasen, von flüssigen oder
festen Medien, aber auch von Schüttgut überwacht
oder gemessen werden. Durch die Verwendung "intelligenter" Sensoren können einzelne Sensoren für unterschiedliche
Applikationen verwendet werden, was die Typenvielfalt reduziert
und gleichzeitig die Einsatzmöglichkeiten
erhöht.
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Dadurch
ist es jedoch häufig
erforderlich, daß die
Sensoren immer mehr Parameter benötigen, um die sehr universell
gehaltenen Funktionen des Sensors auf die jeweilige Applikation
optimal anpassen zu können.
Bei den einzustellenden Parameter kann es sich beispielsweise um
einen oder mehrere Schaltpunkte handeln. Zusätzlich zu einem oder mehreren
einstellbaren Schaltpunkten kann es häufig erforderlich sein, einen
Wert für
die Hysterese einzustellen. Neben dem Schaltpunkt oder den Grenzen des
Meßbereich
kann es sich bei den einzustellenden Parametern beispielsweise auch
um die Auswahl eines bestimmten Mediums, eines Temperaturbereiches,
einer Zeitverzögerung
oder die Art des Ausgangssignals handeln. Sensoren mit zehn und mehr
einzustellenden Parametern sind dabei keine Seltenheit.
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Bei
einer Vielzahl derartiger Sensoren sind die eigentliche Meßeinheit
und die Auswerteeinheit oder zumindest ein Teil der Auswerteeinheit
gemeinsam in einem Gehäuse
untergebracht, wobei die Auswerteeinheit insbesondere ein Anzeige-
und Einstelldisplay aufweist. Mit derartigen Displays, die häufig eine
LCD-Anzeige oder einen Bargraf aufweisen, ist zum einen die genaue
und reproduzierbare Einstellung eines Parameters über entsprechende Tasten
möglich,
kann zum anderen neben den eigentlichen Meßwerten auch der eingestellte
Parameter mit Hilfe des Displays angezeigt werden.
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Aufgrund
des in der Regel nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Platzes für das Anzeige- und
Einstelldisplay stehen meist nur zwei oder drei Tasten zur Eingabe
der einzelnen Parameter zur Verfügung,
so daß die
Bedienung des Sensors und insbesondere die Eingabe der einzelnen
Parameter nicht ohne weiteres verständlich ist. Dabei müssen häufig unterschiedliche
Tastenkombinationen gedrückt
werden, um die einzelnen Parameter einstellen zu können. Die
Programmierung bzw. Parametrierung derartiger Sensoren ist somit
sowohl relativ zeitaufwendig als auch fehleranfällig, so daß eine Programmierung bzw.
Parametrierung des Sensors vor Ort nur von geschultem Personal durchgeführt werden
kann.
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Die
in Rede stehenden "intelligenten" Sensoren weisen
in der Regel eine serielle Schnittstelle auf, welche über den
zumeist als M12 Steckverbindung ausgebildeten Anschluß des Sensors
ansprechbar ist. Der Anschluß dient
darüber
hinaus sowohl zur elektrischen Versorgung des Sensors als auch als Schaltausgang.
Hierzu wird an den Anschluß ein
entsprechendes Versorgungskabel mit einem Gegenstecker angeschlossen.
Mit Hilfe eines Rechners oder eines entsprechenden Programmiergeräts kann dabei über die
digitale Schnittstelle auch die Programmierung bzw. Parametrierung
des Sensors erfolgen.
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Neben
den zuvor beschriebenen Problemen bei der Parametrierung der Sensoren
besteht bei derartigen "intelligenten" Sensoren darüber hinaus
in der Regel noch das Erfordernis, die eingestellten Parameter zu
dokumentieren. Dies kann – wie
zuvor im Zusammenhang mit der Parametrierung beschrieben – durch
eine Verbindung der Schnittstelle des Sensors mit einem Rechner
oder Laptop erfolgen. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß dann die
eingestellten Parameter eines einzelnen Sensors nicht mehr unmittelbar
vor Ort, d. h. am jeweiligen Sensor, zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund
werden in der Praxis häufig
die eingestellten Parameter auf eine Metallplakette eingepreßt, die
dann als Parameterplakette direkt an einer durch den Sensor zu überwachen den
Maschine in der Nähe
des Sensors angebracht wird. Diese Art der Dokumentation der eingestellten
Parameter ist jedoch relativ aufwendig und damit teuer, zumal davon
ausgegangen werden muß, daß im Betrieb
einzelne Parameter nachträglich
verändert
werden, was dann in aller Regel nicht mehr nachdokumentiert wird.
