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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät zur Bestimmung mindestens einer physikalischen, chemischen, oder biologischen Prozessgröße eines Mediums, mit einer Elektronikeinheit und mit einer als Teil einer Steckverbindung ausgestalteten Schnittstelle. Die Schnittstelle ist beispielsweise für Zwei- oder Vierleitertechnik ausgelegt. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, die Dichte, die Viskosität, den Druck, den Durchfluss, den pH-Wert, oder die Leitfähigkeit eines Mediums. Messgeräte, mit welchen eine oder mehrere dieser Prozessgrößen bestimmt werden können, werden von der Anmelderin in großer Vielfalt angeboten und vertrieben.
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Kalibrierdaten und Konfigurationsparameter sind meist in einem internen Speicher abgelegt, auf den nur während der Fertigung zugegriffen werden kann. Dies ist zum einen wünschenswert, damit der Benutzer des Messgeräts nicht versehentlich Änderungen vornimmt, welche zu falschen Messergebnissen des Geräts führen. Zum anderen ist dies im Fall einer Störung des Geräts von Nachteil, da ein Servicetechniker ebenfalls nicht auf die Daten zugreifen kann ohne das Gerät zu demontieren.
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Von der Anmelderin wird ein Handgerät zur Parametrierung von an ein Bussystem angeschlossenen Feldgeräten unter dem Namen FieldCare hergestellt und vertrieben. Mit diesem Gerät ist es möglich, auf die Elektronik des Feldgerätes zuzugreifen und die gewünschten Parameter einzustellen.
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Bei allein stehenden Messgeräten, welche nicht an ein Bussystem angeschlossen sind, besteht diese Möglichkeit nicht. Mit dem gewöhnlichen Versorgungskabel wird lediglich die Stromversorgung des Messgeräts sichergestellt. Zur Einstellung notwendiger Parameter sind beispielsweise Kippschalter am Messgerät angebracht.
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Eine mögliche Lösung des Zugriffsproblems ist, das Gerät mit einer zusätzlichen Schnittstelle auszustatten, über welche die Parametrierung oder Konfiguration auch nachträglich vorgenommen werden kann. Eine zusätzliche Schnittstelle bedeutet aber nicht nur Mehrkosten in der Produktion, sondern erfordert auch zusätzlichen Platz, der bei der zunehmenden Miniaturisierung von Messgeräten meist nicht vorhanden ist.
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Aus der
DE 10 2005 045 577 A1 sind ein mehraxialer photoelektrischer Sensor und ein Steckerteil zur Verwendung in Kombination mit dem Sensor bekannt geworden. Das Steckerteil ist als Teil einer als Schnittstelle ausgearbeiteten Steckverbindung ausgestaltet. Je nach Betriebsart des Sensors – Konfiguration oder Messbetrieb – werden alternative Steckelemente verwendet.
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Die
DE 10 2007 022 210 B3 beschreibt eine Anordnung zum Identifizieren einer angeschlossenen Komponente während eines Verbindungsvorgangs mit einem ersten und einem zweiten miteinander verbindbaren Verbindern mit jeweils mehreren Kontaktanschlüssen, wobei die Verbindung der zwei Verbinder mit den jeweils mehreren Kontaktanschlüssen in zwei zeitlich aufeinander folgenden Verbindungsstufen erfolgt. Dies bewirkt einen Schutz gegen fehlerhaftes Verbinden einer nicht ordnungsgemäßen elektrischen Komponente.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung mit einem Sensorelement bereit zu stellen, welche auch im montierten Zustand parametrierbar oder konfigurierbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Messgerät zur Bestimmung mindestens einer physikalischen, chemischen, oder biologischen Prozessgröße eines Mediums, mit einer Elektronikeinheit und mit einer als Teil einer Steckverbindung ausgestalteten Schnittstelle, wobei die Elektronikeinheit eine erste Kontaktierungsebene und eine zweite Kontaktierungsebene aufweist, und wobei ein erstes, zum Betreiben des Messgeräts lösbar mit der Schnittstelle verbindbares Steckerelement zur Kontaktierung der ersten Kontaktierungsebene und ein zweites, zu Service-Fertigungs- und/oder Konfigurationszwecken lösbar mit der Schnittstelle verbindbares Steckerelement zur Kontaktierung der zweiten Kontaktierungsebene vorhanden sind.
