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Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Automatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Feldgeräte stellen eine Unterklasse des Begriffs „Sensorsysteme“ dar. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Sensorsysteme. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktorsysteme verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
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Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über eine Zweidrahtleitung oder ein angeschlossenes Bussystem an eine, oder gegebenenfalls auch an mehrere, übergeordnete Einheit(en) übermittelt. Die Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte dient insbesondere zur Konfigurierung und Parametrierung von Feldgeräten oder zu Diagnosezwecken. Allgemein gesprochen wird das Feldgerät über das Bussystem von der übergeordneten Einheit her bedient bzw. gesteuert.
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Die Energieversorgung der an einen Feldbus angeschlossenen Feldgeräte, in denen das entsprechende Bus-Protokoll implementiert ist, erfolgt gleichfalls über die Zweidrahtleitung, bzw. den jeweiligen Feldbus.
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Aufgrund dessen, dass einem Feldgerät nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung steht, werden an die Konzeption und den Aufbau des Feldgerätes höchste Anforderungen gestellt. Dies trifft insbesondere in dem Fall zu, dass das Feldgerät neben der reinen internen Auswerteeinheit, die bspw. zur Ermittlung des Grenzstandes dient, auch weitere Funktionen verfügen soll, die über entsprechende elektronische Komponenten realisiert werden.
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Heutzutage, insbesondere im Hinblick auf die Schlagworte „Industrie 4.0“ und „Industrial Internet of Things“, drängen mehr und mehr Geräte auf den Markt, welche ihre Daten ausschließlich über Funk übermitteln und also nicht mehr an ein Feldbussystem angeschlossen werden. Solche benötigen eine eigene Energieversorgungseinheit, welche die für die Mess- und Funkfunktionalitäten benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt.
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Beispielsweise werden Batterien als Energieversorgungseinheit eingesetzt. Diese weisen jedoch eine endliche Energiemenge auf und müssen zu gegebener Zeit ausgewechselt werden. Je mehr Funktionalitäten ein Feldgerät zur Verfügung stellt und je höher die Messfrequenz des Feldgeräts eingestellt ist, desto geringer ist Einsatzzeit einer solchen Batterie.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein energieautarkes Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einer Zusatzfunktionalität, insbesondere eine Funkfunktionalität, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Feldgerät gemäß Patentanspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Feldgerät der Automatisierungstechnik umfasst:
- - Ein photovoltaisches Modul zum Erzeugen von elektrischer Energie;
- - eine Anschlussklemme zum Anschließen an das photovoltaische Modul;
- - eine Feldgeräteelektronik, der eine maximale Betriebsleistung über die Anschlussklemme durch das photovoltaische Modul zur Verfügung gestellt wird, wobei die Feldgeräteelektronik dazu eingerichtet ist, eine Hauptfunktionalität des Feldgerätes, insbesondere eine Mess- oder Grenzwerterfassung, auszuführen;
- - eine durch die Feldgeräteelektronik bereitgestellte interne Schnittstelle zum Anschließen eines Elektronikmoduls;
- - das Elektronikmodul mit zumindest einer elektronischen Komponente zur Realisierung einer Zusatzfunktionalität, wobei die zumindest eine elektronische Komponente des Elektronikmoduls über die interne Schnittstelle mit der Feldgeräteelektronik zur Datenübertragung verbunden ist und die interne Schnittstelle der zumindest einen elektronischen Komponente ferner eine Hauptleistung zur Verfügung stellt, deren Höhe von der in einem Zeitabschnitt erzeugten Menge elektrischer Energie durch das photovoltaische Modul abhängt;
- - eine dem Elektronikmodul zugehörige Kapazität, die derartig ausgebildet ist, dass die Kapazität über die interne Schnittstelle geladen wird und in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente des Elektronikmoduls einen über die Hauptleistung hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einen Komponente eine zusätzliche erste Hilfsenergie zur Verfügung stellt;
- - eine dem Elektronikmodul zugehörige Batterie, die derartig ausgebildet ist, dass die Batterie in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente des Elektronikmoduls einen über die Hauptleistung und die erste Hilfsenergie hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einen Komponente eine zweite Hilfsenergie zur Verfügung stellt, wobei die Kapazität und die Batterie derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie der zumindest einen Komponente die zweite Hilfsenergie nur dann zur Verfügung stellt, wenn die Hauptleistung und die erste Hilfsenergie nicht zur Energieversorgung der zumindest einen Komponente ausreicht.
