DE102009000692A1

DE102009000692A1 - Messgerät

Info

Publication number: DE102009000692A1
Application number: DE102009000692A
Authority: DE
Inventors: Michael Gawronski; Joachim Ciba; Achim Gareus
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-08-12
Also published as: GB2467833B; GB201001627D0; US8441402B2; FR2942034A1; GB2467833A; US20100201585A1

Abstract

Es wird ein Messgerät zum Messen einer Messgröße eines Messobjekts bereitgestellt, das ein Funktionselement zum Umsetzen der Messgröße in einen Messwert, ein Gehäuse und eine Antenne umfasst, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses und/oder ein Teil des Funktionselements einen Bestandteil der Antenne bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät zum Messen einer Messgröße eines Messobjekts. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Messgerät, das eine Antenne zum Übertragen von Daten aufweist.
STAND DER TECHNIK
Messgeräte sind für die Überwachung in beispielsweise physikalischen oder chemischen Prozessen unabdingbar, um einen sicheren und reibungslosen Ablauf solcher Prozesse zu gewährleisten.
Dabei finden Messgeräte bei einfachen Prozessen, wie etwa einer häuslichen Heizungsanlage, aber auch in sehr komplexen, großindustriellen Anlagen Anwendung.
Vor allem bei letzteren ist eine permanente Überwachung von Parametern eines Prozesses immens wichtig. Bei einem komplexen Prozess kann aufgrund der zahlreichen zu überwachenden Parameter eine große Vielzahl von Messgeräten vonnöten sein. Da eine permanente manuelle Ablesung von vielen verschiedenen Messgeräten nur schwer zu bewältigen ist, ist es bekannt, Messwerte als Signale umzuwandeln und über Leitungen an eine Überwachungseinrichtung zu übertragen.
Dabei ist jedes Messgerät mit einer Umwandlungseinrichtung versehen, die die jeweiligen Messwerte als beispielsweise elektrisches Signal umwandelt. Weiterhin ist zwischen jedem Messgerät und der Überwachungseinrichtung eine Leitung vorgesehen, um die Werte zu übermitteln. Oftmals sind dafür auch spezielle Steckerelemente an den Messgeräten vorgesehen.
Bei etwaigen Fehlfunktionen oder Störungen ist es aber auch sinnvoll, ein Ablesen von Werten an dem Messgerät selbst zu ermöglichen.
Jedoch ist das Bereitstellen von Leitungen und/oder Steckerelementen an jedem der Messgeräte aufwendig und teuer.
Weiterhin ist es bekannt, dass Daten über eine Antenne beispielsweise per Funksignal an entsprechende Empfangseinrichtungen übertragen werden können. Dabei werden beispielsweise entsprechende Sendegeräte bereitgestellt.
Ein Nachteil des Bereitstellens von Sendegeräten in einem Überwachungssystem ist, dass zusätzliche Kosten entstehen, mehr Platz benötigt wird, und diese Geräte und die daran angebrachten Antennen z. B. bei Wartungsarbeiten leicht beschädigt werden oder behindern können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Messgerät bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Messgerät zum Messen einer Messgröße eines Messobjekts gelöst, das ein Funktionselement zum Umsetzen der Messgröße in einen Messwert, ein Gehäuse und eine Antenne umfasst, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses und/oder ein Teil des Funktionselements einen Bestandteil der Antenne bilden.
Vorzugsweise umfasst das Messgerät eine Schaltung zum Umwandeln des Messwerts in ein Funksignal, wobei die Antenne das Funksignal abstrahlt.
Das Gehäuse kann weiterhin ein metallisches Element aufweisen, das eine Masseebene der Antenne bildet.
Ebenso kann das Gehäuse zwei metallische Elemente aufweisen, die über ein Isolierelement voneinander elektrisch isoliert sind, und wobei die metallischen Elemente Dipole der Antenne bilden.
An dem Messgerät kann ein Abschnitt des Gehäuses eine optische Anzeige aufweisen, wobei die Antenne in der optischen Anzeige enthalten ist. Dabei kann die optische Anzeige ein Sichtfenster aufweisen, wobei die Antenne als Antennenstruktur auf dem Sichtfenster aufgebracht ist. Das Sichtfenster kann aus Glas bestehen, wobei die Antenne eine auf dem Glas gedruckte leitfähige Struktur ist, insbesondere in Ring- oder C-Form.
Die Antenne kann auch als Zifferblatt ausgeführt werden oder auf diesem aufgebracht werden, insbesondere dann, wenn es aus Kunststoff besteht.
Insbesondere kann hierbei die Antenne auch ein Teil der Bedruckung sein, ein offener gedruckter Kreisabschnitt sein.
Weiterhin kann ein Abschnitt des Gehäuses des Messgeräts aus Kunststoff bestehen, wobei die Antenne als Antennenstruktur an diesem Abschnitt bereitgestellt ist.
Das Funktionselement weist vorzugsweise ein Messwerk mit einem beweglichen Element mit einem Zeiger und einem Zifferblatt auf. Dabei kann die Antenne als Antennenstruktur auf dem Zifferblatt ausgebildet sein.