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Kommt
es zu einem Defekt eines Sensors, so daß der Sensor ausgetauscht werden
muß, so kommt
es häufig
vor, daß die
zuletzt eingestellten Parameter des defekten Sensors nicht vollständig dokumentiert
sind oder nicht unmittelbar vor Ort vorliegen. Sind dann die Parameter
des defekten Sensors nicht mehr ohne weiteres auslesbar oder ist
zum Zeitpunkt des Fehlerfalles kein entsprechend geschultes Personal
zur Stelle, so ist die Parametrierung des neuen Sensors – wenn überhaupt – nur mit
relativ großem Zeitaufwand
möglich,
so daß es
unter Umständen
zu einem relativ langen Stillstand der überwachten Maschine oder einer
ganzen Anlage kommt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Daten
eines Sensors, insbesondere die Parameterdaten, außerhalb
des Sensors auf einfache und kostengünstige Art zu spiegeln, so daß diese
jederzeit und möglichst
vor Ort zur Verfügung
stehen. Darüber
hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem die Parameter eines Sensors auf einfache Art und Weise dezentral
gespeichert bzw. ein Sensor einfach parametriert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen eingangs beschriebenen elektrischen Stecker
zur Verbindung mit einem "intelligenten" Sensor gelöst, der
einen Steckeranschluß zur
Verbindung mit einer Schnittstelle des Sensors und eine elektronische
Schaltung aufweist, wobei die elektronische Schaltung einen Speicher
zur Speicherung von Daten, insbesondere von Parameterdaten und Kenndaten
des Sensors, und einen Mikrocontroller aufweist, der die Schnittstelle
des Sensors anspricht und in Abhängigkeit
von den Kenndaten des Sensors entweder Daten, insbesondere Parameterdaten, über die
Schnittstelle aus dem Sensor ausliest und im Speicher abspeichert, oder
im Speicher gespeicherte Daten, insbesondere Parameterdaten, aus
dem Speicher ausliest und über
die Schnittstelle in den Sensor überträgt.
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Durch
die Verwendung eines elektrischen Steckers ist die Möglichkeit
geschaffen worden, die Daten unmittelbar am Sensor zur Verfügung zu
stellen, ohne daß dazu
weitere Hilfsmittel wie ein Rechner oder ein spezielles Programmiergerät notwendig sind.
Aufgrund eines im Mikrocontroller vorgenommenen Vergleichs der Kenndaten
des aktuellen Sensors mit den im Speicher des Steckers abgelegten Kenndaten
wird die Richtung des Datentransfers vom Stecker selbständig bestimmt;
entweder werden Daten aus dem Sensor in den Stecker eingelesen oder
umgekehrt Daten aus dem Stecker in den Sensor geschrieben. Aufgrund
des Vergleichs der Kenndaten des Sensors kann von dem Mikrocontroller
des Steckers somit automatisch festgestellt werden, ob der mit dem
elektrischen Stecker verbundene Sensor ausgetauscht worden ist oder
nicht. Dadurch, daß der
elektrische Stecker nicht nur einen Speicher sondern auch einen
Mikrocontroller aufweist, es sich bei dem Stecker somit um einen "intelligenten" Stecker handelt,
ist die Bedienung und Handhabung des elektrischen Steckers äußerst einfach
und somit nicht nur von entsprechend geschultem Personal durchführbar. Die
einzelnen möglichen
Situationen und die dann von dem elektrischen Stecker durchgeführten Aktionen
werden nachfolgend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
noch genauer erläutert.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der elektrische
Stecker ein separates Gehäuse
zur Aufnahme der elektronischen Schaltung und einen zweiten Steckeranschluß zum Anschließen eines,
einen korrespondierenden Stecker aufweisenden Kabels auf. Ein derartiger elektrischer
Stecker kann dann im einfachsten Fall mit dem ersten Steckeranschluß unmittelbar
mit dem Anschluß des
elektrischen Sensors verbunden werden. Der elektrische Stecker wird
somit einfach zwischen den Sensor und das ansonsten unmittelbar
mit dem Anschluß des
Sensors verbundene Versorgungskabel geschaltet.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung, bei der der elektrische
Stecker ebenfalls ein Gehäuse
zur Aufnahme der elektrischen Schaltung aufweist, ist anstelle eines
zweiten Steckeranschluß ein
elektrisches Kabel vorgesehen, welches direkt mit dem Gehäuse bzw.
der elektronischen Schaltung verbunden ist. Der elektrische Stecker
ist dann direkt mit dem Anschlußkabel
für den
elektrischen Sensor verbunden.
