DE102012019616A1

DE102012019616A1 - Auswerteeinheit für eine physikalische Größe

Info

Publication number: DE102012019616A1
Application number: DE102012019616.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Alfred Häfner
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-04-03
Also published as: DE112012006964A5; DE202012010642U1; CN104685306A; US9448140B2; US20150241316A1; WO2014053195A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeige-/Auswerteeinheit (10) für eine physikalische Größe, insbesondere Füllstand, Druck oder Temperatur, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Messanschluss (9) und einer Kabeldurchführung (5) für die elektrische Energieversorgung, wobei das Gehäuse (1) eine Symmetrieachse (7) aufweist und eine Anzeigeeinheit (3) zur Anzeige eines Messwertes, die eine zentrale Betrachtungsachse (6) aufweist. Um die Ablesbarkeit des Displays in verschiedenen Montagepositionen zu erleichtern, sind die Symmetrieachse (7) des Gehäuses (1) und die zentrale Betrachtungsachse (6) der Anzeigeeinheit 3 verschränkt angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeige-/Auswerteeinheit für eine physikalische Größe, insbesondere Füllstand, Temperatur oder Druck, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Auswerteeinheiten mit einer integrierten Anzeigeeinrichtung gibt es in den unterschiedlichsten Bauformen und für verschiedenste Messgrößen und Messbereiche. Bekannte Auswerteeinheiten, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, umfassen ein Gehäuse mit einem Messanschluss und einer Kabeldurchführung für die elektrische Energieversorgung der Elektronik. Im Gehäuse der Auswerteeinheit ist ferner eine Anzeigeeinheit integriert, die den Messwert in der Regel digital oder analog anzeigt. Die bekannten Auswerteeinheiten haben weiterhin einen Befestigungsabschnitt, wie z. B. ein Gewinde, mittels dessen sie an einem externen Bauteil, wie z. B. an einer Rohrleitung, montiert werden können. Derartige Auswerteeinheiten haben jedoch den Nachteil, dass die Anzeigeeinheit meist nur in einer bestimmten Montageposition, in der sie beispielsweise oben liegt, abgelesen werden kann. In anderen Montagepositionen ist das Ablesen in der Regel schwierig. In diesem Fall muss dann eine Auswerteeinheit mit einer anderen Bauform verwendet werden oder ein Sensoranschluss aufwändig so verrohrt werden, dass eine Ablesung gut möglich ist. In beengten Verhältnissen oder Anlagen ist dies jedoch nicht immer gut möglich, sodass ein gutes Ablesen oft eingeschränkt ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auswerteeinheit zum Messen einer physikalischen Größe zu schaffen, deren Anzeigeeinheit in verschiedenen Montagepositionen leicht ablesbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird eine Auswerteeinheit für eine physikalische Größe, wie z. B. Druck, Temperatur oder Füllstand vorgeschlagen, mit einem im Wesentlichen symmetrischen Gehäuse, das eine Symmetrieachse aufweist und einer im Gehäuse integrierten Anzeigeeinheit, die eine zentrale Betrachtungsachse hat. Gemäß der Erfindung ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass die Symmetrieachse des Gehäuses und die zentrale Betrachtungsachse verschränkt sind. Die Anzeigefläche steht also schräg zur Symmetrieachse des Gehäuses, wodurch die Anzeige in verschiedenen Montagepositionen gut abgelesen werden kann. Dies gilt insbesondere bei einer Montage in vertikaler oder horizontaler Lage.
Der Winkel zwischen der Symmetrieachse des Gehäuses und der zentralen Betrachtungsachse der Anzeigeeinheit beträgt vorzugsweise zwischen 20° und 70°, zwischen 30° und 60° und insbesondere zwischen 40° und 50°. Bei einem Winkel von 45° kann die Anzeigeeinheit sowohl in vertikaler Montaglage als auch in horizontaler Montagelage gleich gut abgelesen werden.
Die Symmetrieachse und die zentrale Betrachtungsachse schneiden sich vorzugsweise. Sie können aber auch räumlich verschiedenen Raumwinkeln zur Lage kommen, sodass sie sich nicht schneiden müssen.
Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit umfasst außerdem einen Messanschluss zum Zuführen eines Mediums oder von Messdaten. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Auswerteeinheit einen Messanschluss mit einem Durchgang für ein Medium, dessen Eigenschaft, wie z. B. Pegelstand, Temperatur oder Druck etc. gemessen werden soll und das über den Durchgang in den Innenraum des Gehäuses zu einem Sensor geführt wird. Der Sensor ist in diesem Fall im Gehäuse integriert. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der Messanschluss auch ein Datenanschluss, wie z. B. ein elektrischer oder optischer Anschluss sein, über den Messdaten in das Gehäuse übertragen werden können. In diesem Fall befindet sich der Sensor außerhalb des Gehäuses und kann z. B. über ein Kabel am Gehäuse angeschlossen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass die Anzeigeeinheit in verschiedenen Drehpositionen, in denen sie um einen vorgegebenen Winkel um die Betrachtungsachse gedreht ist, angeordnet werden kann. Die Anzeigeeinheit kann z. B. stufenlos oder in einem vorgegebenen Raster gedreht werden. Die einzelnen Drehpositionen können beispielsweise in einem Winkel von 30°, 45°, 90° oder 180° zueinander liegen.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Anzeigeeinheit frei drehbar auf einer inneren umlaufenden Auflage gelagert oder orientiert sich an Rast- oder Haltenocken.