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Im Gegensatz zu gewöhnlichen Steckverbindungen, bei welchen nur ein Steckelement für eine Schnittstelle vorgesehen ist, sind für des erfindungsgemäße Messgerät zwei austauschbare Steckelemente für dieselbe Schnittstelle vorgesehen. Die Steckelemente greifen auf unterschiedliche Elemente der Elektronikeinheit zu, sodass unterschiedliche Funktionen ausführbar sind. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der Anwender nicht auf alle Funktionen Zugriff haben soll, auf die ein Servicetechniker bei Bedarf Zugriff haben muss. Ein weiterer Vorteil der besonderen Ausgestaltung der Elektronikeinheit mit zwei Ebenen ist, dass sie auf Platz sparende Weise das Spektrum an zugänglichen Funktionen erweitert. Da nur eine Schnittstelle verwendet wird, ist hierzu kein zusätzlicher Platz am Gerät erforderlich, im Gegensatz zur alternativen Möglichkeit, eine zweite Schnittstelle am Gerät anzubringen. Dies ist besonders im Zusammenhang mit kleinen Messgeräten vorteilhaft. Eine weitere vorteilhafte Anwendung des zweiten Steckerelements ist dessen Verwendung bei der Fertigung des Messgeräts. Ist das Messgerät zusammengebaut, kann auf die Elektronik im Normalfall nicht mehr zugegriffen werden. Dies ist jedoch wünschenswert, beispielsweise um Kalibrierwerte abzuspeichern.
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In einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist die erste Kontaktierungsebene derart ausgestaltet, dass das erste Steckerelement über die erste Kontaktierungsebene die Stromversorgung des Messgeräts sicher stellt und einen für die zu bestimmende Prozessgröße charakteristischen Wert ausliest. Das erste Steckerelement entspricht einem Standardstecker, der beispielsweise die 4-Leiter-Technik nutzt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das zweite Steckerelement derart ausgestaltet, dass es sowohl die erste Kontaktierungsebene als auch die zweite Kontaktierungsebene kontaktiert. Beispielsweise enthält die erste Kontaktierungsebene zwei Buchsen, über welche die Stromversorgung des Messgeräts erfolgt. Das zweite Steckerelement verwendet dieselben Buchsen der ersten Kontaktierungsebene zur Sicherstellung der Stromversorgung, greift jedoch zusätzlich auf Buchsen der zweiten Kontaktierungsebene zu.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die zweite Kontaktierungsebene derart ausgestaltet ist, dass das zweite Steckerelement über die zweite Kontaktierungsebene auf Fertigungsparameter und/oder Konfigurationsparameter und/oder Serviceparameter zugreift. Fertigungsparameter sind beispielsweise Werte aus Kalibrierungsmessungen, die im Messgerät gespeichert werden. Unter Konfigurationsparametern sind beispielsweise von der Anwendung abhängige Größen zu verstehen, welche auf einen bestimmten Wert festgesetzt werden um die korrekte Auswertung der Messwerte zur Bestimmung der jeweiligen Prozessgröße zu ermöglichen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Schnittstelle mindestens drei Buchsen, wobei das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement mindestens drei Kontaktstifte zum Einbringen in die mindestens drei Buchsen der Schnittstelle aufweisen, und wobei die Kontaktstifte des ersten Steckerelements im Vergleich zu den Kontaktstiften des zweiten Steckerelements zumindest teilweise kürzer und/oder dicker ausgestaltet sind. Durch diese vorteilhafte Ausführung ist sicher gestellt, dass das erste Steckerelement die zweite Kontaktierungsebene, welche in der Schnittstelle hinter der ersten liegt, nicht kontaktieren kann, da die Kontaktstifte nicht bis in die zweite Kontaktierungsebene hinein reichen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel beinhaltet, dass die Schnittstelle mindestens drei