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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Deckel für ein solches Feldgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Aus dem Stand der Technik sind Feldgeräte mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Elektronikeinheit und einem Deckel bekannt, wobei diese häufig in der Automatisierungstechnik zum Einsatz kommen. Solche Feldgeräte weisen häufig Anzeige- und/oder Bedieneinrichtungen auf, die mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden und mit dieser in dem Gehäuse angeordnet sind. Häufig sind die Anzeige- und/oder Bedieneinrichtungen so in dem Gehäuse angeordnet, dass Sie durch ein Sichtfenster, das in dem Deckel des Gehäuses ausgebildet ist, abgelesen werden können. Eine Bedienung, d.h. insbesondere eine manuelle Eingabe ist ohne abnehmen des Deckels nur mit Hilfsmitteln, bspw. mittels Magnetstiften oder über mittels einer Funkschnittstelle verbundene externe Bedieneinheiten möglich. Häufig wird dies als Nachteil empfunden, da z.B. in einer explosionsgefährdeten Umgebung der Deckel des Feldgerätes nicht ohne eine vollständige Deaktivierung des Feldgerätes abgenommen werden kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feldgerät derart weiterzubilden, dass ohne Abnehmen des Deckels eine Bedienung ermöglicht wird. Ferner ist es eine Aufgabe, einen Deckel für ein Feldgerät zur Verfügung zu stellen, der eine solche Bedienung auch für Bestandsgeräte ermöglicht.
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Diese Aufgaben werden durch ein Feldgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einen Deckel für ein Feldgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Elektronikeinheit und einem Deckel, zeichnet sich dadurch aus, dass die Anzeige- und/oder Bedienelemente in den Deckel integriert sind.
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Integriert bedeutet im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung, dass die Anzeige und/oder Bedienmittel integral mit dem Deckel ausgebildet sind, d.h., dass das Anzeige- und/oder Bedienmittel und der Deckel während des Produktionsprozesses zu einem Bauteil gefertigt werden, welches nicht zerstörungsfrei in seine Einzelteile, Anzeige- und/oder Bedienmittel und Deckel, demontiert werden kann. Das bedeutet insbesondere, dass es nicht möglich ist, die Anzeige- und/oder Bedienmittel und den Deckel zerstörungsfrei voneinander zu trennen.
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Anzeige- und/oder Bedienmittel sind im Sinne der vorliegenden Anmeldung alle möglichen Arten von Eingabegeräten, wie z.B. Taster, Druckschalter, kapazitive Bedienelemente, insbesondere kapazitive Schalter und kapazitive Felder, optische Eingabemittel, usw. und alle möglichen Arten von Anzeigegeräten, wie z.B. Displays, LCD-Displays, OLED-Displays, Leuchtmittel, Leuchtbänder, LEDs, OLEDs, AMOLED-Anzeigen, TFT-Anzeigen, elektrophoretische Anzeigen, 7-Segment-Anzeigen und dergleichen.
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Ein Deckel im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein das Gehäuse des Radarfüllstandmessgeräts gemäß einer vorgegebenen Schutzklasse abschließendes und abdichtendes Element. Insbesondere sind lediglich in das Gehäuse eingesetzte, dieses aber nicht abdichtende Anzeige- und Bedienelemente nicht als Deckel im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen.