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Das erfindungsgemäße Feldgerät verfügt über ein photovoltaisches Modul, welche das Feldgerät mit seiner zum Betrieb benötigten elektrischen Energie versorgt. Das photovoltaische Modul umfasst zumindest eine Solarzelle. Heutzutage bekannte Feldgeräte, welche Solarzellen verwenden, nutzen diese häufig nur ergänzend zu anderen Energieversorgungseinheiten, da diese nur wenig bis keine Energie erzeugen können, wenn keine Sonnenstrahlen auf die Solarzellen treffen, insbesondere bei Bewölkung oder bei Nacht. Die Elektronik des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist jedoch so ausgestaltet, dass das Feldgerät selbst dann für einen bestimmten Zeitraum betrieben werden kann, wenn das photovoltaische Modul keine elektrische Energie erzeugt.
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Beispiele für Feldgeräte sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass die zumindest eine elektronische Komponente ein Funkmodul umfasst, welches dazu eingerichtet ist, drahtlos Daten zu kommunizieren, und wobei die zumindest zweite Hilfsenergie das Funkmodul vorzugsweise nur bei einem Sende- bzw. Empfangsvorgang mit Energie versorgt. Das Funkmodul ist zur drahtlosen Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante eingerichtet:
- - Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;
- - 6 LoWPAN;
- - 6TiSCH; oder
- - Wireless HART.
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Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das photovoltaische Modul zumindest eine Solarzelle, bestehend aus einem für den sichtbaren Anteil des Lichts im Wesentlichen transparenten Material, umfasst und dazu ausgestaltet ist, Licht selektiv um Absorptionspeaks im Wellenlängenbereich des Lichts von unter 450 nm und von über 650 nm zu absorbieren und in elektrische Energie umzuwandeln. Bei der zumindest einen in dem photovoltaischen Modul enthaltenen Solarelle handelt es sich um eine sogenannte „Wavelength-selective-photovoltaic(WPV)“-Solarzelle. Ein Beispiel einer solchen Solarzelle ist beispielsweise in der
WO 2014/055549 A2 offenbart.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das photovoltaische Modul auf zumindest einer Außenfläche des Feldgerätegehäuses aufgebracht ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das photovoltaische Modul als eine Beschichtung auf der Außenfläche des Feldgerätegehäuses aufgebracht ist, beispielsweise mittels Lackierens.
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Gemäß einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass eine Anzeige-/Bedieneinheit in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei das photovoltaische Modul als Schauglas über der Anzeige-/Bedieneinheit angeordnet ist oder als Schicht in einem Display der Anzeige-/Bedieneinheit integriert ist. Auf diese Art und Weise ist das photovoltaische Modul platzsparend am feldgerät anbringbar. Dadurch, dass das photovoltaische Modul transparent ausgestaltet ist, ist die Anzeige des Displays weiterhin sichtbar. Bei dem Display handelt es sich beispielsweise um eine Flüssigkristallanzeige oder ein OLED- oder LED-Display.
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Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das photovoltaische Modul ein vom Feldgerät extern angeordnetes Modul ist. Dieses kann beispielsweise beabstandet vom feldgerät angebracht werden und über Drähte und die Anschlussklemmen mit diesem verbunden werden. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise das Feldgerät an einem geschützten Ort angebracht werden, während das Solarmodul an exponierter Stelle mit erhöhter Sonnenstrahlung angebracht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Feldgerät ferner eine Wandlerschaltung auf, die an einem Eingang mit der internen Schnittstelle und an einem Ausgang mit der zumindest einen Komponente des Elektronikmoduls verbunden ist, und dazu ausgebildet ist, und dazu ausgebildet ist, eine Ausgangsspannung an einem Ausgang der Wanderschaltung auf einen konstanten Wert zu regeln. Beispielsweise handelt es sich bei der Wandlerschaltung um einen Buck-Boost-Converter, bzw. Inverswandler. Auf diese Art und Weise wird eine konstante Ausgangsspannung unabhängig von kleineren Schwankungen der Menge der durch das photovoltaische Modul generierte Energie erzeugt, welche lediglich dann abfällt, wenn die vom photovoltaischen Modul generierte Energiemenge drastisch abfällt.