Kontaktstifte und eine Bohrung umfasst, dass das erste Steckerelement und das zweite Steckerelement mindestens drei Buchsen zur Aufnahme der mindestens drei Kontaktstifte der Schnittstelle aufweisen, dass das erste oder das zweite Steckerelement einen Bolzen zum Einbringen in die Bohrung aufweist, und dass in Abhängigkeit des verwendeten Steckerelements die erste Kontaktierungsebene oder die zweite Kontaktierungsebene kontaktiert ist. Durch den Bolzen wird beispielsweise ein Kontaktelement in seiner Position so verändert, dass es mit dem Bolzen die eine und ohne den Bolzen die andere Kontaktierungsebene mit den Kontaktstiften verbindet.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung weist die Schnittstelle mindestens drei Buchsen oder Kontaktstifte als Gegenstück zu mindestens einem Steckerelement und mindestens ein Relais oder einen elektronischen Umschalter auf, welches/welcher in Abhängigkeit seines Schaltzustands die erste Kontaktierungsebene oder die zweite Kontaktierungsebene mit mindestens einer Buchse oder mindestens einem Kontaktstifte der Schnittstelle verbindet, wobei der Schaltzustand des Relais oder des elektronischen Umschalters durch das Steckerelement einstellbar ist. Beispielsweise weist die Schnittstelle zwei Buchsen auf, welche mit je einem Schalter verbunden sind, wobei die Schalter von einem gemeinsamen Relais gesteuert werden. Die Position des Ankers des Relais und damit der Schaltzustand der beiden Schalter, wird beispielsweise dadurch gewechselt, dass die beiden Kontaktstifte des Steckerelements, welche in die jeweiligen Buchsen greifen, vertauscht werden, z. B. durch eine um 180° gedrehte Anbringung des Steckerelements.
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In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten Steckerelement und dem zweiten Steckerelement um dasselbe Steckerelement, wobei besagtes Steckerelement mit einem Drucktaster ausgestattet ist, über welchen die Kontaktierungsebene, auf welche das Steckerelement zugreift, auswählbar ist. Durch den Drucktaster wird beispielsweise ein Bolzen am Steckerelement ein- und ausgefahren, welcher in ausgefahrenem Zustand in die Schnittstelle greift und dort einen Mechanismus auslöst, der die kontaktierte Kontaktierungsebene tauscht. Durch den Drucktaster kann auf die Ausbildung eines kompletten zweiten Steckerelements verzichtet werden; das zweite Steckerelement ist gewissermaßen in das erste Steckerelement integriert.
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In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt über das zweite Steckerelement und die zweite Kontaktierungsebene eine Temperaturkalibrierung und/oder ein Leer- oder Vollabgleich. Es versteht sich von selbst, dass dies lediglich Beispiele für fertigungsseitige Parameter sind.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass über das zweite Steckerelement und die zweite Kontaktierungsebene einer oder mehrere der folgenden Parameter einstellbar sind: Dämpfungsfaktor, Verzögerungszeit, Schaltverhalten. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Es sind auch weitere Service- oder Konfigurationsparameter denkbar, die über das zweite Steckerelement einstellbar sind.
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In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind mindestens eine dritte Kontaktierungsebene und mindestens ein drittes Steckerelement zu deren Kontaktierung vorgesehen. Beispielsweise können auf diese Weise ein Steckerelement zu Fertigungszwecken und zwei Steckerelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Inbetriebnahme des Messgeräts realisiert werden. Beispielsweise ist der Spannungsbereich, in welchem das Signal des Messgeräts ausgegeben wird, über die beiden Steckerelemente auswählbar.
