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Die Erfindung betrifft den Anschluß eines Sensors an ein Anschlusskabel im Gehäuse eines Fühlers.
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Ein derartiger Fühler, der zum Erfassen von Umwelt-Parametern wie Temperatur, atmosphärischem Druck oder relativer Luftfeuchte mit wenigstens einem aktiven oder passiven Sensor ausgestattet ist, ist handelsüblich. Der Sensor ist mit seiner mehradrigen Sensorleitung unmittelbar oder mittelbar (dann insbesondere über eine Kalibrier- oder Messwertverarbeitungs-Schaltung) an ein mehradriges Anschlusskabel angeschlossen, über das der Messwert an anderer Stelle angezeigt und über das gegebenenfalls auf die Schaltungsfunktion Einfluss genommen werden kann. Für die Schaltung ist in das Gehäuseunterteil eine Leiterplatte montiert, die auch mit Klemmen zum Anschluss einerseits der Sensorleitung und andererseits des Anschlusskabels bestückt ist. Das Anschließen der Sensorleitung erfolgt werksseitig im Zuge des Bestückens des Gehäuseunterteiles mit der Leiterplatte. Abschließend wird das Gehäuseunterteil mittels reversibler Schnapp- oder Spannverschlüsse durch ein deckelartiges Gehäuseoberteil verschlossen. Bei der Montage am Einsatzort, also installationsseitig, wird das Fühler-Gehäuse später vorübergehend wieder geöffnet, um das Anschlusskabel an das dafür freigehaltene Klemmenpaar auf der Leiterplatte anzuschließen.
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In Stress-Situationen der betrieblichen Praxis, etwa bei manuell schlecht zugänglichen Montageorten über Kopf in warmer und lauter Umgebung einer dicht bestückten verfahrenstechnischen oder klimatechnischen Anlage, kommt es immer wieder vor, dass anstatt der Anschlusskabel-Klemmen irrtümlich zunächst Sensorleitungs-Klemmen gelöst werden, wobei ein Einzelleiter unbemerkt aus seiner Klemme herausgleiten kann. Nicht wieder korrekt angezogene Klemmschrauben von Sensorleitungs-Klemmen andererseits können sich später im Betrieb etwa unter Temperatur- oder Vibrationseinflüssen locker, was in Mess- und Regeleinrichtungen zu vorübergehenden Fehlfunktionen und deshalb zu besonders schwierig aufzuspürenden Ursachen führt.
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In Erkenntnis solcher Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, für die Belange der Praxis zuverlässigere Anschlussgegebenheiten vorzuhalten und in Zusammenhang damit möglichst auch die Herstellungskosten der Fühler senken zu können.
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Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Die Lösung geht von der Überlegung aus, dass in den überwiegenden Fällen der Fühler keiner messtechnischer Schaltungen in seinem Fühler-Gehäuse bedarf. Dann aber sollte der finanzielle und logistische Aufwand für Bereitstellen, Klemmen-Bestücken und Einbau der vergleichsweise kostspieligen Leiterplatte entfallen können, wenn diese lediglich noch für das Zusammenschalten von Sensorleitung und Anschlusskabel benötigt wird.
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Deshalb werden erfindungsgemäß die Sensorleitung und das Anschlusskabel (statt über eine Leiterplatte) in einem in das Fühler-Gehäuse einzusetzenden Klemmen-Isolierkörper mechanisch festgelegt und elektrisch miteinander verbunden. Der Isolierkörper weist (statt der einen Ebene der Leiterplatte) – wenigstens – zwei zueinander parallel übereinander gelegene Anschluss-Ebenen auf, eine dem Gehäuseboden zugewandte untere Ebene und eine bei der Gehäuse-Trennfuge gelegene obere Ebene. Bei der Bestückung des Isolierkörpers in diesen Ebenen mit Klemmenkäfigen kann es sich um Schraub-Klemmen handeln, im Rahmen vorliegender Erfindung aber gleichermaßen auch um Federzungen-Klemmen. Die einander anschlusstechnisch zugeordneten Klemmenkäfige der unterschiedlichen Ebenen sind über externe Drahtbrücken oder interne bügelartige Stromschienen miteinander elektrisch leitend verbunden.