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Neben
der Ausbildung des elektrischen Steckers als Einzelstecker, mit
zweitem Steckeranschluß oder
mit Anschlußkabel,
kann der elektrische Stecker auch in einer sogenannten Sensor-Aktor-Box
bzw. Splitterbox integriert sein, über die mehrere Sensoren oder
Aktoren an eine gemeinsame Busleitung angeschlossen werden können. Dabei können dann
auch mehrere elektrische Stecker gemeinsam in einer Sensor-Aktor-Box
bzw. Splitterbox angeordnet sein, wobei dann die einzelnen elektrischen
Stecker die Box als gemeinsames Gehäuse aufweisen.
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Zuvor
ist ausgeführt
worden, daß der
erfindungsgemäße elektrische
Stecker selbständig
die Entscheidung trifft, ob Daten geschrieben oder gelesen werden
sollen, d. h. die Richtung des Datentransfers selber festgelegt.
Zur Auswahl der Richtung des Datentransfers ist somit kein Beginnelement
erforderlich. Vorzugsweise erfolgt auch der Start des Datenaustauschs
ohne die Betätigung
eines Bedienelements automatisch immer dann, wenn der Sensor in Betrieb
genommen wird. Nach Beendigung des Datenaustauschs schaltet sich
der elektrische Stecker dann "passiv", so daß es nicht
zu einer Beeinträchtigung
der Standard I/O-Funktion des Sensors kommt. Die Zwischenschaltung
des elektrischen Steckers zwischen den Anschluß des Sensors und das Anschlußkabel macht
sich dann weder am Sensor noch an einer über das Verbindungskabel mit
dem Sensor verbundenen Steuerung oder Auswerteeinheit bemerkbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des elektrischen Stecker sind zwei Anzeigeelemente, insbesondere
zwei LEDs zur Visualisierung des Funktionszugstandes des Steckers,
insbesondere zur Anzeige eines Datentransfers und zur Anzeige der
Datenrichtung, im Gehäuse
vorgesehen. Die Anzeigeelemente sind dabei vorzugsweise als zwei
in entgegengesetzte Richtung weisende Pfeile ausgebildet, so daß durch
Leuchten einer der beiden Pfeile die Datenrichtung unmittelbar ablesbar
ist. Die Anzeigeelemente dienen dabei lediglich zur Signalisierung des
aktuellen Funktionszustandes des Steckers. Hierbei sind vorzugsweise
folgende Zustände
der Anzeigeelemente vorgesehen:
- • Kein Anzeigeelement
leuchtet:
Es ist kein Sensor mit einer Schnittstelle angeschlossen.
- • Ein
Anzeigeelemente blinkt mit steigender Frequenz:
Ein anstehender
Datentransfer in die dem Anzeigeelement zugeordnete Richtung wird
angekündigt.
- • Unregelmäßiges Flackern
eines Anzeigeelements:
Es erfolgt ein Datentransfer in die
dem Anzeigeelement zugeordnete Richtung.
- • Dauerleuchten
eines Anzeigeelements:
Der Datenaustausch in die dem Anzeigeelement zugeordnete
Richtung ist erfolgreich abgeschlossen worden.
- • Schnelles
Blinken eines Anzeigeelements mit konstanter Frequenz:
Beim
Datentransfer in die dem Anzeigeelement zugeordnete Richtung ist
ein Fehler aufgetreten.
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Durch
die zuvor angegebenen Zustände
der Anzeigeelemente kann dem Bediener somit nicht nur die Datenrichtung
angezeigt werden, sondern darüber
hinaus auch ein Datentransfer angekündigt oder ein Fehler bei der
Datenübertragung
angezeigt werden. Die vorherige Ankündigung eines Datentransfers
dient dabei als Warnhinweis für
den Benutzer, so daß der
Benutzer die Möglichkeit
hat, eine nicht gewollte Datenübertragung
bzw. eine Datenübertragung
in die nicht gewollte Richtung noch zu verhindern. Durch ein dauerhaftes
Leuchten eines Anzeigeelements kann dem Benutzer neben der Anzeige der
Richtung der zuletzt erfolgten Datenübertragung auch eine ordnungsgemäße Spannungsversorgung des
elektrischen Steckers bzw. des mit dem Stecker verbundenen Sensors
angezeigt werden. Das Anzeigeelement fungiert dann als auch Betriebszustandsanzeige
für den
Sensor.