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Gemäß einer Weiterbildung sind zwei der Kontaktierungsebenen derart ausgestaltet, dass über die Wahl des entsprechenden Steckerelements die Betriebsart oder die Endstufe auswählbar ist. Beispielsweise ist bei einem Grenzstandschalter die Betriebsart „minimaler Grenzstand” (Betriebsart „MIN”) oder „maximaler Grenzstand” (Betriebsart „MAX”) zu wählen. Grenzstandschalter werden von der Anmelderin unter dem Namen Liquiphant für Flüssigkeiten und Soliphant für Schüttgüter angeboten und vertrieben. Dem Anwender stehen zwei verschieden ausgeführte Steckerelemente P1 und P2 für die Inbetriebnahme des Messgeräts zur Verfügung, über welche er die gewünschte Betriebsart auswählen kann. Im Zusammenhang mit dem Steckerelement P1 ist das Messgerät in der Betriebsart „MIN” und in Kombination mit dem Steckerelement P2 in der Betriebsart „MAX”. Unter Wahl der Endstufe ist beispielsweise die Auswahl zwischen Gleich- und Wechselstrom, zwei verschiedenen Spannungsbereichen oder einer analogen Schnittstelle (z. B. 4–20 mA) und einer Feldbusvariante (z. B. IO-Link) zum Betreiben des Messgeräts zu verstehen. In einem Ausführungsbeispiel sind zwei Steckerelemente P1 und P2 zur Auswahl der Betriebsart oder Endstufe für die Anwendung während des Messbetriebs ausgestaltet und ein weiteres Steckerelement P3 bietet Zugriff auf Konfigurationsparameter oder Serviceparameter und wird nur zur Inbetriebnahme oder bei der Wartung verwendet. Es ist ebenfalls denkbar, dass während der Fertigung ein viertes Steckerelement P4 zum Einsatz kommt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Steckerelement als Adapteraufsatz für eines der anderen Steckerelemente ausgestaltet. Beispielsweise dient das erste Steckerelement P1 der Stromversorgung im AC-Modus während des Betriebs des Messgeräts. Das zweite Steckerelement P2 ist ein Fertigungs-/Servicestecker und kommt nur zur Einstellung bestimmter Parameter zum Einsatz. Das dritte Steckerelement ist ein Adapter A1 für das erste Steckerelement P1 und ermöglicht den Betrieb im DC-Modus.
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Es versteht sich von selbst, dass die hier vorgenommene Zuordnung zwischen Kontaktierungsebene/Steckerelement und Funktion lediglich eine beispielhafte Ausführung darstellt und alternative Zuordnungen möglich sind.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung handelt es sich bei dem Messgerät um ein vibronisches Füllstandsmessgerät mit einer schwingfähigen Einheit, um ein kapazitives oder konduktives Füllstandsmessgerät, um einen Drucksensor, einen Temperatursensor, oder ein Analysemessgerät. Prinzipiell kann das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip der hintereinander liegenden Kontaktierungsebenen im Zusammenhang mit beliebigen Feldgeräten Anwendung finden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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1a zeigt eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem ersten Steckerelement;
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1b zeigt eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem zweiten Steckerelement;
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2a zeigt eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem ersten Steckerelement;
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2b zeigt eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem zweiten Steckerelement;
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3a und 3b zeigen eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem ersten Steckerelement;
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3c und 3d zeigen eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit einem zweiten Steckerelement.
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A offenbart eine Detailansicht des in den 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.
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4a und 4b zeigen ein Steckerelement gemäß einer vierten Ausgestaltung der Steckverbindung mit nur einem Steckerelement;
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5 zeigt eine fünfte Ausgestaltung der Steckverbindung mit einem Relais.
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In 1a und 1b ist eine erste bevorzugte Ausgestaltung einer Steckverbindung 1 dargestellt, wobei die sich am Messgerät befindende Schnittstelle 2 in 1a und 1b identisch ist. Die Schnittstelle 2 weist sechs Buchsen 3 auf, wobei vier Buchsen 3 in einer vorderen, die erste Kontaktierungsebene 7 bildenden Ebene und zwei Buchsen in einer dahinter liegenden, die zweite Kontaktierungsebene 8 bildenden Ebene angeordnet sind. Die mittleren zwei Buchsen 3 der vorderen Ebene und die beiden Buchsen 3 der hinteren Ebene liegen auf einer Achse, sodass ein Kontaktstift 6 ausreichender Länge durch eine erste Buchse 3 hindurch auf eine zweite Buchse 3 zugreifen kann. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Schnittstelle eine geringere Anzahl an Buchsen auf. Unter Buchse 3 ist hierbei immer eine Ausnehmung mit einer leitfähigen Beschichtung zu verstehen, wobei die Beschichtung beispielsweise mit einer Leiterbahn auf einer Leiterplatte verbunden ist und so die Verbindung zu einem elektrischen Bauteil hergestellt wird.
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Die Buchsen 3 sind mit der Elektronikeinheit 13 derart verbunden, dass über die Buchsen 3 auf entsprechende Elemente der Elektronikeinheit 13 zugegriffen werden kann. Der Übersichtlichkeit halber sind die Drahtleitungen, welche die Buchsen 3 mit den jeweiligen Elementen der Elektronikeinheit 13 verbinden nicht dargestellt.