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Die Klemmen in der unteren Ebene dienen dem Anschluss der Sensorleitungs-Eizelleiter. Bevorzugt weisen die unteren Klemmenkäfige dazu relativ kleine Innendurchmesser von etwa 0,2 bis 1,0 Quadratmillimeter Querschnittsfläche auf; während die oberen Klemmenkäfige mit ihren dagegen größeren Innendurchmessern für Anschlusskabel mit Einzelleitern in der Größenordnung von 1,0 bis 2,5 Quadratmillimeter Querschnittsfläche ausgelegt sind. So können die stärkeren Einzelleiter des Anschlusskabels nicht irrtümlich (anstelle derjenigen der Sensorleitung) unten angeschlossen werden.
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Vor dem Einsetzen des Klemmen-Isolierkörpers in das Gehäuseunterteil wird werksseitig die Sensorleitung an die Klemmenkäfige in der unteren Ebene angeschlossen. Bei der Sensorleitung kann es sich im Rahmen vorliegender Erfindung statt um die Verbindung zu einem externen Sensor auch um die unmittelbare Bedrahtung eines passiven Sensors etwa in Form des temperaturabhängigen Widerstandes eines Außentemperatur-Fühlers handeln. Dann kann dieser interne Sensor mit seiner Bedrahtung direkt in der unteren Ebene an die Klemmenkäfige des kleineren Innendurchmessers im Isolierkörper angeschlossen werden.
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Der in der unteren Ebene mit der Sensorleitung bestückte Isolierkörper ist, etwa form- oder kraftschlüssig, in das Gehäuseunterteil eingesetzt. Vorzugsweise sind dann die mit ihren Schraubenköpfen nach unten orientierten Klemmschrauben und/oder die quer dazu ausgerichteten Einführungen der Sensorleitungs-Klemmen wegen benachbarter Gehäuseteile (Boden, Wand und/oder Pfeiler) nicht mehr, jedenfalls nicht mehr ohne weiteres, zugänglich, weil dann beispielsweise die Schraubenköpfe der unteren Ebene vom Gehäuseboden überdeckt sind.
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Jedoch bleiben – bei abgenommenem Gehäuseoberteil – die Einführungen signifikant größeren Innendurchmessers und die Klemmschrauben der Anschlusskabel-Klemmen der oberen Ebene im Isolierkörper durch die benachbarte Ebene der Gehäuse-Trennfuge hindurch manuell zugänglich. Dazu sind die Klemmschrauben der oberen Ebene mit ihrem Schraubenkopf nach oben orientiert. Gegebenenfalls sind die Zuführungen zu den Klemmenkäfigen in der oberen Ebene gegenüber denjenigen in der dazu parallelen unteren Ebene (vorzugsweise um ca. 180°) verschwenkt, damit der Zugang zu den oberen Zuführungen – entgegen den Verhältnissen vor den unteren Einführungen – nicht etwa beispielsweise durch eine zu dicht benachbarte Gehäusewand behindert ist.
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Durch unterschiedliche Formgebungen und/oder Einfärbungen des Isolierkörpers in den unterschiedlichen Ebenen für einerseits werksseitige und andererseits installationsseitige Handhabung können deren unterschiedlichen Zuordnungen zusätzlich zu den Durchmesser-Unterschieden der Klemmkäfig-Einführungen betont werden. Der Installateur kann jedenfalls problemlos an den oberen Klemmen vor Ort die Anschlusskabel montieren oder austauschen, ohne Gefahr zu laufen, irrtümlich Sensorleitungs-Klemmen zu lösen, da diese für ihn unten im Gehäuseunterteil unzugänglich sind.
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Zusätzliche Weiterbildungen und weitere Alternativen zur erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich deren Vorteilen, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung nicht maßstabsgerecht vergrößert und auf das Funktionswesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispieles zur Erfindung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch ein Fühlergehäuse-Unterteil, das mit einem Isolierkörper bestückt ist, der seinerseits in unterschiedlichen Ebenen mit Klemmenkäfigen signifikant unterschiedlicher Innendurchmesser bestückt ist.