In einer anderen Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit über eine Steckverbindung mit einer Anschlusseinheit oder zentralen Platine elektrisch kontaktiert, wobei die Anzeigeeinheit und/oder die Anschlusseinheit mehrere Steckverbinderelemente (Stecker oder Buchsen) aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Anzeigeeinheit in verschiedenen Drehpositionen auf die Anschlusseinheit gesteckt werden kann. Die einzelnen Steckverbinderelemente können beispielsweise um einen Winkel von 30°, 45°, 90° oder 180° oder um jeden beliebigen anderen Winkel versetzt angeordnet sein.
Die Anschlusseinheit, zentrale Platine dient vorzugsweise zum Anschluss einer externen Energieversorgung oder einer kombinierten Energie-/Datenversorgung, der Anzeigeeinheit und ist vorzugsweise auch mit dem Sensor elektrisch verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Messanschluss zum Zuführen der Messgröße und die Anzeigeeinheit im Wesentlichen auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Bei einem zylinderförmigen Gehäuse sind der Messanschluss und die Anzeigeeinheit beispielsweise an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses angeordnet.
Die vorstehend genannte Kabeldurchführung zeigt vorzugsweise in Richtung des Messanschlusses und ist vorzugsweise relativ zur Symmetrieachse des Gehäuses geneigt. Dadurch ist der Innenraum des Gehäuses, insbesondere bei rauen Umgebungsbedingungen besser geschützt, insbesondere vor dem Eindringen von Wasser. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Kabeldurchführung im Wesentlichen in Richtung der zentralen Betrachtungsachse der Anzeigeeinheit und zeigt von der Anzeigeeinheit weg. Auch in diesem Fall ist der Innenraum des Gehäuses bei rauen Umgebungsbedingungen besser geschützt, da in der Prozessumgebung Spritzwasser vor allem von oben auf die Anzeige gerichtet ist.
Wenn die Anzeigeeinheit beispielsweise in Richtung einer Vorderseite der Auswerteeinheit geneigt ist, ist die Kabeldurchführung vorzugsweise auf der Rückseite der Auswerteeinheit angeordnet. Sie könnte aber auch seitlich oder vorne angeordnet sein.
Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise rund sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Auswerteeinheit einen abnehmbaren Deckel mit einer Sichtscheibe, die über der Anzeigeeinheit liegt. Die Fläche der Sichtscheibe entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Fläche des Displays bzw. des Anzeigebereiches der Anzeigeeinheit. Bei dem abnehmbaren Deckel handelt es sich vorzugsweise um einen Schraubdeckel, der mittels eines Gewindes am Grundkörper des Gehäuses festgeschraubt werden kann.
Die Anzeigeeinheit ist gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung konzentrisch zum Deckel angeordnet. Sie kann aber auch außermittig angeordnet sein.
Der vorstehend genannte Messanschluss ist vorzugsweise konzentrisch zur Symmetrieachse des Gehäuses angeordnet. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Messanschluss über ein Gelenk, das zumindest einen Freiheitsgrad aufweist und z. B. eine Rotation des Gehäuses um die Symmetrie- bzw. Gelenkachse zulässt, mit dem Gehäuse-Grundkörper verbunden.
Der Messanschluss umfasst vorzugsweise einen Befestigungsabschnitt, mittels dessen die Auswerteeinheit an einem anderen Bauteil, wie z. B. einer Rohrleitung, befestigt werden kann. Der Befestigungsabschnitt kann beispielsweise ein Gewinde aufweisen, das mit einem korrespondierenden Gewinde in einem externen Bauteil verschraubt werden kann, er kann aber auch einen runden, glatten Außendurchmesser aufweisen, an welchem ein Halter klemmend oder mittels Formschluss angreifen kann.
Der Innenraum des Gehäuses ist vorzugsweise mittels Dichtungen hermetisch gegenüber der Umgebung abgedichtet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt die Anzeigeeinheit den Messwert mittels eines Zeigers an. Der Zeiger kann digital dargestellt sein, beispielsweise mittels eines elektronischen Displays. Wahlweise kann der Zeiger auch ein analoger, motorisch angetriebener Zeiger sein. Desweiteren kann die Anzeige so kombiniert sein, dass in der Mitte der Messwert digital mit Zahlen angezeigt wird und am äußeren Rand ein Zeiger umläuft.
Um während des Betriebes einen normalen Messzustand anzuzeigen, kann die Auswerteeinheit derart ausgebildet sein, dass der Zeiger seine Position in bestimmten zeitlichen Abschnitten kurzfristig ändert und dann wieder in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Für den Betrachter ist somit auf den ersten Blick erkennbar, dass die Auswerteeinheit funktionsfähig ist und im Normalzustand arbeitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigeeinheit außerdem LEDs oder andere Leuchtmittel umfassen, die das Display beleuchten. Das von den Leuchtmitteln ausgestrahlte Licht kann dabei nach außen in Richtung des Betrachters und/oder auch nach innen auf das Display abgestrahlt werden. Die Sichtscheibe kann so geformt sein, dass das Licht der LEDs an einem äußeren Rand in die Sichtscheibe eingekoppelt wird und sich dann nach innen und außen richtet. Die vollflächig beleuchtete Anzeige kann so auch aus großer Entfernung wahrgenommen werden. Auch kann ein Farbumschlag der LEDs besondere Zustände noch besser signalisieren.