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in einer alternativen Ausgestaltung ist die Wandlerschaltung Teil der Feldgeräteelektronik und dazu ausgebildet, eine Ausgangsspannung an der internen Schnittstelle auf einen konstanten Wert zu regeln.
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In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass die Kapazität und die Batterie zwischen dem Ausgang der Wandlerschaltung, bzw. der internen Schnittstelle, und der zumindest einen Komponente angeordnet sind und derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie der zumindest einen Komponente die zweite Hilfsenergie nur dann zur Verfügung stellt, wenn die Ausgangsspannung an dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung, bzw. an der internen Schnittstelle, unter einen spezifischen Wert, vorzugsweise einen spezifischen Wert kleiner 3 V, besonders bevorzugt kleiner 2,75 V, besonders bevorzugt kleiner 2,5 V absinkt. Ergänzend oder alternativ kann die Ausgestaltung vorsehen, dass ein Regler in einer Verbindung zwischen der Batterie und dem Ausgang der Wandlerschaltung, bzw. der internen Schnittstelle, vorgesehen ist, der eine Batteriespannung auf einen Wert regelt, der kleiner als der spezifische Wert an dem Ausgang der Wanderschaltung, bzw. an der internen Schnittstelle, ist und/oder dass ferner ein Sperrelement, insbesondere in Form einer Diode oder als integraler Bestandteil des Reglers, in die Verbindung zwischen der Batterie und dem Ausgang der Wandlerschaltung vorgesehen ist, wobei das Sperrelement derartig ausgelegt ist, einen Stromfluss von dem Ausgang der Wandlerschaltung, bzw. der internen Schnittstelle, zur Batterie hin zu verhindern.
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Vorteilshafterweise ist vorgesehen, dass die Kapazität eine Vielzahl von Keramikkondensatoren umfasst und die Kapazität vorzugsweise eine Größe im Bereich von 500 µF bis 2mF aufweist. Alternativ kann als Kapazität ein Akku oder ein Goldcap anstatt eines Kondensators verwendet werden. Allerdings muss dann eine Ladungsbegrenzungsschaltung vorgesehen sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die Batterie und die Kapazität parallel am Ausgang der Strombegrenzungsschaltung zueinander geschaltet sind.
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Vorteilshafterweise ist vorgesehen, dass die Batterie gemäß dem Standard IEC 60086-4 mit Ausgabedatum vom 03.09.2014 und/oder dem Standard IEC 60079-11 mit Ausgabedatum vom 30.06.2011 ausgeführt ist, sodass die Batterie zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereich ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die interne Schnittstelle zur Datenübertragung als UART-Schnittstelle ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht ferner Feldgeräts sieht ferner vor, dass die Feldgeräteelektronik und das Elektronikmodul in dem Feldgerätegehäuse angeordnet sind.
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Eine alternative Ausgestaltung des Feldgeräts sieht ferner vor, dass die Feldgeräteelektronik in dem Feldgerätegehäuse angeordnet ist, wobei das Elektronikmodul außerhalb an dem Feldgerätegehäuse angeordnet ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung der Elektronik eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik; und
- 2: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feldgeräts.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik 1. Um eine Hauptfunktionalität, bspw. das Erfassen eines spezifischen Grenzstandes und Übertragen des Grenzstandes in Form eines Messwertes, auszuführen, weist das Feldgerät 1 eine innerhalb eines Feldgerätegehäuses 13 befindliche Feldgeräteelektronik 4 auf. Hierzu kann die Feldgerätelektronik 4 eine Sensoreinheit 14, die zum Erfassen einer Prozessgröße, insbesondere dem Erfassen des Grenzstandes, dient, aufweisen.