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Die Anzeige- und/oder Bedienmittel brauchen damit nicht als separates Bauelement in dem Gehäuse montiert zu sein, sondern können in einer Gehäusewand integriert sein. Dadurch kann das Gehäuse kompakter dimensioniert werden. Die Produktion wird aufgrund der geringeren Anzahl an Einzelteilen des Feldgeräts kostengünstiger gestaltet. Gleichzeitig kann mit dieser Ausgestaltung auch eine Produktion in hoher Stückzahl realisiert werden und eine Nachrüstbarkeit für Gehäuse erreicht werden, die keinen Platz für im Gehäuse angeordnete Anzeige- und/oder Bedienmittel aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Feldgeräts sind die Anzeige- und/oder Bedienelemente mit der Elektronikeinheit des Feldgeräts zur Datenübertragung verbindbar. Verbindbar in diesem Sinne bedeutet, dass eine Verbindung zur Übertragung von Daten, sei es leitungsgebunden oder kabellos, beispielsweise über Funk oder optische Datenübermittlung ermöglicht wird. Bei einer leitungsgebundenen Verbindung der Anzeige- und/oder Bedienelemente mit der Elektronikeinheit kann über die vorgesehenen Leitungen, bspw. Kabel oder gedruckte Leiterbahnen gleichzeitig zu einer Datenübermittlung auch eine Energieversorgung der Anzeige- und/oder Bedienelemente erfolgen. Bei einer kabellosen Verbindung der Anzeige- und/oder Bedienelemente mit der Elektronikeinheit, bspw. über eine Funkschnittstelle kann eine besonders einfache Nachrüstung erfolgen. Es besteht auch hier die Möglichkeit, Energie kabellos, bspw. über eine induktive Kopplung von der Elektronikeinheit zu dem Deckel mit den Anzeige- und/oder Bedienelementen zu übertragen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Deckel zur Energieversorgung der integrierten Anzeige- und/oder Bedienelemente einen Energiespeicher, insbesondere eine Batterie oder einen Speicherkondensator und/oder eine Energy-Harvesting-Einrichtung, insbesondere Solarzellen aufweist. Durch eine eigene Energieversorgung wird eine besonders einfache Nachrüstbarkeit erreicht. Weist das Elektronikmodul bspw. bereits eine Funkschnittstelle auf, so kann durch Nachrüsten eines entsprechenden Deckels ein deutlicher Gewinn an Bedienkomfort erreicht werden.
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Bevorzugt ist die Energy-Harvesting-Einrichtung, insbesondere die Solarzellen, in den Deckel integriert. Durch eine entsprechende Integration gemäß der obigen Definition wird der Deckel mit den Anzeige- und/oder Bedienelementen zu einer autarken Einheit weitergebildet und die Nachrüstbarkeit weiter vereinfacht. Zusätzlich wird durch die energieautarke Einrichtung der Einsatzbereich des elektronischen Geräts massiv erweitert, da keine stationäre Energieversorgung notwendig ist.
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Vorzugsweise sind sämtliche vorgenannten Komponenten in den Deckel eingespritzt und dadurch in diesen integriert. In den Deckel eingespritzt bedeutet in diesem Sinne, dass die Elemente, die eingespritzt sind, in das Material, beispielsweise ein Polymer oder auch jede andere Art von Werkstoff wie beispielsweise ein Glas oder ein Metall, des Deckels eingebettet wurden. Die Produktion kann allgemein mit formgebenden Prozessen, insbesondere nach dem Herstellungsverfahren Injection Moulded Structural Electronics (IMSE) erfolgen. Hierfür können Komponenten der Anzeige- und/oder Bedienmittel auf eine Kunststoffbasis aufgebracht werden. Anschließend kann die Kunststoffbasis mittels eines Spritzgussverfahrens mit einer Kunststoffmatrix ummantelt werden, wobei die Anzeige und/oder Bedienelemente weiterhin zugänglich und funktionstauglich, also insbesondere ablesbar bzw. bedienbar bleiben.
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Ein erfindungsgemäßer Deckel für ein Feldgerät mit einem Gehäuse, wobei das Feldgerät eine in dem Gehäuse angeordnete Elektronikeinheit mit einer Schnittstelle zu Anzeige- und/oder Bedienmitteln aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Anzeige- und/oder Bedienelemente in den Deckel integriert sind.
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Der Deckel weist vorzugsweise eine Funkschnittstelle auf, die geeignet ausgebildet ist, mit einer Elektronikeinheit des Feldgeräts zu kommunizieren. Zusätzlich kann der Deckel eine Funkschnittstelle aufweisen, die mit externen/weiteren Geräten, wie z.B. Smartphones, Laptops oder Tablet-Computern kommunizieren kann.