Das Display und die Sichtscheibe des Deckels hat hierzu vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 40 mm oder eine Mindestfläche von 10 cm² und die äußere Sichtscheibe ist mit einer durchsichtbaren, aber elektrisch wirksamen Schicht gegen elektromagnetische Störeinflüsse oder gegen elektrostatische Ladungen geschützt und auf diese Weise auf für Bereiche mit besonderen Anforderungen an Feuer und Explosionssicherheit geeignet.
Das Gehäuse und der Deckel sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Sie können jedoch auch aus einem Metall hergestellt sein. Die im Deckel integrierte Sichtscheibe kann ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sein. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse aus einem leitfähigen Kunststoff hergestellt zum Beispiel indem der Kunststoff mit Edelstahlspänen durchsetzt ist. Der Deckel ist vorzugsweise durch Umspritzen der Sichtscheibe hergestellt und dadurch besonders dicht. Außerdem wird auf diese Weise die Sichtscheibe kontaktiert, und das ganze Gerät samt Sichtscheibe ist auch bei Fertigung aus Kunststoffspritzguss wie ein Farday'scher Käfig geschirmt und für den oben erwähnten speziellen Einsatz geeignet.
Ein besonders gestalteter Rand an der Sichtscheibe verbessert die mechanische Verzahnung mit dem Deckel sowie die Kontaktierung.
Im Falle eines elektrisch leitfähigen Gehäuses kann der Masseanschluss der Elektronik z. B. direkt mit dem Gehäuse verbunden sein, bzw. eine Kontaktierung des Gehäuses ist durch das eingebettete Umspritzen des Anschlusspunktes hergestellt, welcher den inneren Erdkontakt mit dem Sensoranschluss und dem äußeren Erdkontaktpunkt herstellt wobei durch das Umspritzen das Gehäuse kontaktiert wird.
Auf dem Gehäuse kann ferner eine codierte, maschinenlesbare Information, wie z. B. ein QR-Code, ein Barcode oder ein Pixelcode aufgebracht sein, welche beispielsweise mittels eines mobilen Endgerätes eingelesen werden kann. Mittels der eingelesenen Information kann dann ein gerätebezogener Datensatz aus einem Speicher oder aus dem Internet von einem Server aufgerufen werden, der z. B. Konfigurationsdaten, Bedienungsinformationen der Auswerteeinheit oder eine Handlungsempfehlung enthalten kann. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Codes z. B. auch ein Geräteprotokoll abgerufen werden, das zuvor von der Auswerteeinheit generiert worden ist.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung erzeugt die erfindungsgemäße Auswerteeinheit ein Geräteprotokoll mit Messdaten oder Prozessdaten (z. B. verschiedene Zustandsinformationen), das über eine in der Auswerteeinheit integrierte Schnittstelle an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden kann. Auf der externen Datenverarbeitungseinrichtung, wie z. B. einem mobilen Gerät, ist vorzugsweise eine Software installiert, die dem Benutzer z. B. Handlungsempfehlungen durch Auswerten der Daten gibt, die Messdaten anzeigt oder ein Diagnoseergebnis anzeigt.
Die Auswerteeinheit umfasst vorzugsweise eine Schnittstelle zum Übertragen der Messdaten oder anderer Daten über das Versorgungskabel, z. B. mittels PLC, HART oder 4–20 mA Technologie.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Seitenansicht einer Auswerteeinheit mit einem schräggestellten Display gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Seitenansicht einer Auswerteeinheit mit schräggestelltem Display gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3A eine seitliche Schnittansicht der Auswerteeinheit von 2;
3B eine vergrößerte Ansicht der Anschlussposition 39 von 3A;
4 eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Auswerteeinheit der Bauform von 2 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Explosionsansicht der Auswerteeinheit von 2;
6 eine Aufsicht auf eine Anzeigeeinheit gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung;
7 eine seitliche Schnittansicht der Anzeigeeinheit von 6 im eingebautem Zustand
8 eine seitliche vergrößerte Ausschnittsansicht von 7
9 eine schematische Darstellung verschiedener Montagepositionen im Betrieb der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit;
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Auswerteeinheit 10 zum Messen einer physikalischen Größe. Im vorliegenden Fall ist die Auswerteeinheit 10 zum Beispiel als Druck- oder Temperatursensor ausgeführt. Die Auswerteeinheit 10 hat ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1, dessen Längsachse sich hier in vertikaler Richtung erstreckt. Am unteren Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein Anschlussstutzen 9 mit einem Gewinde 20, mittels dessen die Auswerteeinheit 10 an einem externen Bauteil, wie z. B. einer Rohrleitung oder einem Kessel befestigt werden kann. Der Anschlussstutzen 9 dient dabei gleichzeitig als Messanschluss für ein Medium, das gemessen werden soll und das über eine im Messanschluss vorgesehene Durchführung 35 zu einem im Innenraum 18 (siehe z. B. 3) befindlichen Sensor 2 geführt wird. Außerdem sind am Anschlussstutzen 9 Mittel, Werkzeugangriffsflächen 36 zum Anlegen eines Werkzeuges, wie z. B. eines Schraubenschlüssels, vorgesehen.