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Mittels ein an die Anschlussklemme 2 angeschlossenes photovoltaisches Modul 3, umfassend zumindest eine Solarzelle, wird der Feldgerätelektronik 4 eine maximale Betriebsleistung Pmax zur Verfügung gestellt, die dazu genutzt wird, sämtliche Komponenten, insbesondere die Sensoreinheit 14, die zur Durchführung der Hauptfunktionalität, insbesondere dem Erfassen eines Messwertes, benötigt werden, mit Energie zu versorgen.
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Die Sensoreinheit 14 kann die Prozessgröße mit einer Messrate fM erfassen und ein davon abhängiges Prozessgrößensignal liefern, welches durch die Feldgeräteelektronik in ein ausgebbares Ausgangssignal übertragen wird.
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Ferner weist die Feldgeräteelektronik 4 eine interne Schnittstelle 5 auf, die derartig ausgebildet ist, dass ein Elektronikmodul 7 zur Realisierung bzw. Durchführung einer Zusatzfunktionalität, angeschlossen werden kann. Die interne Schnittstelle 5 kann dabei hinsichtlich der Datenübertragung zwischen dem Elektronikmodul 7 und der Feldgeräteelektronik 4 als UART-Schnittstelle (englisch für: Universal Asynchronous Receiver Transmitter), ausgebildet sein. Neben der Datenübertragung ist die interne Schnittstelle 5 ferner dazu ausgelegt, dem Elektronikmodul 7 eine Hauptleistung Phaupt zur Verfügung zu stellen. Hierfür ist die Feldgeräteelektronik 4 dazu eingerichtet, eine interne Spannung Uintern und einen internen Strom Imax, die zur Speisung des Elektronikmoduls 7 dienen, an der internen Schnittstelle bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Feldgeräteelektronik 4 derartig ausgebildet, dass an der internen Schnittstelle 5 eine maximale interne Spannung Uintern von ca. 3 V zur Verfügung steht.
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Zur Realisierung einer Funkfunktionalität als Zusatzfunktionalität weist das Feldgerät 1 ein innerhalb des Feldgerätegehäuses 13 angeordnetes Elektronikmodul 6 mit einer Funkeinheit 7 auf. Die Funkeinheit 7 kann hierbei zur drahtlosen Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante eingerichtet sein:
- - Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;
- - 6 LoWPAN;
- - 6TiSCH; oder
- - Wireless HART.
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Um für einen Sende- bzw. Empfangsvorgang der Funkeinheit ausreichend Energie bereitstellen zu können, weist das Elektronikmodul 6 ferner eine Kapazität 8 auf, die der Funkeinheit 7 eine erste Hilfsenergie Ehilf1 zur Verfügung stellt. Die Kapazität 8 kann bspw. einen Wert im Bereich von 800 µF bis 1,6 mF aufweisen. Ferner ist die Kapazität 8 vorzugsweise in Form eines Kondensators ausgebildet. Der Kondensator ist dabei derartig verschaltet, dass dieser über die interne Schnittstelle 5 von der Feldgerätelektronik 4 geladen wird und in dem Fall, dass die Funkeinheit 7 bei dem Sende- bzw. Empfangsvorgang einen über die Hauptleistung Phaupt hinausgehenden Energiebedarf benötigt, die Funkeinheit 7 zusätzlich mit der ersten Hilfsenergie Philf1 versorgt. Beispielsweise kann der Kondensator mit einer ersten Elektrode 8a an die Funkeinheit 7 und mit einer zweiten Elektrode 8b an Masse angeschlossen sein. Es versteht sich von selbst, dass die Kapazität 8 auch durch eine Vielzahl von Kondensatoren gebildet werden kann, die entsprechend verschaltet sind. Um den Platzbedarf für die Kapazität 8 auf dem Elektronikmodul 6 möglichst gering zu halten, wird die Kapazität 8 bevorzugt aus einer Vielzahl von keramischen Kondensatoren gebildet, die bspw. jeweils eine Einzelkapazität von 100 µF aufweisen und so verschaltet sind, dass sich eine Kapazitätswert im Bereich von 500 µF bis 2 mF, bevorzugt im Bereich von 800 µF bis 1,6 mF ergibt.