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Der skizzierte, erfindungsgemäß ausgelegte Sensor-Anschluss 11 dient dem mehrpoligen Zusammenschalten einer mehradrigen Sensorleitung 12 mit den Litzen-Einzelleitern 13 eines in ein Fühler-Gehäuse 14 eingeführten Anschlusskabels 15. Dafür ist ein Isolierkörper 16 mit in zwei gegeneinander parallelversetzten Ebenen gegensinnig orientierten Gruppen von Klemmenkäfigen 17 (mit Sensorleitungs-Klemmen 17.12 und Anschlusskabel-Klemmen 17.15) vorgesehen; mit zwei Klemmenkäfigen 17 pro Gruppe bei zweiadrigem Anschlusskabel 15. In die Einführungen 18 der Klemmenkäfige 17 ragen Klemmschrauben 19 quer hinein. Die, auf die skizzierte Einbau-Situation bezogen, unten gelegenen Sensorleitungs-Klemmen 17.12 haben im Vergleich zur Gruppe der darüber gelegenen Anschlusskabel-Klemmen 17.15 einen kleineren Einführungs-Durchmesser. Während die Sensorleitungs-Klemmen 17.12 für Einzelleiter 13 der Sensorleitung 12 typisch ab etwa einem Quadratmillimeter Querschnitt abwärts ausgelegt sind, sind die in der oberen Ebene gelegenen Anschlusskabel-Klemmen 17.15 hinsichtlich ihres Einführungs-Durchmessers für Einzelleiterstärken im Anschlusskabel 15 ab etwa einem Quadratmillimeter aufwärts bemessen.
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Die unteren und die oberen Gruppen von Klemmenkäfigen 17 befinden sich, eingespritzt oder eingefügt, im Isolierkörpers 16. Der kann zweiteilig und etwa gegensinnig miteinander verklebt oder verrastet ausgeführt sein, oder wie skizziert einteilig im Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Je eine, hier eingespritzt skizzierte, bügelartige Stromschiene 21 stellt den elektrischen Kontakt zwischen den korrespondierenden, nämlich den in den beiden Gruppen-Ebenen einander zugeordneten Klemmenkäfigen 17, her. Statt gegen die zusammenzuschaltenden Klemmenkäfige 17 nur anzuliegen, kann die Stromschiene 21 auch dafür ausgelegt sein, in die Einführungen 18 der übereinander gelegenen Klemmenkäfige 17 (also je einer Sensorleitungs- und einer Anschlusskabel-Klemme 17.12–17.15) mit einzugreifen.
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Der untere Bereich des Isolierkörpers 16 ist im skizzierten Beispielsfalle in seiner Außenmantelfläche mit einer Sensorhalterung 22 zu geschützter Aufnahme eines passiven Sensors 23 eingangs erläuterter Art ausgelegt. Hier besteht die Sensorleitung 12 aus den beiden Einzelleitern 13 der Bauelementen-Bedrahtung, die unmittelbar in die beiden Sensorleitungs-Klemmen 17.2 eingeführt und darin mittels deren Klemmschrauben 19 mechanisch festgelegt sowie elektrisch angeschlossen sind.
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So bestückt wird der Isolierkörper 16 in das Gehäuseunterteil 26 des Fühler-Gehäuses 14 montiert, etwa kraftschlüssig zwischen angespritzten Rippen gehaltert oder wie skizziert mit in Isolierkörper-Ausnehmungen eingreifenden, gehäusefesten Vorsprüngen verrastet. Zum Vermeiden von toleranzbedingten konstruktiven Überbestimmungen hält das untere Ende des Isolierkörpers 16 zweckmäßigerweise einen geringen axialen Abstand zum Gehäuseboden 27 des Gehäuseunterteiles 26 ein. Infolge der Überdeckung durch den Gehäuseboden 27 sind die unteren, mit ihren Köpfen nach unten orientierten Klemmschrauben 19 der unteren Klemmenkäfige 17 in diesem montierten Zustand nicht mehr zugänglich; die Klemmschrauben 19 für die Sensorbestückung können im mit dem Isolierkörper 16 bestückten Fühler-Gehäuse 14 nicht mehr irrtümlich gelöst werden.
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Zusätzlich kann eine Abdeckung der Einführungen 18 in die Sensorleitungs-Klemmen 17. 12 vorgesehen sein, nämlich etwa wie skizziert durch eine dicht benachbarte Gehäusewand 28 oder durch einen hier eigens vorgesehenen, etwa angeformten Pfeiler oder dergleichen Barriere. Damit solche Abdeckung den Zugang zu etwa unterhalb der Trennfuge 31 gelegenen Einführungen 18 in Anschlusskabel-Klemmen 17.15 nicht behindert, sind diese zweckmäßigerweise in ihrer Ebene den Sensorleitungs-Klemmen 17.12 gegenüber verschwenkt, vorzugsweise wie skizziert entgegengesetzt gerichtet.