Das zylindrische Gehäuse 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und hat eine Symmetrie- bzw. Längsachse 7, die hier in vertikaler Richtung verläuft. Der Anschlussstutzen 9 ist vorzugsweise konzentrisch zur Symmetrieachse 7 angeordnet. Am oberen, dem Anschlussstutzen 9 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1, befindet sich eine Anzeigeeinheit 3, die schräg zur Längsachse 7 angeordnet ist. Die Anzeigeeinheit 3 hat eine zentrale Betrachtungsachse 6, die sich in Normalrichtung auf die von der Anzeigeeinheit 3 aufgespannte Ebene verstreckt. Die Symmetrieachse 7 und die zentrale Betrachtungsachse 6 sind vorzugsweise unter einem vorgegebenen Winkel zwischen 20° und 70°, 30° und 60° und insbesondere zwischen 40° und 50° angeordnet. Die Symmetrieachse 7 und die zentrale Betrachtungsachse 6 schneiden sich bei der dargestellten Bauform. Sie können aber auch windschief angeordnet sein.
Auf dem Display der Anzeigeeinheit 3 wird der aktuelle Messwert angezeigt, der von einem Betrachter 25 abgelesen werden kann. Das Display ist hier digital ausgeführt, z. B. als LCD-Display. Die Anzeigeeinheit 3 kann aber auch eine analoge Anzeigevorrichtung aufweisen, zum Beispiel mit motorisch angetriebenem Zeiger.
An der Vorderseite des Gehäuses 1 ist ein Anschlussblock 37 für die elektrische Energieversorgung und Datenkommunikation der Einheit vorgesehen. Der Anschlussblock hat eine Kabeldurchführung 5 zum Durchführen und Befestigen eines Netzkabels (nicht gezeigt). Auf der anderen Seite des Anschlussblocks 37 ist eine weitere Kabeldurchführung vorgesehen, sodass eine Verkabelung auch durchgeschleift werden kann. Die Sensordaten werden vorzugsweise über das Netzkabel übertragen (z. B. per HART Protokoll oder nach 4–20 mA Standard), hierbei wird die Anzeigeeinheit gleichzeitig über selbiges Kabel mit Strom versorgt.
2 zeigt eine Auswerteeinheit 10 in leicht abgeänderter Bauform. Das Gehäuse 1 umfasst wiederum einen Messanschluss 9 mit einem Gewinde 20 und einem Sechskant zum Anlegen eines Werkzeugs. Der Grundkörper des Gehäuses 1 ist in diesem Fall halbschalenförmig oder auch halbkugelförmig gebildet. Am oberen, dem Anschlussstutzen 9 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 6, ist wiederum eine die Öffnung abdeckende schräg angeordnete Anzeigeeinheit 3 vorhanden. Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 ist hier eine Kabeldurchführung 5 vorgesehen, die nach schräg hinten unten in Richtung des Messanschlusses 9 zeigt. Diese kann einzeln oder auch doppelt ausgeführt sein. Die Längsachse 23 der Kabeldurchführung 5 verläuft dabei genau parallel zur zentralen Betrachtungsachse 6. Andere Ausrichtungen sind aber gleichfalls realisierbar. Die schräg nach hinten abgehende Ausrichtung hat Vorteile hinsichtlich der Dichtigkeit vor Spritzwasser, außerdem ist bei Verkabelung von hinten eine leichtere Pflege und Reinigung bei Installation der Einheit im Bereich der Nahrungs- und Genussmittel-Industrie möglich.
Am Gehäuse 1 ist ferner eine codierte, maschinenlesbare Information 24, wie z. B. ein QR-Code oder Barcode angebracht, der mittels eines mobilen Gerätes eingelesen werden kann und mit dessen Hilfe beispielsweise gerätebezogene Daten, die im mobilen Endgerät selbst oder aber an anderer Stelle, z. B. auf einem Netzwerk-Server oder im Internet, gespeichert sind, aufgerufen werden können. Diese gerätebezogenen Daten können beispielsweise Konfigurationsdaten oder Bedienungsinformationen für die Auswerteeinheit enthalten. Darüber hinaus kann mittels der codierten Information z. B. auch ein Geräteprotokoll der Auswerteeinheit 10 abgerufen werden, das zuvor von der Auswerteeinheit 10 generiert und an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung oder Serverspeicherplatz übertragen worden ist. Mittels des Codes und der hinterlegten Informationen kann die Auswerteeinheit nicht nur verwaltet und kontrolliert werden, sondern ein Benutzer kann auf diesem auch Informationen erhalten, die zum Konfigurieren oder Umkonfigurieren der Auswerteeinheit notwendig sind. Aus Sicherheitsgründen kann ein Umprogrammieren über Fernzugriff auch gesperrt sein, sodass zum Konfigurieren die Einheit von Fachpersonal vor Ort geöffnet werden muss. Dies verhindert auch unbeabsichtigtes Verstellen der Einheit.
3 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Auswerteeinheit 10 von 2. 3A zeigt im Innenraum 18 des Gehäuses 1 einen Sensor 2, der unmittelbar am innen liegenden Ende der Durchführung 35 gedichtet angeordnet ist, sowie eine mit dem Sensor 2 elektrisch verbundene Auswerteelektronik 16. Zur elektrischen Versorgung der einzelnen Komponenten der Auswerteeinheit 10, nämlich der Anzeigeeinheit 3, der Sensorelektronik 16 und des Sensors 2 ist ferner eine Anschlusseinheit 8 vorgesehen, die hier als Anschlussplatine ausgeführt ist. Auf der Anschlussplatine befindet sich eine oder mehrere Anschlussklemmen 37, an der ein Netzkabel 15 angeschlossen ist. Die Sensorelektronik 16 ist über ein Kabel mit der Anschlusseinheit 8 verbunden. Die Anzeigeeinheit 3 ist über eine Steckverbindung 22, 23 (siehe z. B. 5) mit der Anschlusseinheit 8 elektrisch kontaktiert. Der Masseanschluss 38 in Verbindung stehend mit Messanschluss 9 ist durch eine Öffnung im Gehäuse 1 dichtend nach außen durchgeführt und endet in einer Klemme 39, die außen am Gehäuse 1 befestigt ist.