Die Antennenstruktur ist vorzugsweise durch eine leitfähige Paste ausgebildet.
Die Antennenstruktur kann ebenso als räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger ausgebildet sein.
Der Zeiger des beweglichen Elements kann als Antenne ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Messgerät als ein Manometer ausgebildet sein. Dabei weist das Funktionselement vorzugsweise eine Bourdonfeder und eine Rückstellfeder auf, wobei die Antenne durch die Bourdonfeder und/oder die Rückstellfeder gebildet wird.
Vorzugsweise ist das Gehäuse hermetisch abgedichtet.
Weiterhin kann das Messgerät einen Anschlusseingang zum Anschließen des Messobjekts an das Messgerät und Eingeben der Messgröße umfassen, wobei der Anschlusseingang dichtend mit dem Messobjekt verbunden ist.
Vorzugsweise umfasst das Messgerät weiterhin eine Energieversorgung zur Versorgung der Schaltung zum Umwandeln. Dabei kann die Energieversorgung eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder ein Photovoltaikelement umfassen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
1 zeigt ein Zeigermanometer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Schnittansicht des Zeigermanometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 zeigt eine weitere Schnittansicht des Zeigermanometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 zeigt ein mit einem Gehäuse umgebenes Messgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Schnittansicht eines Druckmessgeräts mit Rohrfeder, Konvertierungsschaltung und integrierter Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
6 zeigt ein Bauteil des Messgeräts mit aufgebrachter Spiralantenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist als Beispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts ein Druckmessgerät (Manometer) dargestellt. Das dargestellte Manometer weist ein Gehäuse 14 und eine Sichtscheibe 11 auf, unter der ein Zifferblatt 10 mit einer Skala bereitgestellt ist, über das mit Hilfe eines Zeigers 17 ein Messwert abgelesen werden kann.
Erfindungsgemäß weist das Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ein Funktionselement zum Umsetzen der Messgröße in einen Messwert, ein Gehäuse und eine Antenne auf, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses und/oder ein Teil des Funktionselements einen Bestandteil der Antenne bilden.
Dabei kann das Messgerät ein Manometer zur Druckmessung sein, jedoch kann das Messgerät auch zum Messen einer Temperatur, eines Durchflusses, eines Niveaus/Füllstandes oder anderer Größen geeignet sein.
Als Funktionselement des Messgeräts werden jene Bauteile des Messgeräts bezeichnet, die zum Umsetzen einer Messgröße in einen Messwert in dem Messgerät enthalten sind.
Dies kann bei einem Temperaturmessgerät beispielsweise ein Bimetallelement bzw. Widerstandselement zur Temperaturmessung sein.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, kann das Funktionselement in einem Manometer beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Bauteile umfassen: Einen Zeiger 17, eine Rohrfeder 18, ein Federendstück 19, eine Zugstange 20, ein Zahnsegment 21, ein Zeigerwerk 22, einen Federträger 23, eine Kapselfeder 24 oder einen Druckraum 25.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße Messgerät einen metallischen Gehäuseabschnitt auf. Dieses Element dient bei einer elektrischen Schaltung, die Bestandteil der Antenne ist, als Masseebene.
Durch die Integration des Gehäuses in die Antennenschaltung können Bauteile eingespart und somit die Kosten des Messgeräts gesenkt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Messgerät mindestens zwei metallische Elemente auf, die beispielsweise als Gehäuse und Deckel ausgebildet sein können.
4 zeigt ein Messgerät, das ein Gehäuse 14 aus Metall sowie einen Deckel 15 aus Metall aufweist. Diese leitenden Elemente dienen als Dipole einer Antenne. Um diese Leiter voneinander zu trennen, ist ein Isolator 12 zwischen diesen vorgesehen.
Dabei kann beispielsweise ein metallischer Gehäusedeckel über ein Kunststoffgewinde vom Anschlusskopf elektrisch isoliert montiert werden. Der Deckel kann direkt als Antenne verwendet werden, wenn dieser beispielsweise an einen integrierten Sender über eine Leitung oder Hochfrequenzstrahlung direkt angekoppelt wird.
Ebenso können metallische Adapterplatten für auswechselbare Steckervarianten, die für ein Messgerät vorgesehen sind, elektrisch von dem Gehäuse isoliert sein, und als Antenne genutzt werden.