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Wenn, wie in der Zeichnung zusätzlich berücksichtigt, der Sensor 23 nicht im Fühler-Gehäuse 14 selbst untergebracht ist, sondern extern, etwa am freien Stirnende eines schlanken Fühlerrohres 24, dann ist dieses im Gehäuseboden 27 konstruktiv verankert. Eine lange Sensorleitung 12 wird unter entsprechender Überlänge mit ihren beiden Einzelleitern 13 vor dem Einsetzen des Isolierkörpers 16 in das Gehäuseunterteil 26 in die beiden unteren Einführungen 18 gesteckt und so an die beiden Sensorleitungs-Klemmen 17.12 angeschlossen; wobei die beiden Einzelleiter 13 gegebenenfalls zu gegeneinander distanzierter mechanischer Festlegung etwa durch parallele Nuten 25 im Isolierkörper 16 geführt sein können.
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Normalerweise liegt, bei Standard-Fühlergehäusen 14, die Ebene der Anschlusskabel-Klemmen 17.15 und der damit fluchtenden Anschlusskabel-Durchführung 30 unterhalb der Ebene der Trennfuge 31 zwischen Gehäuseunterteil 26 und Deckel oder Gehäuseoberteil 32. Wenn aber wie skizziert der Innenraum im Gehäuseunterteil 26 eines im Querschnitt klein ausgelegten Gehäuses 14 schon im Wesentlichen durch den Anschluss-Isolierkörper 16 ausgefüllt ist, dann liegt die, auch die Kabeldurchführung 30 erfassende, obere Klemmenkäfig-Ebene zweckmäßigerweise in oder über der Ebene der Trennfuge 31, um die (als Litzen skizzierten) Anschlusskabel-Einzelleiter 13 problemlos den Klemmenkäfig-Einführungen 18 zuführen und sie darin festlegen zu können. Dafür sind nun nur die mit ihren Köpfen nach oben orientierten Klemmschrauben 19 in den Anschlusskabel-Klemmen 17.15 über der Trennfuge 31 zugänglich.
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Bei einem Sensor-Anschluss 11 an ein Anschlusskabel 15 mittels Gruppen von Klemmenkäfigen 17 in einem Fühler-Gehäuse 11 senkt es also die Fertigungskosten und steigert es die Montagesicherheit am Einsatzort, wenn die Klemmenkäfige 17 nicht mehr in einer gemeinsamen Ebene auf einer Leiterplatte angeordnet sind, sondern erfindungsgemäß in einem Isolierkörper 16 mit Klemmenkäfigen 17 in gegeneinander versetzten Ebenen. Dabei liegen Anschlusskabel-Klemmen 17.15 größerer Querschnitte ihrer Einzelleiter-Einführungen 18 oberhalb von Sensorleitungs-Klemmen 17.12 mit dagegen deutlich kleineren Querschnitten. Nach der Montage des sensorbestückten Isolierkörpers 16 in das Gehäuseunterteil 26 sind die mit ihren Schraubenköpfen dessem Gehäuseboden 27 zugewandten Klemmschrauben 19 der Sensorleitungs-Klemmen 17.12 in der unteren Ebene, und deren gegebenenfalls der benachbarten Gehäusewand 28 zugewandten Einführungen 18, nicht mehr zugänglich; wohl aber bei geöffnetem Fühler-Gehäuse 14 die entgegengesetzt orientierten Klemmschrauben 19 und Anschlusskabel-Klemmen 17.15 in der obersten Klemmenkäfig-Ebene, nahe der Ebene durch die Fühlergehäuse-Trennfuge 31.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Sensor-Anschluss (mit 16 für 23 an 15, in 14)
- 12
- Sensorleitung (mit 13)
- 13
- Einzelleiter (in 12, 15)
- 14
- Fühler-Gehäuse (aus 26 und 32)
- 15
- Anschlusskabel (über 21 mit 12 leitend verbunden; aus 14 heraus)
- 16
- Isolierkörper (mit 17, in 26)
- 17
- Klemmenkäfig; 17.12 Sensorleitungs-Klemme, 17.15 Anschlusskabel-Klemme
- 18
- Einführung (in 17)
- 19
- Klemmschraube (in 17–18)
- 20
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- 21
- Stromschiene (zwischen 17.12 und 17.15)
- 22
- Sensorhalterung (für 23 in 16)
- 23
- Sensor (an 12)
- 24
- Fühlerrohr (mit eigenem Sensor 23)
- 25
- Nuten (unten in 16)
- 26
- Gehäuseunterteil (von 14)
- 27
- Gehäuseboden (von 26/14)
- 28
- Gehäusewand (von 26/32)
- 29
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- 30
- Kabeldurchführung (für 15 in 28)
- 31
- Trennfuge (zwischen 26 und 32)
- 32
- Gehäuseoberteil (von 14)