Das Gehäuse 1 kann z. B. aus einem Kunststoff und insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt sein. Wird der Masseanschluss 38 bereits bei der Fertigung des Gehäuses 1 in das Spritzwerkzeug des Gehäuseteils eingelegt, entsteht beim Umspritzen des Masseanschlusses 38 nicht nur eine dichte Verbindung zum Gehäuse, sondern auch eine leitende, sodass mittels der Klemme die ganze Auswerteeinheit und nicht nur der Sensoranschluss 9 geerdet werden kann. Die erhöht auch die Störanfälligkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung in Bezug auf die innen liegende Elektronik. Alternativ kann das Gehäuse natürlich auch aus Metall bestehen. Das Gewinde 19 stellt aber in jedem Fall auch die elektrische leitende Verbindung zum Deckel in Bezug auf die Erdung oder Schirmung her.
Das Gehäuse 1 ist ferner über ein Gelenk 32 mit dem Anschlussstutzen 9 verbunden, das eine Drehung des Gehäuses um die Symmetrieachse 7 ermöglicht. Ein Anschlag verhindert jedoch ein Überdrehen des Gehäuses zum Anschluss, da sonst die inneren Kabel abgerissen werden können. Aus diesem Grund ist die Drehbarkeit des Gehäuses gegenüber dem Messanschluss auf 360° oder weniger begrenzt. Als Anschlag gegen verdrehen kann insbesondere auch der Masseanschluss 38 in Form eines Blechbiegeteils dienen.
Wie zu erkennen ist, handelt es sich bei dem abnehmbaren Deckel 4 um einen Schraubdeckel mit einem Innengewinde, der auf ein am Gehäuse 1 vorgesehenes Außengewinde 19 geschraubt werden kann. Der Deckel 4 umfasst eine Sichtscheibe 11, die im aufgeschraubten Zustand über der Anzeigeeinheit 3 zu liegen kommt und beispielsweise aus Kunststoff oder Glas hergestellt sein kann. Die Sichtscheibe kann insbesondere zum Deckel dadurch dichtend in Kontakt gebracht werden, dass die Sichtscheibe in ein Spritzwerkzeug eingelegt und umspritzt wird. Der Deckel 4 ist zum Gehäuse 1 mittels eines Dichtrings 29 abgedichtet.
3B zeigt in vergrößerter Ansicht die Masseanschlussposition 38 welche zuvor z. B. in ein Spritzwerkzeug eingelegt wurde und spritztechnisch von Wandmaterial 1 umschlossen ist, sowie bei entsprechendem Kunststoff mit eingangs erwähntem Füllmaterial per Formschluss kontaktiert. Der Masseanschluss ist hierbei mittels Niet oder Verpressung am Masseanschluss mechanisch und elektrisch leitend befestigt.
4 zeigt eine Auswerteeinheit 10 der Bauform von 2, bei der allerdings kein Sensor 2 integriert ist. Der Sensor 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel extern angeordnet und kann über ein Kabel 45 und eine Steckverbindung 40, 42 an der Auswerteeinheit am Gehäuse 1 angeschlossen werden. Die übrigen Bestandteile der Auswerteeinheit 10 sind ähnlich aufgebaut wie in 3.
Die Steckverbindung umfasst beispielsweise einen Stecker 40 und eine im Gehäuse vorgesehene Buchse 42 welche auch umgekehrt orientiert sein kann. Außerdem ist ein Schraubverschlusskappe 41 zum Fixieren des Steckers vorgesehen, der auf das am Messanschluss 9 vorgesehene Gewinde 20 geschraubt werden kann. In Verbindung mit einer Dichtung kann hierdurch eine gedichtete elektrische Verbindung hergestellt werden, der Einsatz 43 stellt eine dichtende Verbindung zwischen Buchse 42 und Anschluss 9 hier. Die Auswerteeinheit kann am Außendurchmesser des Anschlussteils 9 auch mittels eines Halters an der Wand oder anderen Teilen befestigt werden.
Das im Gehäuse 1 vorgesehene Steckerelement ist über ein Kabel 50 an der Anschlusseinheit 8 angeschlossen. Die Messdaten werden von einer Elektronik verarbeitet und dann mittels der Anzeigeeinheit 3 angezeigt.
Die Anzeigeeinheit 3 ist hinsichtlich verschiedenster Funktionen konfigurierbar. So lassen sich zum Beispiel Einheiten umstellen, wie zum Beispiel für die Messgröße Temperatur von ° Fahrenheit auf ° Celsius. Es ist auch möglich den Messwert, welcher über den Messanschluss 9 zugeführt wird, in vielfältiger Art und Weise zu konfigurieren. Hier ist möglich, dies auch von außen über Zugriff mittels Computer einzustellen. Hierzu kann auf dem Computer auch eine spezielle Software installiert sein, welche hierfür eingerichtet ist und mit welcher diverse Tests bezüglich korrekter Arbeitsweise der Auswerteeinheit durchgeführt werden können.