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1a zeigt das erste Steckerelement 4, welches vier Kontaktstifte 6 aufweist, deren Länge so an die Buchsen 3 angepasst ist, dass nur die vier in der ersten Kontaktierungsebene 7 liegenden Buchsen 3 kontaktierbar sind. Über die erste Kontaktierungsebene 7 erfolgt beispielsweise die Übertragung der Versorgungsspannung an die Elektronikeinheit 13 des Messgeräts. Bei dem ersten Steckerelement 4 handelt es sich daher um einen gewöhnlichen während des Betriebs des Messgeräts angeschlossenen Versorgungsstecker. Über das erste Steckerelement 4 kann der Benutzer in einer Ausgestaltung zusätzliche Funktionen wie beispielsweise Betriebsparameter einstellen. Ein Betriebsparameter ist zum Beispiel im Falle eines Grenzstandmessgeräts, ob ein minimaler oder ein maximaler Füllstand detektiert werden soll. In einer alternativen Ausgestaltung sind über das erste Steckerelement keine Parameter einstellbar. Die beiden mittig angeordneten Buchsen 3 dienen in diesem Fall der Übertragung der Messwerte vom Gerät über das Steckelement 4 an eine übergeordnete Einheit, wo sie verarbeitet oder angezeigt werden.
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In 1b ist das zweite Steckerelement 5 dargestellt, welches auch die zweite Kontaktierungsebene 8 kontaktiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird dies durch die unterschiedliche Länge der Kontaktstifte 6 erreicht. Während die beiden äußeren Kontaktstifte 6 bei dem erste Steckerelement 4 und dem zweiten Steckerelement 5 gleich lang sind und auf zwei zur ersten Kontaktierungsebene 7 gehörige Buchsen 3 zugreifen, weisen die beiden mittleren Kontaktstifte 6 des zweiten Steckerelements 5 eine größere Länge auf, wobei deren Länge so an die Schnittstelle 2 angepasst ist, dass die beiden Buchsen 3 der zweiten Kontaktierungsebene 8 kontaktiert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt über die beiden äußeren Kontaktstifte 6 und Buchsen 3 der ersten Kontaktierungsebene 7 bei beiden Steckerelementen 4, 5 die Stromversorgung und über die vier inneren Kontaktstifte 6 und Buchsen 3 ist die Ausführung der Zusatzfunktionen wie beispielsweise das Einstellen von Parameter oder das Auslesen von Servicedaten, oder die Übertragung von Messdaten möglich. Die Buchsen 3 der zweiten Kontaktierungsebene 8 sind bevorzugt derart mit der Elektronikeinheit 13 verbunden, dass über sie auf Konfigurations-, Fertigungs- und Servicedaten zugegriffen werden kann.
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Mit dem zweiten Steckerelement 5 ist ein umfassenderer Bereich der Elektronikeinheit 13 erreichbar als mit dem ersten Steckerelement 4. Das zweite Steckerelement 5 wird beispielsweise von Servicetechnikern bei der Wartung des Messgeräts oder von Technikern bei der Inbetriebnahme des Messgeräts verwendet.
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Hier nicht dargestellt ist ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher mindestens eine zusätzliche Kontaktierungsebene 81 und ein zusätzliches Steckerelement 51 vorgesehen sind. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Steckerelement 51 als Adapterelement für das erste Steckerelement 4 derart ausgestaltet ist, dass es die hinter der ersten Kontaktierungsebene 7 und der zweiten Kontaktierungsebene 8 liegende dritte Kontaktierungsebene 81 kontaktiert. Bevorzugt sind die Kontaktstifte 6 des Adapterelements entsprechend länger ausgestaltet als diejenigen des ersten und zweiten Steckerelements 4, 5. Die Funktion der dritten Kontaktierungsebene 81 kann beispielsweise sein, dass sie eine alternative Schnittstelle zur ersten Kontaktierungsebene 7 realisiert und so über die Wahl des Steckerelements 4, 51 z. B. zwischen einer analogen 4–20 mA Schnittstelle oder einem digitalen IO-Link zum Betreiben des Messgeräts ausgewählt werden kann.
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Die Zuordnung der Funktionen zu der ersten, zweiten oder dritten Kontaktierungsebene sowie zu den Steckerelementen ist willkürlich vorgenommen; es versteht sich von selbst, dass die Zuordnung vertauscht werden kann.