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Der Deckel kann einen Energiespeicher und/oder ein Engergy-Harvesting-Modul zur Versorgung der Anzeige- und/oder Bedienelemente mit Energie aufweisen, sodass ein energieautarkes Modul geschaffen wird.
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Der Deckel kann so ausgestaltet sein, dass die Anzeige- und/oder Bedienelemente in einer Deck- und/oder Mantelfläche des Deckels integriert sind. Auf diese Weise kann eine gute Ablesbarkeit von Anzeigeelementen sowie eine gute Zugänglichkeit der Bedienelemente je nach Anwendungsfall, beispielsweise aus verschiedenen Blickwinkeln auf das Gerät erreicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Deckel und/oder das Gehäuse aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem spritzgussfähigen Kunststoff gefertigt sein. Vorteil hierbei ist, dass die Anzeige- und/oder Bedienelemente mittels eines Druckverfahrens und eines Spritzgießverfahrens direkt in den Kunststoff eingearbeitet werden kann. Beispielsweise kann der Kunststoff aus Polyamid (PA) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) bestehen. Beide Materialien bieten gute mechanische Eigenschaften. ABS bietet darüber hinaus auch eine hohe Maßgenauigkeit. Ferner können Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), PC-PBT-Blends, d.h. Mischungen aus Polycarbonat und Polybutylenterephthalat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK), Polyoxymethylene (POM) sowie all diese und die vorgenannten Kunststoffe jeweils mit und ohne Faserverstärkung, bspw. durch Glasfasern oder Kohlefasern verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Radarfüllstandmessgerät mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Deckels mit in eine Deckfläche des Deckels integrierten Anzeige- und Bedienelementen,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Deckels mit in einer Seitenwandung des Deckels integrierten Anzeige- und Bedienelementen,
- 3 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Deckels mit in die Seitenwandung und die Deckfläche integrierten Anzeige- und Bedienelementen,
- 4a) einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Deckels mit einem in die Seitenwandung des Deckels integrierten kapazitiven Bedienfeld und
- 4b) einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 4a).
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Soweit nicht anders angegeben bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher Funktion.
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1 zeigt ein Feldgerät 1, das vorliegend als Radarfüllstandmessgerät ausgebildet ist.
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Das Radarfüllstandmessgerät 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 3 mit einem Deckel 7 auf, wobei in dem Gehäuse 3 - vorliegend nicht dargestellt - einer Elektronikeinheit 5 zur Signalverarbeitung, Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit sowie zur Energieversorgung der verbauten Komponenten vorgesehen ist.
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Das Radarfüllstandmessgerät 1 ist über einen als Flansch 31 ausgebildeten Prozessanschluss mit einer Prozessumgebung verbindbar, sodass eine Hornantenne 32 des Radarfüllstandmessgeräts 1 in einem Behälter, mit einem Medium, dessen Füllstand gemessen werden soll, angeordnet werden kann.
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Der Deckel 7 des Radarfüllstandmessgeräts 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel topfförmig, d. h. mit einer kreisrunden Deckfläche 70 sowie einer am Umfang der Deckfläche 70 umlaufenden Seitenwandung 71 ausgebildet. In dem Deckel 7 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel verschiedene Anzeige- und Bedienelementen 9 integriert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind in den Deckel 7 LEDs 90 und eine 7-Segment-Anzeige 91 als Anzeigeelemente sowie kapazitive Taster 92 als Bedienelemente integriert.
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Sowohl die Anzeige- als auch die Bedienelemente 9 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Injection Moulded Structural Electronics (IMSE) ausgebildet. Die einzelnen Anzeige- und Bedienelemente 9 sind hierfür auf eine Kunststoffbasis aufgebracht und werden beim Spritzgießen des Deckels 7 in das Material des Deckels 7 eingebettet und so integral mit dem Deckel 7 ausgebildet.