Verhält sich ein Messwert zum Beispiel nicht linear, kann zum Beispiel mittels einer 2 oder 3 Punkte Methode eine mathematische Funktion in der Auswerteeinheit konfiguriert werden, mit welcher des Messwert dann linearisiert wird und entsprechend auf der Anzeige 3 ausgegeben wird. Solche Kennlinien können aber auch für genormte Sensoren vorgespeichert sein und mittels Auswahltasten an der Anzeige 3 aufgerufen und aktiviert werden. Auch die Umstellung von Einheiten ist natürlich über die an der Anzeige orientierten Tasten möglich. Hierbei wird über die Tasten 28 auf die Anschlusseinheit 8 zugegriffen, welche entsprechende elektronische Speicherkomponenten enthält.
Es ist aber auch möglich, dass die Auswerteelektronik 8 in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Bestandteil der Anzeige 3 ist oder in den Sensoranschluss 9 mit integriert ist. Gleiches gilt für den Anschluss des Kabels 15, wobei die Kontaktierung der Auswerteeinheit über die Auswerteelektronik 8 erfolgen könnte, bei einer Integration der Auswerteelektronik in die Anzeige 3 könnte die Kontaktierung aber auch direkt an diese Anzeige stattfinden.
5 zeigt eine Explosionsansicht der einzelnen Bauteile der Auswerteeinheit 10 von 2. Darin ist unter anderem zu erkennen, dass die Anschlusseinheit 8 mehrere Buchsen 22 aufweist, in die der Stecker 23 der Anzeigeeinheit 3 wahlweise eingesteckt werden kann. Die Buchsen 22 sind dabei unter einem Winkel von 90° versetzt angeordnet, so dass die Anzeigeeinheit 3 entweder in der dargestellten Position, oder um 90° um die Betrachtungsachse 6 verdreht angeordnet werden kann. Die Steckverbindung 22, 23 zwischen der Anzeigeeinheit 3 und der Anschlusseinheit 8 kann grundsätzlich derart ausgebildet sein, dass die Anzeigeeinheit in verschiedenen Positionen auf die Anschlusseinheit 8, beispielsweise um 30°, 45°, 90° oder 180° verdreht, gesteckt werden kann. Hierzu kann die Auswerteeinheit 3 und/oder die Anschlusseinheit 8 jeweils mehrere Steckverbindungselemente 22, 23 (Buchsen oder Stecker) aufweisen.
Eine Verdrehung der Anzeige kann aber auch dadurch realisiert werden, dass die Anschluss-Platine 8 zum Innendurchmesser 19 des Gehäuses frei verdreht wird und in einer beliebigen Position verrastet oder arretiert oder in Haltenocken abgelegt wird.
Die Anzeigeeinheit 3 umfasst ferner mehrere Eingabetasten 14 zur Darstellung verschiedener Informationen auf dem Display 13 oder zum Konfigurieren der Auswerteeinheit.
6 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine elektronische Auswerteeinheit 3 gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Auswerteeinheit 3 umfasst ein zentral angeordnetes digitales Display 13, das den Messwert sowohl als Zahl als auch mittels eines digitalen Zeigers 27 am Umfang des Displays anzeigt. Im normalen Messbetrieb ändert der Zeiger 27 seine Position entsprechend dem anliegenden Messwert. Oft jedoch stellen sich aber auch Werte ein, welche sich über einen langen Zeitraum nicht verändern, wie zum Beispiel Füllstände von Vorratsbehältern oder von Brunnen. Ein ablesendes Personal könnte bei solchen statischen Anzeigezuständen Zweifel an der Richtigkeit des Messwerts oder an der richtigen Verbindung zum Sensor haben. Eine korrekte Verbindung zum Sensor oder Korrektheit des Messwerts kann beispielsweise durch eine Leuchte, LED auf Dauergrün oder blinkend signalisieren, aber auch die hier vorliegende erfindungsgemäße Ausgestaltung, dass in einem bestimmten Abstand der elektronische Zeiger kurz seine Position etwa um eine Schrittgröße nach unten oder/und oben verändert. Dadurch wird dem Benutzer angezeigt, dass die Auswerteeinheit 10 in Betrieb ist und fehlerfrei arbeitet. In der 6 sind die benachbarten Zeigerpositionen, welche kurz aktiviert werden können in diesem Beispiel jeweils gestrichelt dargestellt sind.
Das zentrale Display 13 ist möglicherweise desweiteren ringförmig eingefasst, wobei sich in der Einfassung mehrere über den Umfang verteilte LEDs 26 angeordnet sind, die das Display 13 beleuchten.
Wie in 7 zu sehen ist, strahlen die LEDs 26 das Licht in eine Querschnittsfläche der Sichtscheibe 11 ein, die als Lichtleiter fungiert und das Licht in den zentralen Bereich des Displays 13 weiterleitet und wieder auskoppelt. Dabei wird das von den LEDs 26 ausgestrahlte Licht sowohl nach außen als auch in Richtung des Displays 13 abgestrahlt.