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2a und 2b offenbaren eine zweite bevorzugte Ausgestaltung der Steckverbindung 1 und unterscheiden sich vom in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung der Buchsen 3 und Kontaktstifte 6. Das in 1a dargestellte erste Steckerelement 4 weist vier kurze, dicke Kontaktstifte 6 auf, während das in 2b dargestellte zweite Steckerelement 5 vier lange, dünne Kontaktstifte 6 aufweist.
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In beiden Ebenen sind hier jeweils vier Buchsen 3 angeordnet. Die Buchsen 3 der ersten Kontaktierungsebene 7 sind in ihrem Durchmesser den kurzen, dicken Kontaktstiften 6 angepasst. Die Buchsen 3 der zweiten Kontaktierungsebene 8 sind jeweils hinter den Buchsen 3 der ersten Kontaktierungsebene 7 angeordnet und weisen im Vergleich zu diesen einen geringeren Durchmesser auf. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Kontaktstifte 6 des ersten Steckerelements 4 nur auf die erste Kontaktierungsebene 7 und die Kontaktstifte 6 des zweiten Steckerelements 5 nur auf die zweite Kontaktierungsebene 8 zugreifen. Den Funktionsbereich der beiden Kontaktierungsebenen 7, 8 ist bereits in der Beschreibung der 1a und 1b enthalten und wird hier nicht wiederholt. Wie in den 1a und 1b sind die Drahtleitungen, welche die Buchsen 3 mit den entsprechenden Elementen der Elektronikeinheit 13 verbinden, nicht dargestellt.
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3a–d zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckverbindung 1. In dieser Ausgestaltung enthält die Schnittstelle 2 die Kontaktstifte 6 und die Steckerelemente 4, 5 sind mit entsprechenden Buchsen 3 ausgestattet. Das in 3c und 3d dargestellte zweite Steckerelement 5 unterscheidet sich von dem in 3a und 3b dargestellten ersten Steckerelement 4 durch einen zusätzlich angebrachten Bolzen 12. Ausschnitt A zeigt eine Detailansicht der Steckverbindung 1, wobei der abgebildete Zustand dem in 3d dargestellten entspricht.
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Die Schnittstelle 2 weist einen Hohlraum 14 auf, welcher über eine Bohrung 11 von außen zugänglich ist. Diese Bohrung 11 dient der Aufnahme des Bolzens 12. In dem Hohlraum 14 sind ein Federelement 9, z. B. eine Springfeder, ein zweiter Bolzen 15, ein Kontaktelement 10 sowie die erste Kontaktierungsebene 7 und die zweite Kontaktierungsebene 8 eingebracht. Die Kontaktstifte 6 sind zumindest teilweise über Drahtleiter 16 mit dem Kontaktelement 10 verbunden.
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Das Kontaktelement 10 ist beispielsweise eine kleine scheibenförmige Leiterplatte und die Drahtleiter 16 der Kontaktstifte 6 sind verschiedenen Leiterbahnen zugeordnet. Zudem ist das Kontaktelement 10 auf der Ober- und Unterseite jeweils mit mindestens zwei Lotpunkten versehen. Die beiden Kontaktierungsebenen 7, 8 weisen bevorzugt die gleiche Gestalt wie das Kontaktelement 10 auf und sind an den gleichen Stellen mit Lotpunkten versehen, wobei diese bei der ersten Kontaktierungsebene 7 nur an der Unterseite und bei der zweiten Kontaktierungsebene 8 nur an der Oberseite aufgebracht sind. Über die Lotpunkte führen Drahtleiter 16 zu ausgewählten Elementen der Elektronikeinheit 13. Diese sind nun über die Schnittstelle 2 mit dem passenden Steckerelement 5 zugänglich.
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Die beiden Kontaktierungsebenen 7, 8 und das Kontaktelement 10 sind in ihrer Form an den Hohlraum 14 angepasst, sodass die zweite Kontaktierungsebene 8 auf der Bodenfläche des Hohlraums 14 aufliegt und bündig mit der Wandung des Hohlraums 14 abschließt. Die erste Kontaktierungsebene 7 ist in gleicher Art an der Deckenfläche des Hohlraums 14 angeordnet und das Kontaktelement 10 befindet sich zwischen den beiden Kontaktierungsebenen 7, 8. Der zweite Bolzen 15 durchstößt die beiden Kontaktierungsebenen 7, 8 mittig und ist fest mit dem Kontaktelement 10 verbunden.