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Das Elektronikmodul 6 weist ferner eine Wandlerschaltung 10 auf, am Ausgang der Wandlerschaltung 10b eine Ausgangsspannung U mit auf einen vorgegebenen Wert zu regeln, bspw. ein Wert kleiner 3 V, bevorzugt ein Wert aus dem Bereich 2,5 bis kleiner 3 V. Alternativ ist die Wandlerschaltung 10 Teil der Feldgerätelektronik 5, so dass die Ausgangsspannung U von der internen Schnittstelle 5 ausgegeben wird.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine dem Elektronikmodul 6 zugehörige Batterie 9 vorgesehen, die vorzugsweise Teil des Elektronikmoduls 6 ist. Die Batterie 9 ist dabei derartig ausgebildet, dass diese in dem Fall, dass das Funkmodul 7 kurzfristig, bspw. bei einem Sende- bzw. Empfangsvorgang, einen über die Hauptleistung Phaupt und die erste Hilfsenergie Ehilf1 hinausgehenden Energiebedarf benötigt, dem Funkmodul 7 eine zweite Hilfsenergie Ehilf2 zur Verfügung stellt. Hierbei ist das Elektronikmodul 6 derartig ausgebildet, dass die Batterie 9 dem Funkmodul 7 die zweite Hilfsenergie Philf2 ausschließlich dann zur Verfügung stellt, wenn die Hauptleistung Phaupt und die erste Hilfsenergie Ehilf1 nicht zur Energieversorgung der zumindest einen Komponente 7 ausreichen. Dies kann bspw. dadurch realisiert werden, dass die Batterie 9 über einen Regler 11, der eine Batteriespannung UBatterie auf einen kleineren Wert als die Spannung am Ausgang der Wandlerschaltung 10b regelt, mit dem Ausgang der Wandlerschaltung 10b verbunden ist, sodass die Batterie 9 die zweite Hilfsenergie Ehilf2 nur dann zur Verfügung stellt, wenn aufgrund eines erhöhten Energiebedarfs des Funkmoduls die Spannung U am Ausgang der Wandlerschaltung 10b abfällt. Dadurch, dass die Spannung für das Funkmodul auf einen höheren Wert als die Batteriespannung nach dem Regler UBatterie eingestellt ist, findet bei einem Abfall der Ausgangsspannung U eine automatische Unterstützung der Energieversorgung des Funkmoduls durch die Batterie statt. Ist die Wandlerschaltung 10 Teil der Feldgeräteelektronik 4, so werden die in diesem Absatz in Bezug auf den Ausgang der Wandlerschaltung 10b genannten Merkmale auf die interne Schnittstelle 5 bezogen.
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Um einen ungewollten Stromfluss in Richtung der Batterie 9 zu verhindern, kann ferner vorgesehen sein, dass ein Sperrelement 12, bspw. eine Diode, zwischen den Regler 11 und dem Ausgang der Wandlerschaltung 10b eingebracht ist. Alternativ kann das Sperrelement 12 auch als ein integraler Bestandteil des Reglers 11 ausgebildet sein.
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Durch die erfindungsgemäße Beschaltung des Funkmoduls ist es möglich, Energiespitzen aufgrund eines kurzzeitig bzw. zeitweise erhöhten Energiebedarfs abzufangen. Hierbei wird die Hilfsenergie der Batterie Ehilf 2 nur dann verwendet, wenn intern mehr Energie benötigt wird als durch die Zweidrahtleitung und der Kapazität zur Verfügung steht bzw. gestellt werden kann, sodass keine dauerhafte Belastung der Batterie erfolgt.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feldgeräts 1 abgebildet.
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Es handelt sich hierbei um ein Feldgerät 1 zur Bestimmung des Grenzstands eines Mediums M in einem Behälter oder einer Rohrleitung. Das hier dargestellte Feldgerät 1 zur Grenzstandsmessung umfasst ein Sensorelement 14 welches auf einem vibronischen Messprinzip beruhend den Grenzstand bzw. Füllstand des Mediums M im Behälter oder in der Rohrleitung ermittelt. Dass Feldgerät 1 weist ein in den Behälter ragendes Sensorelement 14 mit einem Sensorgehäuse und ein außerhalb des Behälters befindliches Feldgerätegehäuse 13 auf, in welchem sich die Feldgeräteelektronik 4, die Funkeinheit 7 und die Batterie 9 19 befinden. Das Feldgerät 1 ist mittels einem an der Fügestelle des Sensorgehäuses und des Feldgerätegehäuses 13 vorgesehenen Gewindes an einem Behälter oder einer Rohrleitung befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das photovoltaische Modul 3 in das der Sonnenstrahlung ausgesetzte Feldgerätegehäuse integriert.