Bei Erreichen eines bestimmten Messwerts kann ein Farbumschlag der LEDs ausgelöst werden, sodass zum Beispiel bei Erreichen eines Behälterfüllstands oder einer bestimmten Temperatur oder Druck das gesamte Display vollflächig rot erscheint. Personal kann auf diese Weise auch aus großen Abständen bestimmte Zustände leicht und schnell erkennen. Desweiteren kann die Funktion auch mit Blinkmodus besondere Zustände noch wirksamer darstellen.
Die Anzeigeeinheit 4 sitzt in diesem Ausführungsbeispiel auf einer umlaufenden Schulter 31 des Gehäuses 1, wobei sie von innen durch eine Öffnung zugängig ist und mittels Kontakten, Steckern 22 mit der Platine 8 verbunden ist.
Desweiteren dargestellt sind Orientierungsnocken 52, an denen die Anzeige 3 ausgerichtet und fixiert werden kann. Durch bündiges Andrücken des Deckels 4 im aufgeschraubten Zustand sind Rastfunktionen zum Halten der Anzeige 3 redundant oder optional.
Wie in 8 zu sehen ist, strahlen die LEDs 26 in einer weiteren Ausgestaltung das Licht über eine Reflektionsfläche 54 in die Sichtscheibe 11 ein. Hierbei kann der Winkel dieser Randfläche sich auch abschnittsweise ändern, um die Ausleuchtung zu verbessern. Die Eintrittsfläche 56 kann vorzugsweise aufgeraut oder strukturiert sein, erzeugt eine homogene Ausleuchtung und verhindert Störstrahlen und Blendwirkung. Ein an der Sichtscheibe angeformter äußerer Rand 55 enthält optional eine Verzahnung und erhöht die Dichtwirkung und mechanische Belastbarkeit, nachdem die Scheibe umspritzt wird und ermöglicht besseres Kontaktieren der leitfähig beschichteten, durchsichtigen Oberfläche der Sichtscheibe.
9 zeigt schließlich einen typischen Anwendungsfall für eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit 10. Im linken Teil der 9, unmittelbar vor der dargestellten Person, ist eine Auswerteeinheit 10' in vertikaler Position auf einer Rohrleitung 33 montiert. Die Anzeigeeinheit 3 weist dabei nach vorne und der Versorgungs-/Kabelanschluss nach hinten unten. Mit Hilfe des vorstehend genannten QR-Codes können gerätebezogene Daten, wie z. B. ein Messprotokoll auf einem mobilen Gerät 32, wie beispielsweise ein Tablet-Computer, aufgerufen werden. Die gerätebezogenen Daten können beispielsweise Konfigurationsdaten oder Bedienungsinformationen für die Auswerteeinheit enthalten. Darüber hinaus kann mittels der codierten Information z. B. auch ein Geräteprotokoll der Auswerteeinheit 10 abgerufen werden, das zuvor von der Auswerteeinheit 10 generiert worden und an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung übertragen worden ist. Optional sind aber auch direkt Prozessdaten der Auswerteeinheit in Echtzeit über einen Server abruf-/ und protokollierbar.
Im Vordergrund von 9 ist eine weitere Auswerteeinheit 10'' zu sehen, die entsprechend der Ausführungsform von 4 aufgebaut ist und einen externen Sensor 43 aufweist. Der Sensor 43 ist hier auf einer Rohrleitung 33 montiert und über ein Kabel 45 und eine Steckverbindung 40, 42 mit der Auswerteeinheit verbunden.
Im rechten Teil von 9 eine Auswerteeinheit 10''' in horizontaler Lage an einem Kessel 34 montiert. Die Anzeigeeinheit ist dabei um 180° verdreht angeordnet. Das Display zeigt dabei nach schräg oben, so dass es auch in dieser Montageposition gut abgelesen werden kann.
Es ist weiter hin in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Auswerteeinheit so konfiguriert werden kann, dass diese Messdaten über ein Zeitintervall mitschreibt und in einem Speicherbereich innerhalb des Geräts ablegt. Üblich ist zum Beispiel, dass Temperaturdaten bei bestimmten Prozessen mitgeschrieben, mitgeloggt werden, und dann später ausgelesen und analysiert werden bezüglich Unregelmäßigkeiten oder Auffälligkeiten, oder Erreichung von Mindest- oder Höchst-/Spitzentemperaturen. Durch Einlesen eines maschinenlesbaren Codes an der Auswerteeinheit, wie z. B. des QR Codes oder durch auch durch einfaches Starten eines entsprechenden Programms auf einem mobilen Computer kann ein Nutzer solche gerätebezogenen Daten oder Messdatenschreiberdaten aber auch optisch auslesen. Die Anzeige nutzt hierzu die eingangs erwähnten Leuchtmittel/LEDs hinter der Sichtscheibe und übermittelt die Daten blinkend an einen Nutzer, indem dieser z. B. mittels eines mobilen Handgeräts, Telefons oder Tablet-PCs und der eingebauten Kamera die Daten optisch einliest. Hierzu kann auch ein bidirektionaler Austausch stattfinden bei dem z. B. der Blitz neben der eingebauten Kamera am Handgerät Daten an einen hinter der Sichtscheibe der Auswerteeinheit gelagerten optischen Sensor sendet. Die Blinkfrequenz kann hierbei im für das Auge nicht wahrnehmbaren Bereich liegen. Das optische Verfahren hat gegenüber anderen Funkprotokollen den Vorteil, dass es nicht alleine durch seine örtliche Begrenzung sehr sicher ist, so ist z. B. ausgeschlossen das mittels Funk das falsche Gerät in Nachbarschaft angesprochen wird, da der Nutzer direkt vor Ort die Kommunikation überwachen, wahrnehmen kann. Hierzu kann es sinnvoll sein, dass die Auswerteeinheit ihren optischen Sensor in ständiger Empfangsbereitschaft hält, oder dass die Auswerteeinheit auf ihren Leuchtmitteln/LEDs eine beständige oder zyklisch aufgetaktete Datenkommunikation bereithält, oder das für eine Kommunikation zur Freigabe erst Quittierungen oder Aktivierungen durch einen Nutzer abgewartet werden.