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Die Anzeige- und Bedienelemente 9 sind dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass die Anzeigeelement 9 von außen ablesbar und die Bedienelemente 9 von außen, d. h. von der Oberfläche des Deckels 7 her bedienbar sind.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind amtliche Anzeige- und Bedienelemente 9 in die Deckfläche 70 des Deckels 7 integriert.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Deckels 7 mit in der Seitenwandung 71 des Deckels 7 integrierten Anzeige- und Bedienelementen 9.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in die Seitenwandung 71 ein Band aus einer Vielzahl von LEDs 90 als Anzeigeelemente 9 sowie unter den LEDs 90 angeordnete kapazitive Taster 92 als Bedienelemente 9 integriert. Die LEDs 90 können beispielsweise in Art einer Balkenanzeige den Füllstand eines in dem Behälter befindlichen Mediums optisches signalisieren.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Feldgerät 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Deckels 7 mit in der Seitenwandung 71 und der Deckfläche 70 angeordneten Anzeige- und Bedienelementen 9.
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In der Darstellung der 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Deckel 7 über ein Gewinde 72, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Innengewinde ausgebildet ist, in ein zweites Gewinde, dass an dem Gehäuse 3 des Feldgerätes 1 ausgebildet ist, eingreift und so mit diesem verschraubt werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl in der Deckfläche 70 als auch der Seitenwandung 71 des Deckels 7 Anzeige- und Bedienelemente 9 angeordnet.
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In der in 3 gezeigten Schnittdarstellung sind drei kapazitive Taster 92 zu erkennen, von denen einer in der Seitenwandung 71 und zwei in der Deckfläche 70 angeordnet sind. Des Weiteren sind als Anzeigeelemente 9 zwei 7-SegmentAnzeigen 91 sowie eine Mehrzahl von LEDs 90 zu erkennen. Die LEDs 90 sind sowohl in der Deckfläche 70 als auch in der Seitenwandung 71 angeordnet und können einen Status des Feldgerätes 1 beispielsweise gemäß dem NAMUR-Standard optisch ausgeben.
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In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch die in dem Gehäuse 3 angeordnete Elektronikeinheit 5 gezeigt. Die Elektronikeinheit 5 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine elektrische Verbindung 74, die vorliegend als leitungsgebundene Verbindung ausgebildet ist, mit dem Deckel 7 und den im Deckel 7 angeordneten Anzeige- und Bedienelementen 9 verbunden.
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Alternativ zu einer leitungsgebundenen Verbindung von Deckel 7 und Elektronikeinheit 5 ist auch eine funkbasierte Verbindung, beispielsweise nach dem Bluetooth low energy Standard oder gemäß einem anderen Nahbereich-Funkstandard denkbar. In diesem Fall kann in dem Deckel 7 zusätzlich eine Energieversorgung für die Anzeige- und Bedienelemente 9 angeordnet sein. Alternativ ist auch eine kabellose Energieübertragung, beispielsweise über eine induktive Kopplung zwischen der Elektronikeinheit 5 und dem Deckel 7 denkbar.
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4a) zeigt einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Deckels 7 mit einem in die Seitenwandung 71 des Deckels integrierten kapazitiven Bedienfeld 93, das eine stufenlose Bedienung nach Art eines Schiebe- bzw.
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Drehschalters ermöglicht. Das kapazitive Feld 93 ist, wie 4a) entnommen werden kann in die Seitenwandung 71 des Deckels 7 integriert und, wie aus 4b) hervorgeht, umlaufend ausgestaltet.
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Das in 4 gezeigte kapazitive Eingabefeld 93 kann verständlich verschiedenen Anzeigeelementen 9 kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldgerät
- 3
- Gehäuse
- 5
- Elektronikeinheit
- 7
- Deckel
- 9
- Anzeige- und/oder Bedienelement
- 31
- Flansch
- 32
- Hornantenne
- 70
- Deckfläche
- 71
- Seitenwandung
- 72
- Gewinde
- 74
- elektrische Verbindung
- 90
- LEDs
- 91
- 7-Segment-Anzeige
- 92
- kapazitive Taster
- 93
- kapazitives Feld