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Eingangs
ist ausgeführt
worden, daß die elektronische
Schaltung des elektrischen Steckers einen Speicher zur Speicherung
von Daten des Sensors aufweist. Bei diesem Speicher kann es sich
beispielsweise um einen fest auf der elektronischen Schaltung angeordneten
EEPROM handeln. Darüber hinaus
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
anstelle eines festen Speichers ein austauschbares Speichermedium,
d. h. einen Wechselspeicher, zu verwenden. Hierbei kann es sich
insbesondere um eine SD-Memory Card handeln. Bei einer SD-Memory Card
handelt es sich um ein digitales Speichermedium wel ches seit einigen
Jahren in verschiedenen elektronischen Geräten, insbesondere bei Digitalkameras
und bei MP3-Playern verwendet wird. Eine derartige SD-Memory Card,
die genormte Abmessungen aufweist, hat den Vorteil, daß sie direkt
in eine entsprechende Aufnahme an einem Rechner eingesteckt werden
kann, so daß Daten
von der SD-Memory Card ausgelesen oder auf die SD-Memory Card geschrieben
werden können.
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Aufgrund
ihrer großen
Speicherkapazität
von derzeit bis zu 4 GB kann insbesondere eine SD-Memory Card auch
dazu benutzt werden, neben den Parameterdaten und Kenndaten des
Sensors weitere Daten, insbesondere verschiedene Meßdaten des Sensors,
zu speichern. Dadurch ergibt sich dann die Möglichkeit, beispielsweise bei
einem defekten Sensor die Historie des Sensors zu analysieren, um
so eine mögliche
Fehlerursache einfacher herausfinden zu können. Selbstverständlich ist
das Speichern von zusätzlichen
Daten, insbesondere Meßdaten,
nicht auf die Verwendung eines austauschbaren Speichermediums beschränkt, sondern
kann grundsätzlich auch
bei einem fest mit der Elektronik verbundenen Speicher realisiert
werden. Bei Verwendung eines austauschbaren Speichermediums erleichtert
sich jedoch das Handling bei der zuvor beschriebenen Analyse der
Historie eines Sensors.
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Der
erfindungsgemäße elektrische
Stecker vereinfacht – wie
zuvor im einzelnen beschrieben – das
automatische Speichern der jeweils aktuellen Parameterdaten eines
Sensors unmittelbar am Sensor selber. Darüber hinaus kann der Stecker
jedoch auch zur dauerhaften Archivierung der Sensorparameter verwendet
werden. Dabei ist dann vorteilhafter Weise ein elektronischer oder
elektro-mechanischer Schreibschutz zur Sicherung der im Speicher
gespeicherten Daten vorgesehen. Ein elektronischer Schreibschutz
kann beispielsweise mit Hilfe eines mit dem Stecker verbundenen
Computers oder Programmiergerät
aktiviert werden. Darüber
hinaus besteht jedoch auch die Möglichkeit,
daß direkt
am elektrischen Stecker ein elektro-mechanisches Element zur Einstellung
des Schreibschutzes vorgesehen ist. Hierbei kann dann ohne besondere
Hilfsmittel der Schreibschutz aktiviert werden.
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Ist
ein Schreibschutz zur Sicherung der im Speicher gespeicherten Daten
vorgesehen, so können
die Anzeigeelemente vorzugsweise einen weiteren Zustand aufweisen
bzw. anzeigen. Ein kurzes Aufblitzen eines oder beider An zeigeelemente
kann dabei als Signalisierung dafür verwendet werden, daß der elektrische
Stecker oder der Sensor schreibgeschützt ist, so daß ein Datentransfer
nicht möglich ist.
Zu Dokumentationszwecken kann darüber hinaus vorgesehen sein,
daß am
Gehäuse
des elektrischen Steckers ein Beschriftungsfeld oder eine Halterung für ein Beschriftungsschild
ausgebildet ist.
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Die
zuvor genannte Aufgabe ist darüber
hinaus mit einem Verfahren zur dezentralen Speicherung der Parameter
eines Sensors bzw. zur Parametrierung eines Sensors mit einem elektrischen
Stecker, wobei der Sensor einen integrierten Mikrocontroller und
eine Schnittstelle und der Stecker einen Steckeranschluß und eine
elektronische Schaltung mit einem Speicher und einem Mikrocontroller
aufweist dadurch gelöst,
daß der Stecker
mit Hilfe seines Steckeranschlusses mit der Schnittstelle des Sensors
verbunden wird, und
daß der
Mikrocontroller des Steckers die Kenndaten des Sensors mit im Speicher
gespeicherten Kenndaten vergleicht und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses
Vergleiches entweder Daten, insbesondere Parameterdaten, über die
Schnittstelle aus dem Sensor ausliest und im Speicher abspeichert
oder im Speicher gespeicherte Daten, insbesondere Parameterdaten,
aus dem Speicher ausliest und über
die Schnittstelle in den Sensor überträgt.