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Das Federelement 9 ist um den zweiten Bolzen 15 herum im Bereich zwischen der zweiten Kontaktierungsebene 8 und dem Kontaktelement 10 angeordnet. Unterhalb der zweiten Kontaktierungsebene 8 ist eine kleine Aussparung 14a in das Material der Schnittstelle 2 eingebracht, in welche der zweite Bolzen 15 teilweise einbringbar ist. Drückt der Bolzen 12 des Steckerelements 5 auf den zweiten Bolzen 15, so wird dieser in die Aussparung 14a gedrückt und das Kontaktelement 10 ist in Kontakt mit der zweiten Kontaktierungsebene 8. Ohne den von dem Steckerelement 5 mit dem Bolzen 12 ausgeübten Druck auf den zweiten Bolzen 15 ist der zweite Bolzen 15 durch das Federelement 9 in eine Position gehoben, in welcher das Kontaktelement 10 die erste Kontaktierungsebene 7 kontaktiert.
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In 3a ist der entspannte Zustand des Federelements 9 dargestellt. Wirkt kein Druck auf den zweiten Bolzen 15 und das Federelement 9, so wird das Kontaktelement 10 durch das Federelement 9 derart gegen die erste Kontaktierungsebene 7 gedrückt, dass ein leitender Kontakt zwischen den Lotpunkten der ersten Kontaktierungsebene 7 und den Lotpunkten des Kontaktelements 10 hergestellt ist. Ist das erste Steckerelement 4 wie in 3b eingesteckt, so liegt dieser Fall vor, da das erste Steckerelement 4 kein Gegenstück zur Bohrung 11 aufweist und daher keinen Einfluss auf das Federelement 9 hat.
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3c zeigt den gespannten Zustand des Federelements 9, der durch das Verbinden des zweiten Steckerelements 5 mit der Schnittstelle 2 hergestellt wird. Dies ist in 3d gezeigt. Das zweite Steckerelement 5 weist einen Bolzen 12 zum Einbringen in die Bohrung 11 auf. Ist das zweite Steckelement 5 in die Schnittstelle 2 eingesteckt, so drückt der Bolzen 12 auf den zweiten Bolzen 15, was zur Spannung des Federelements 9 führt. Das Federelement 9 wird hierbei so stark kontrahiert, dass die Lotpunkte des Kontaktelements 10 und der zweiten Kontaktierungsebene 8 aufeinander zu liegen kommen und eine leitfähige Verbindung hergestellt ist.
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4a und 4b zeigen das Steckerelement 45 gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Steckverbindung 1 mit nur einem Steckerelement 45. Hierbei ist die Schnittstelle 2 analog der in 3 beschriebenen Schnittstelle 2 ausgestaltet. Der Bolzen 12, welcher das Umschalten zwischen den Kontaktierungsebenen 7, 8 bewirkt, ist hierbei nicht fest an einem von zwei ansonsten identischen Steckerelementen 4, 5 angebracht, sondern in Kombination mit einem Drucktasters 17 beweglich in ein bifunktionales Steckerelement 45 eingebracht. Bifunktional bedeutet in diesem Fall, dass nur ein Steckerelement 45 vorhanden ist, welches die erste Kontaktierungsebene 7 oder die zweite Kontaktierungsebene 8 kontaktiert.
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In 4a ist die erste zweier möglicher Positionen des Bolzens 12 dargestellt. Ohne Betätigen des Drucktasters 17 ist der Bolzen 12 in der Bohrung des Steckerelements 45 verborgen und reicht nicht bis in die zur Aufnahme des Bolzens 12 in die Schnittstelle 2 eingebrachte Bohrung 11 hinein. Die dargestellte Situation entspricht daher der in 3b gezeigten. In 4b ist die zweite mögliche Position des Bolzens 12 dargestellt. Durch Betätigen des Drucktasters 17 wird der Bolzen 12, welcher in eine Bohrung im Steckerelement 45 eingebracht ist und im einfachsten Fall eine Verlängerung des Drucktasters 17 darstellt, in die Bohrung 11 in der Schnittstelle 2 eingebracht. Dieser Zustand entspricht dem in 3d dargestellten. Durch nochmaliges Betätigen des Drucktasters 17 wird der Bolzen 12 in die Bohrung im Steckerelement 45 zurückgezogen, sodass sich wieder die in 4a gezeigte Position ergibt.