Dadurch, dass die Gehäuseelemente, wie beispielsweise das Gehäuse und der Deckel, als Dipole der Antenne dienen, können Bauteile und somit Kosten für das erfindungsgemäße Messgerät eingespart werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Messgerät eine optische Anzeige auf. Diese kann beispielsweise als Sichtfenster oder als elektronisches Anzeigeelement (z. B. 7-Segment-Anzeige, LCD-Display, etc.) ausgebildet sein.
Das Sichtfenster besteht vorzugsweise aus Glas, das gute dielektrische Eigenschaften aufweist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Antennenstruktur, beispielsweise eine Spiralantenne oder eine Ringantenne, auf die Sichtfenster bzw. die Sichtscheibe des Anzeigeelements des Messgeräts aufgebracht. Ebenso kann die Antennenstruktur auf oder unter dem Zifferblatt aufgebracht sein.
Dabei kann die Antennenstruktur beispielsweise aus einer leitfähigen Paste bestehen, die mit einem Lithographieprozess auf die Scheibe bzw. auf das Zifferblatt aufgebracht wird.
5 zeigt eine Schnittansicht eines Druckmessgeräts mit Rohrfeder, Konvertierungsschaltung und integrierter Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Bezugszeichen 11 bezeichnet dabei die Sichtscheibe des Druckmessgerätes, durch die eine Messwertanzeige unter dem mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Zeiger in Verbindung mit einem Zifferblatt abgelesen werden kann.
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet das Gehäuse des Druckmessgerätes gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das eine Rohrfeder als Teil des (mechanischen) Druckmesssystems enthält. Diese Elemente sind zur Veranschaulichung der Ausführung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, können jedoch auch durch im Erfindungssinne gleichwirkende Elemente ersetzt sein.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Leiterplatte, welche die anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit dem zur Umsetzung des Messwerts in ein entsprechendes Signal aufweist.
Außerdem ist unterhalb der Sichtscheibe eine Antennenstruktur 13 aufgebracht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Antennenstruktur auf dem Zifferblatt und/oder auf der Sichtscheibe aufgebracht ist, sondern kann auf beispielsweise Gehäuseabschnitten aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Bauteil des Messgeräts angebracht sein.
Die Antennenstruktur kann weiterhin z. B. durch MID-Technologie (”Moulded Interconnect Device” – räumlicher Kunststoffschaltungsträger) realisiert werden.
6 zeigt eine Antennenstruktur 13, die als Spiralantenne auf dem Zifferblatt 10 bzw. der Sichtscheibe 11 aufgebracht ist.
Wie vorstehend erläutert ist, kann ein Bestandteil der Antenne aus zumindest einem Teil des Gehäuses und/oder einem Teil des Funktionselements des Messgeräts gebildet sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bildet die Antenne den Zeiger 17 des Messgeräts. Das heißt, das beispielsweise eine Antennenstruktur auf dem Zeiger aufgebracht sein kann, oder auch ein entsprechend modifiziertes Antennenelement als Zeiger dient.
Ebenso können andere Bestandteile des Funktionselements als Bestandteil oder vollständig als Antenne dienen.
So kann/können gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Bourdonfeder und/oder die Rückstellfeder eines mechanischen Manometers derart ausgebildet sein, um als Antenne oder ein Element davon zu dienen.
Um die elektrische Versorgung der Schaltung zum Umwandeln des Messwerts in ein Signal sowie gegebenenfalls Verstärkerschaltungen zu gewährleisten, ist in dem Messgerät eine Energieversorgung vorgesehen. Diese kann beispielsweise als Batterie, Brennstoffzelle oder Photovoltaikelement ausgebildet sein, aber auch durch eine Kombination dieser oder anderen Einrichtungen, die zum Versorgen solcher Schaltungen geeignet sind.
Das erfindungsgemäße Messgerät ist vorzugsweise hermetisch abgedichtet in einem Prozess enthalten.
Die Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung kann als RFID-Label (”Radio Frequency Identification”; Hochfrequenz-Erkennungsetikett) ausgebildet sein, für mittlere Funkdistanzen ausgelegt sein, wie beispielsweise ”Bluetooth”, oder als Antenne für weitere Funkstrecken ausgelegt sein.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende ausführliche Ausführungsbeispiel und dessen Abwandlungen beschränkt. Zusätzlich zu den vorhergehend beschriebenen Anordnungen sind weitere Ausführungen denkbar, die in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden können.
Es wird ein Messgerät zum Messen einer Messgröße eines Messobjekts bereitgestellt, das ein Funktionselement zum Umsetzen der Messgröße in einen Messwert, ein Gehäuse und eine Antenne umfasst, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses und/oder ein Teil des Funktionselements einen Bestandteil der Antenne bilden.