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Wie
zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Stecker bereits
ausgeführt,
erfolgt auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auswahl der
Richtung des Datentransports automatisch durch den Mikrocontroller
des Steckers anhand des Vergleichs der Kenndaten des Sensors mit
im Speicher gespeicherten Kenndaten.
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Sensoren
der hier in Rede stehenden Art weisen in der Regel als Kenndaten
einen den Sensortyp kennzeichnenden Artikelcode und eine den jeweiligen
Sensor kennzeichnende Seriennummer auf. Der Artikelcode ist somit
für alle
Sensoren eines Sensortyps gleich, während jeder einzelne Sensor
eine eigene Seriennummer aufweist. Hierdurch ergeben sich beim Vergleich
der Kenndaten des Sensors mit den im Speicher gespeicherten Kenndaten
folgende Möglichkeiten:
- 1. Der aus dem Sensor ausgelesene Artikelcode und
der im Speicher gespeicherte Artikelcode sowie die aus dem Sensor
ausgelesene Seriennummer und die im Speicher gespeicherte Seriennummer
stimmen überein.
- 2. Der aus dem Sensor ausgelesene Artikelcode und der im Speicher
gespeicherte Artikelcode stimmen überein, während die aus dem Sensor ausgelesene
Seriennummer und die im Speicher gespeicherte Seriennummer nicht übereinstimmen.
- 3. Weder der aus dem Sensor ausgelesene Artikelcode und der
im Speicher gespeicherte Artikelcode noch die aus dem Sensor ausgelesene
Seriennummer und die im Speicher gespeicherte Seriennummer stimmen überein.
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Im
ersten Fall bedeutet dies, daß kein
Sensoraustausch stattgefunden hat, d. h. der elektrische Stecker
ist weiterhin mit dem gleichen Sensor verbunden. In diesem Fall
werden Daten, insbesondere Parameterdaten, über die Schnittstelle aus dem
Sensor ausgelesen und im Speicher abgespeichert. Gemäß einer
ersten Ausführung
des Verfahrens werden dabei grundsätzlich alle Daten aus dem Sensor
ausgelesen und im Speicher abgespeichert. Die im Speicher des elektrischen
Steckers bereits abgespeicherten Daten werden somit vollständig überschrieben. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden im ersten Fall
jedoch nur die Daten aus dem Sensor ausgelesen und im Speicher des
Steckers abgespeichert, die sich von den bereits gespeicherten Daten
unterscheiden. Somit erfolgt also nur dann eine Aktualisierung der
Sensordaten, wenn sich diese auch tatsächlich geändert haben, wobei auch nur
die geänderten
Daten gespeichert werden. Hierdurch wird eine deutliche Reduzierung
der für
den Datenaustausch benötigten
Zeit erreicht.
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Im
zweiten Fall ist entweder der ursprüngliche Sensor, beispielsweise
wegen eines Defekts, durch einen neuen Sensor desselben Typs ersetzt worden,
oder der elektrische Stecker ist mit einem anderen Sensor desselben
Sensortyps verbunden worden. Beides wird vom Mikrocontroller des
Steckers als Sensortausch erkannt. Der Mikrocontroller veranlaßt dann
einen Datentransfer vom Stecker in den Sensor, so daß die im
Speicher des Steckers gespeicherten Daten, insbesondere die Parameterdaten,
aus dem Speicher ausgelesen und über
die Schnittstelle in den Sensor übertragen
werden. Es erfolgt eine automatische Parametrierung eines neuen Sensors
mit genau den gleichen Parametern, die beim "alten" Sensor eingestellt waren. Hierdurch
wird der Austausch eines defekten Sensors stark vereinfacht, da
nur der neue Sensor (selber Sensortyp) anstelle des defekten Sensors
angeschlossen werden muß.
Eine Parametrierung des neuen Sensors durch den Benutzer ist nicht
mehr erforderlich, da die Parametrierung automatisch von dem elektrischen
Stecker vorgenommen wird.
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Im
dritten Fall, in dem weder der Artikelcode noch die Seriennummer übereinstimmen,
ist entweder ein neuer Sensor eines anderen Sensortyps an den elektrischen
Stecker angeschlossen worden, oder es wird ein neuer elektrischer
Stecker verwendet. Letzteres stellt somit eine erste Inbetriebnahme des
elektrischen Steckers dar. In beiden Fällen werden die Daten aus dem
Sensor ausgelesen und im Speicher des Steckers abgespeichert. Ist
anstelle eines alten Sensors eines ersten Sensortyps ein neuer Sensor
eines anderen Sensortyps an dem elektrischen Stecker angeschlossen,
so bedeutet dies, daß die
im Speicher des Steckers gespeicherten Daten überschrieben werden.