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Das photovoltaische Modul
3 kann als eine Beschichtung
3 in einer oder mehreren Lagen aufgebracht sein. Das Aufbringen der Schichten erfolgt mit dem Fachmann bekannten Methoden der Dünnfilmtechnik bzw. Solarzellenherstellung und wird hier nicht näher beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen ist beispielsweise in der Schrift
WO 2009/033214 A1 beschrieben. Insbesondere handelt es sich bei der zumindest einen in dem photovoltaische Modul
3 enthaltenen Solarzelle um eine transparente Solarzelle, welche beispielsweise aus der
WO 2014/055549 A2 bekannt.
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Des Weiteren kann das photovoltaische Modul 3 in das Schauglas über der Anzeige-/Bedieneinheit, welche ein Display umfasst, oder in diese selbst integriert sein. Dadurch, dass die Solarzelle transparent ist, ist eine Sicht auf die Anzeige der Anzeige-/Bedieneinheit 10 ermöglicht. Das photovoltaische Modul 3 kann beispielsweise auch als Folie direkt auf die Außenfläche Feldgerätegehäuses 13 aufgebracht werden, beispielsweise mittels Lackierens.
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Besteht das Feldgerätegehäuse 13 aus einem Verbundstoff mehrerer Schichten, so kann das photovoltaische Modul 3 direkt in den Schichtenverbundwerkstoff bzw. die Laminate aus den verschiedenen Schichten integriert werden. Beim Schichtenverbundwerkstoff werden zumindest zwei oder mehreren flächigen Schichten aus den gleichen oder unterschiedlichen Materialien miteinander verklebt. Wird ein photovoltaisches Modul 3 in eine Gehäusewand 8 des Feldgerätegehäuses 13 in den Verbundwerkstoff eingeklebt, so wird eine zumindest teilweise transparente Schicht zur Abdeckung der aktiven Seite des photovoltaische Moduls 3 verwendet, damit das einstrahlende Licht zur Solarzelle gelangen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldgerät der Automatisierungstechnik
- 2
- Anschlussklemme
- 3
- Zweidrahtleitung
- 4
- Feldgeräteelektronik
- 5
- Interne Schnittstelle
- 6
- Elektronikmodul
- 7
- Elektronische Komponente, insbesondere Funkeinheit
- 8
- Kapazität
- 8a
- Erste Elektrode
- 8b
- Zweite Elektrode
- 9
- Batterie
- 10
- Wandlerschaltung
- 10a
- Eingang der Wandlerschaltung
- 10b
- Ausgang der Wandlerschaltung
- 11
- Regler
- 12
- Sperrelement
- 13
- Feldgerätegehäuse
- 14
- Sensoreinheit
- Ehilf1
- Erste Hilfsenergie, die durch die Kapazität bereitgestellt wird
- Ehilf2
- Zweite Hilfsenergie, die durch die Batterie bereitgestellt wird
- I
- Strom, der durch die Zweidrahtleitung dem Feldgerät zugeführt wird
- Imax
- Maximaler interner Strom, der zur Speisung des Elektronikmoduls zur Verfügung steht
- M
- Medium
- U
- Ausgangsspannung an der Strombegrenzungsschaltung
- Uintern
- Spannung an der internen Schnittstelle
- UBatterie
- Spannung die an der Batterie oder ggfl. zwischen Regler und Sperrelement anliegt
- Pmax
- maximale Betriebsleistung, die durch die Zweidrahtleitung dem Feldgerät zur Verfügung gestellt wird
- Phaupt
- Hauptleistung die über die interne Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/055549 A2 [0015, 0041]
- WO 2009/033214 A1 [0041]