Claims

Auswerteeinheit (10) für eine physikalische Größe, umfassend: – ein Gehäuse (1) mit einem gedichteten Messanschluss (9), einer gedichteten Kabeldurchführung (5) für die elektrische Energieversorgung der Auswerteeinheit (10) und eine in dem Gehäuse positionierten Auswerteelektronik (8), wobei das Gehäuse (1) eine Symmetrieachse (7) aufweist, und wobei das Gehäuse eine verschließbare Öffnung aufweist, welche mit einem gedichteten Deckel (4) versehen ist welcher eine Sichtscheibe (11) aufweist, – eine konfigurierbare Anzeigeeinheit (3) zur Anzeige eines Messwertes, die eine zentrale Betrachtungsachse (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse (7) des Gehäuses (1) und die zentrale Betrachtungsachse (6) verschränkt sind.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Symmetrieachse (7) und der zentralen Betrachtungsachse (6) zwischen 20° und 70°, 30° und 60° und insbesondere zwischen 40° und 50° beträgt.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Öffnung deckungsgleich mit der der Anzeigeeinheit ist.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) in verschiedenen Drehpositionen, die jeweils um die zentrale Betrachtungsachse (6) verdreht sind, angeordnet werden kann.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) über eine Steckverbindung (22, 23) mit einer Anschlusseinheit (8) elektrisch kontaktiert ist, wobei die Anzeigeeinheit (3) und/oder die Anschlusseinheit (8) jeweils mehrere Steckverbindungselemente (22, 23) aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Anzeigeeinheit in verschiedenen Drehpositionen auf die Anschlusseinheit (8) gesteckt werden kann.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (9) und die Anzeigeeinheit (3) im Wesentlichen auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (1) angeordnet sind.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (5) genau in Richtung oder unter einem Winkel in Richtung des Messanschlusses (9) zeigt.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (5) genau in Gegenrichtung der Anzeigeeinheit (3) oder unter einem Winkel von der Anzeigeeinheit (3) weg zeigt.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (5) im Wesentlichen in Richtung der zentralen Betrachtungsachse (6) von der Anzeigeeinheit (3) weg zeigt.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Schraubdeckel (4) mit einer Sichtscheibe (11) und eine Gummidichtung zur Abdichtung des Schraubdeckels (4) aufweist.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Anzeigeeinheit (3) im Wesentlichen der Fläche der Sichtscheibe (11) entspricht.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) konzentrisch zum Deckel (4) angeordnet ist.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (9) konzentrisch zur Symmetrieachse (7) des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (9) über ein Gelenk (32) mit dem Gehäuse-Grundkörper drehbar verbunden ist und einen Anschlag enthält, welcher die mögliche Drehbewegung auf weniger als 360° beschränkt.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (9) ein Gewinde (20) und eine Dichtfläche aufweist.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert mittels einem Zeiger (27) digital angezeigt wird oder mittels einem motorisch angetriebenen Zeiger angezeigt wird.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) eine normale Messfunktion dadurch anzeigt, dass der Zeiger (27) seine Position kurzfristig ändert und dann wieder in seine ursprüngliche Position zurückkehrt.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) LEDs (26) aufweist, die ein Display (13) der Anzeigeeinheit (3) mit Hilfe von Reflexionsunterstützung durch die Sichtscheibe beleuchten.
Auswerteeinheit (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtscheibe (11) und der Deckel (4) aus Kunststoff mittels Umspritzen dichtend zusammengefügt hergestellt sind.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) und der Deckel (4) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt ist.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtscheibe elektrisch leitfähig ausgerüstet ist.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen abnehmbaren Deckel (4) mit einer Sichtscheibe (11) aufweist, wobei die Anzeigeeinheit einen Durchmesser von mindestens 40 mm hat oder ein Fläche größer 10 cm² hat.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gehäuse (1) eine codierte, maschinenlesbare Information (24) angebracht ist, mittels derer ein zuvor gespeicherter, gerätebezogener Datensatz aufgerufen werden kann, der Konfigurationsdaten oder Bedienungsinformationen für die Auswerteeinheit (10) enthält und/oder mittels derer ein Geräteprotokoll abgerufen werden kann, das zuvor von der Auswerteeinheit (10) generiert worden ist.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Geräteprotokoll mit Messdaten oder Zustandsdaten generiert, welche über eine Schnittstelle an eine Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden können, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eine Software aufweist, die dem Nutzer die Daten anzeigt oder die in Abhängigkeit von den eingelesenen Daten ein Diagnoseergebnis oder eine Handlungsempfehlung gibt.
Auswerteeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gerätebezogenen Daten oder Messdatenschreiberdaten mittels blinkender Leuchtmittel an einen Nutzer ausgegeben werden können, wobei der Nutzer die Daten mittels eines mobilen Handgeräts empfangen und auswerten kann.