Claims

Messgerät zum Messen einer Messgröße eines Messobjekts, mit einem Funktionselement zum Umsetzen der Messgröße in einen Messwert, einem Gehäuse, und einer Antenne dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gehäuses und/oder ein Teil des Funktionselements einen Bestandteil der Antenne bilden.
Messgerät gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Schaltung zum Umwandeln des Messwerts in ein Funksignal, wobei die Antenne das Funksignal abstrahlt.
Messgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse ein metallisches Element aufweist, das eine Masseebene der Antenne bildet.
Messgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse zwei metallische Elemente aufweist, die über ein Isolierelement voneinander elektrisch isoliert sind, und wobei die metallischen Elemente Dipole der Antenne bilden.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abschnitt des Gehäuses eine optische Anzeige aufweist, und die Antenne in der optischen Anzeige enthalten ist.
Messgerät gemäß Anspruch 5, wobei die optische Anzeige ein Sichtfenster aufweist, und die Antenne als Antennenstruktur auf dem Sichtfenster aufgebracht ist.
Messgerät gemäß Anspruch 6, wobei das Sichtfenster aus Glas besteht und die Antennenstruktur eine auf das Glas gedruckte Antenne ist.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abschnitt des Gehäuses aus Kunststoff besteht und die Antenne als Antennenstruktur an diesem Abschnitt bereitgestellt ist.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Funktionselement ein Messwerk mit einem beweglichen Element mit einem Zeiger und einem Zifferblatt aufweist.
Messgerät gemäß Anspruch 9, wobei die Antenne als Antennenstruktur auf dem Zifferblatt ausgebildet ist.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 oder 10, wobei die Antennenstruktur durch eine leitfähige Paste ausgebildet ist.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 oder 10, wobei die Antennenstruktur als räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger ausgebildet ist.
Messgerät gemäß Anspruch 9, wobei der Zeiger als Antenne ausgebildet ist.
Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messgerät ein Manometer ist.
Messgerät gemäß Anspruch 14, wobei das Funktionselement eine Bourdonfeder und eine Rückstellfeder aufweist, wobei die Antenne durch die Bourdonfeder und/oder die Rückstellfeder gebildet wird.
Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse hermetisch abgedichtet ist.
Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin mit einem Anschlusseingang zum Anschließen des Messobjekts an das Messgerät und Eingeben der Messgröße, wobei der Anschlusseingang dichtend mit dem Messobjekt verbunden ist.
Messgerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 17, wobei das Messgerät weiterhin eine Energieversorgung zur Versorgung der Schaltung zum Umwandeln aufweist.
Messgerät gemäß Anspruch 18, wobei die Energieversorgung eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder ein Photovoltaikelement umfasst.