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Ein
ungewolltes Überschreiben
der Daten im Stecker kann dabei dadurch verhindert werden, daß – wie zuvor
im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausbildung des elektrischen
Steckers mit zwei Anzeigeelementen beschrieben – vor der Durchführung der
Datenübertragung
die Richtung der Datenübertragung
durch ein Blinken des Anzeigeelements angekündigt wird. Hat der Bediener
beim Austausch eines defekten Sensors versehentlich einen Sensor
eines anderen Sensortyps angeschlossen, so wird von den Anzeigeelementen
ein Datentransfer vom Sensor in den Stecker anstelle eines – eigentlich
erwarteten y. Datentransfers aus dem Stecker in den Sensor angekündigt. Hierdurch
wird der Benutzer somit auf sein Versehen hingewiesen. Durch rechtzeitiges Austauschen
des Sensors kann der unerwünschte Datentransfer
gestoppt werden.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren des Datentransfer kann dabei nicht
nur – wie
zuvor im zweiten Fall beschrieben – zur Parametrierung eines
neuen Sensors im Austauschfall verwendet werden, sondern auch zur
Parametrierung mehrerer Sensoren desselben Sensortyps mit den gleichen
Parameterdaten. In größeren Anlagen
mit mehreren Maschinen kann es vorkommen, daß mehrere Sensoren desselben
Sensortyps eingesetzt sind, die alle mit den gleichen Parameterdaten
programmiert werden müssen. In
diesem Fall ist es mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Stecker bzw.
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ausreichend, wenn der elektrische Stecker mit einem Sensor verbunden
wird, der entweder bereits parametriert ist oder anschließend parametriert
wird. Dies führt
dann – wie
im Zusammenhang mit dem zweiten Fall beschrieben – dazu,
daß die
aktuellen Parameterdaten aus dem Sensor ausgelesen und im Speicher
des Steckers abgespeichert werden. Anstelle einer zeitaufwendigen
Programmierung sämtlicher
Sensoren desselben Sensortyps ist es dann ausreichend, wenn der
Stecker nacheinander mit den einzelnen Sensoren verbunden wird.
Dadurch werden dann automatisch alle Sensoren desselben Sensortyps
identisch programmiert; eine Fehlprogrammierung wird ausgeschlossen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. des erfindungsgemäßen elektrischen
Steckers erfolgt ein Datenaustausch zwischen dem Sensor und dem
Stecker automatisch bei jeder Inbetriebnahme des Sensors. Selbstverständlich ist
es jedoch auch möglich,
daß ein
Datenaustausch zwischen dem Sensor und dem Stecker durch Betätigung einer
Taste am Sensor oder am Stecker gestartet wird. Der Vorteil eines
automatischen Datenaustauschs bei jeder Inbetriebnahme des Sensors
besteht ersichtlich darin, daß eine
aktive Bedienung nicht erforderlich ist. Dadurch werden zum einen
Fehler vermieden, wird zum anderen gewährleistet, daß auch eine nachträgliche Änderung
der Parameter beim nächsten
Neustart des Sensors automatisch übernommen wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß die
im Speicher des Steckers gespeicherten Daten zur Sicherung und/oder
Analyse in einen Rechner ausgelesen werden. Hierbei wird gegebenenfalls
ein geeignetes Interface zwischen den Stecker und den Rechner angeschlossen.
Darüber
hinaus kann das Verfahren noch dadurch weiter ausgebildet sein,
daß auch umgekehrt
von einem Rechner Daten, insbesondere Parameterdaten, gegebenenfalls
wieder über
ein geeignetes Interface, in den Speicher des Steckers geschrieben
werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine Programmierung des Sensors
erfolgen kann, ohne daß der
Benutzer sich bezüglich
der Bedienung und Programmierung des Sensors am Sensor selber auskennen
muß. Hierzu
muß ihm
nur ein entsprechend zuvor parametrierter Stecker zur Verfügung gestellt
werden, den der Benutzer dann nur noch mit dem Sensor verbinden
muß.
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Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen elektrischen Stecker
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen sowohl
auf die den Patentansprüchen
1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines direkt an einem Sensor angeschlossenen elektrischen Steckers,
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2 den
Stecker gemäß 1,
in vergrößerter Darstellung,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines an einen Sensor direkt angeschlossenen elektrischen Steckers,
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4 den
Stecker gemäß 4,
in vergrößerter Darstellung,
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen
Steckers, dargestellt von der Seite und von hinten,
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6 ein
viertes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen elektrischen
Steckers,
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7 eine
Splitterbox mit einem daran angeschlossenen elektrischen Stecker,
und
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8 zwei Ausführungsvarianten eines Steckers
gemäß 2.