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5 zeigt eine weitere alternative Möglichkeit, um mit nur einem Steckerelement 45 zwischen zwei Kontaktierungsebenen 7, 8 wählen zu können. Diese ergibt sich durch die Integration eines Relais R mit zwei Schaltkontakten S1, S2 in die Schnittstelle 2. Das Steckerelement ist beispielsweise wie das in 1a oder 3a beschriebene ausgestaltet. In einem Ausführungsbeispiel weist die Schnittstelle 2 vier Buchsen 3 als Gegenstück zu einem Steckerelement 45 mit vier Kontaktstiften 6 auf. In einer alternativen Ausführung weist die Schnittstelle vier Kontaktstifte 6 und das Steckerelement 45 vier Buchsen 3 auf. Die Anzahl der Buchsen und Kontaktstifte ist bevorzugt vier, kann aber auch eine andere sein.
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Zwei der Buchsen 3 sind mit jeweils einem Schaltkontakt S1, S2 verbunden, welcher je nach Schaltzustand mit der ersten Kontaktierungsebene 7 oder der zweiten Kontaktierungsebene 8 verbunden ist. Der Schaltzustand der Schaltkontakte S1, S2 wird hierbei über das Relais R geregelt, dessen Zustand (abgefallen oder angezogen) bevorzugt durch die Art des Anschließens des Steckerelements 45 an die Schnittstelle 2 vorgegeben ist. Beispielsweise sind eine erste Buchse B1 mit einem ersten Schaltkontakt S1 und eine zweite Buchse B2 mit einem zweiten Schaltkontakt S2 verbunden, und durch die Verbindung des ersten Kontaktstiftes K1 mit der ersten Buchse B1 und des zweiten Kontaktstiftes K2 mit der zweiten Buchse B2 wird der abgefallene Zustand des Relais R realisiert, wodurch die erste Kontaktierungsebene 7 mit den Buchsen B1, B2 und Kontaktstiften K1, K2 verbunden ist. Dreht man beispielsweise das Steckerelement 45 um 180° und verbindet die erste Buchse B1 mit dem zweiten Kontaktstift K2 und die zweite Buchse B2 mit dem ersten Kontaktstift K1, schaltet das Relais R in den angezogenen Zustand, die beiden Schaltkontakte S1 und S2 schalten um und die zweite Kontaktierungsebene 8 wird kontaktiert. Die Steuerung des Relais R über Umpolung ist lediglich als bevorzugtes Ausführungsbeispiel zu verstehen. Es sind auch alternative Steuerungsmöglichkeiten des Relais R denkbar, beispielsweise indem ein in die Schnittstelle 2 eingebrachter Bolzen einen Steuerstromkreis schließt, welcher zum Anziehen des Ankers des Relais R führt. Ohne den Bolzen ist der Steuerkreis unterbrochen und das Relais R fällt ab. Diese Steuerungsvariante ist durch zwei Steckerelemente realisierbar, welche analog zu den in den 3 beschriebenen Steckerelementen 4, 5 ausgestaltet sind oder durch ein nach 4 ausgeführtes Steckerelement 45 mit Drucktaster 17. An Stelle des Relais R kann auch ein elektrischer Umschalter zum Einsatz kommen, welcher die beiden Schaltkontakte S1 und S2 regelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbindung
- 2
- Schnittstelle
- 3
- Buchse
- 4
- Erstes Steckerelement
- 5
- Zweites Steckerelement
- 51
- Drittes Steckerelement
- 45
- Bifunktionales Steckerelement
- 6
- Kontaktstift
- 7
- Erste Kontaktierungsebene
- 8
- Zweite Kontaktierungsebene
- 81
- Dritte Kontaktierungsebene
- 9
- Federelement
- 10
- Kontaktelement
- 11
- Bohrung
- 12
- Bolzen
- 13
- Elektronikeinheit
- 14
- Hohlraum
- 14a
- Aussparung
- 15
- Zweiter Bolzen
- 16
- Drahtleiter
- 17
- Drucktaster
- R
- Relais