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Die
Figuren zeigen einen elektrischen Stecker 1 zur Verbindung
mit einem einen integrierten Mikrocontroller aufweisenden Sensor 2.
Dabei weist der elektrische Stecker 1 einen Steckeranschluß 3 zur
Verbindung mit einer Schnittstelle 4 des Sensors 2 und
eine elektronische Schaltung auf, wobei die elektronische Schaltung
einen Speicher zur Speicherung von Daten des Sensors 2 und
einen Mikrocontroller aufweist.
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Der
Sensor 2, bei dem es sich in den dargestellten Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 3 beispielsweise
um einen Drucksensor handelt, weist eine M12 Steckverbindung 5 auf,
welche die Schnittstelle 4 umfaßt. Über den durch die M12 Steckverbindung 5 gebildeten
Anschluß wird
der Sensor 2 zum einen mit elektrischer Energie versorgt,
wird zum anderen das Ausgangssignal des Sensors 2 ausgegeben.
Hierbei kann es sich um einen Schalt- und/oder Analogausgang handeln,
wobei bei derartigen Sensoren 2 der Analogausgang zumeist
wahlweise ein Stromsignal von 4–20
mA oder ein Spannungssignal von 0–10 V ausgibt.
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Der
in den 1 und 3 dargestellte Sensor 2 weist
darüber
hinaus noch ein Anzeige- und Einstelldisplay 6 auf, an
dem über
zwei Tasten 7 mehrere Parameter des Sensors 2 eingegeben
werden können.
So kann beispielsweise neben dem Meßbereich und den Schaltschwellen
auch eine länderspezifische
Druckeinheit (bar/mbar, kPa/MPa, psi) ausgewählt werden. Zur Verbindung
mit einem das zu überwachende
Medium führenden
Behälter oder
Rohr und zur Verbindung mit dem Medium weist der Sensor 2 schließlich noch
einen Prozeßanschluß 8 auf.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen weist
der elektrische Stecker 1 ein eigenes, die darin angeordnete
elektronische Schaltung aufnehmendes Gehäuse 9 auf. Außerdem ist
bei den Varianten gemäß den 1, 2, 5, 6 und 8 ein zweiter Steckeranschluß 10 zum
Anschließen
eines einen korrespondierenden Stecker 11 aufweisenden
Kabels 12 vorgesehen. Im Unterschied dazu ist bei der in
den 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante
des elektrischen Steckers 1, dieser direkt mit einem Kabel 12 versehen,
wobei ein Ende des Kabels 12 von dem Gehäuse 9 umschlossen
ist und innerhalb des Gehäuses 9 die
einzelnen Adern des Kabels 12 mit der elektronischen Schaltung
verbunden sind.
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Insbesondere
aus den 1 und 3 ist ersichtlich,
daß der
elektrische Stecker 1 auf der einen Seite direkt über seinen
Steckeranschluß 3 mit der
Steckverbin dung 5 des Sensors 2 und auf der anderen
Seite entweder über
den zweiten Steckeranschluß 10 oder
direkt mit dem Versorgungskabel 12 des Sensors 2 verbunden
ist. Der Stecker 1 ist somit einfach zwischen den Sensor 2 und
das Versorgungskabel 12 geschaltet, wobei der Stecker 1 weder die
Versorgung des Sensors 2 noch die Standard I/O-Funktion
des Sensors 2 im Normalbetrieb beeinträchtigt.
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Wie
insbesondere in den 2 und 5 dargestellt
ist, weist der erfindungsgemäße elektrische Stecker 1 zwei
LEDs 13, 14 als Anzeigeelemente auf, die zur Visualisierung
des Funktionszustandes des Steckers 1 dienen. Die beiden
LEDs 13, 14 sind dabei als zwei in entgegengesetzte
Richtung weisende Pfeile ausgebildet, so daß je nachdem welche LED 13, 14 leuchtet
oder blinkt für
den Bediener sofort ersichtlich ist, in welche Richtung ein Datentransfer stattgefunden
hat oder stattfindet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen elektrischen
Steckers 1 gemäß den 3 und 4 ist
der Speicher als austauschbares Speichermedium 15 ausgebildet,
welches einfach aus dem Gehäuse 9 des
Steckers 1 herausgezogen werden kann. Als austauschbares
Speichermedium 15 kann dabei insbesondere eine SD-Memory
Card verwendet werden, wie sie seit einigen Jahren insbesondere
bei Digitalkameras eingesetzt wird. Durch die Verwendung eines austauschbaren
Speichermediums 15 ist ein Auslesen, Analysieren und Speichern
der von dem Stecker 1 gespeicherten Daten mittels eines
Rechners besonders einfach möglich, da
hierzu das austauschbare Speichermedium 15 nur in eine
entsprechende Aufnahme des Rechners eingeführt werden muß.
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Die
in den 2, 5 und 6 dargestellten elektrischen
Stecker 1, die jeweils neben einem ersten Steckeranschluß 3 zusätzlich einen
zweiten Steckeranschluß 10 aufweisen,
wobei beide Steckeranschlüsse 3, 10 als
M12 Steckverbinder ausgebildet sind, unterscheiden sich im wesentlichen
nur durch die konkrete geometrische Ausgestaltung des Steckers 1 bzw.
des Gehäuses 9.
Die 5 zeigt dabei eine Version des
elektrischen Steckers 1 als Winkelstecker, welcher dann
vorteilhaft ist, wenn der zur Verfügung stehende Platz vor der
Steckverbindung 5 des Sensors 2 sehr begrenzt
ist. Darüber
hinaus ist bei dem Stecker 1 gemäß der 5 im
Gehäuse 9 eine
Halterung 16 für
ein Beschriftungsschild ausgebildet. Alternativ dazu kann an dem
Gehäuse 9 auch ein
Be schriftungsfeld vorgesehen sein, so daß zu Dokumentationszwecken
oder bei der Archivierung des elektrischen Steckers 1 eine
eindeutige Zuordnung des jeweiligen Steckers 1 zu einem
bestimmten Sensor 2 einfach möglich ist.
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In 7 ist
eine Splitterbox 17 dargestellt, welche häufig auch
als Sensor-Aktor-Box
bezeichnet wird. Über
eine derartige Splitterbox 17 können mehrere Sensoren 2 mit
einer gemeinsamen Busleitung verbunden werden. Hierzu weist die
Splitterbox 17 eine entsprechende Anzahl an Steckverbindungen 18 auf, über die
die einzelnen Sensoren 2 mittels eines Kabels 12 an
die Splitterbox 17 angeschlossen werden können. Anstelle
der in den 1 und 3 dargestellten
unmittelbaren Anordnung des elektrischen Steckers 1 direkt
am Sensor 2 kann der elektrische Stecker 1 bei
Bedarf auch auf einer vom Sensor 2 entfernten Splitterbox 17 aufgesteckt
werden. Die Verbindung des elektrischen Steckers 1 mit
dem Sensor 2 kann somit auch über ein Kabel 12 erfolgen. Dies
ist dann vorteilhaft, wenn der Sensor 2 aufgrund seiner
Position harten und rauhen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist.
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Darüber hinaus
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
mehrere elektrische Stecker 1 unmittelbar, d. h. ohne eigenes
Gehäuse 9,
innerhalb der Splitterbox 17 anzuordnen. In einem solchen
Fall ist dann die – gestrichelt
angedeutete – elektronische Schaltung 19 des
elektrischen Steckers 1 zusammen mit dem Steckeranschluß 3,
welcher dann gleichzeitig eine Steckverbindung 18 der Splitterbox 17 bildet, innerhalb
der Splitterbox 17 angeordnet. In einem solchen Fall muß der anzuschließende Sensor 2 nur – wie bisher
auch üblich – mit einem
Kabel 12 an die Splitterbox 17 angeschlossen werden.
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Schließlich zeigt 8 zwei Varianten eines elektrischen Steckers 1 gemäß der 2,
wobei der elektrische Stecker 1 in beiden Fällen einen
elektromechanischen Schreibschutz zur Sicherung der im Speicher
gespeicherten Daten aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8a ist
hierzu ein Stift 20 im Gehäuse 9 angeordnet,
wobei die Aktivierung des Schreibschutzes einfach durch Eindrücken des
Stiftes 20 in das Gehäuse 9 erfolgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 8b ist
dagegen innerhalb des zweiten Steckeranschlusses 10 eine Öffnung 21 ausgebildet,
in die zur Aktivierung des Schreibschutzes ein Betätigungselement 22,
beispielsweise die Spitze eines Schraubendrehers, eingesteckt werden
muß. Als
Aktivierungselement für den Schreibschutz
innerhalb des Gehäuses 9 kann beispielsweise
ein Hallsensor oder ein optischer Sensor vorgesehen sein.