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Die Erfindung betrifft eine Transmittereinheit und eine Messanordnung.
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Zur Messung von physikalischen oder chemischen Messgrößen in der Prozessindustrie oder im Labor, insbesondere zu Zwecken der Flüssigkeitsanalyse, werden Sensoren eingesetzt, die Messsignale einer oder mehrerer Messgrößen erzeugen und ausgeben. Zur Verarbeitung und/oder Weiterleitung der von einem Sensor erzeugten Messsignale, z.B. an eine übergeordnete Einheit zur Anzeige und/oder weiteren Messwertverarbeitung, wird der Sensor oftmals an eine Transmittereinheit angeschlossen, die dazu eingerichtet ist, Messsignale des Sensors weiterzuleiten und gegebenenfalls zuvor aufzubereiten oder zu verarbeiten, z.B. um aus dem Messsignal ein von der übergeordneten Einheit verarbeitbares Signal zu erzeugen. Die Transmittereinheit kann auch eine eigene Anzeige für Sensordaten besitzen, z.B. ein Display.
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In vielen Fällen werden Sensoren, insbesondere Analyse-Sensoren wie Leitfähigkeitssensoren, elektrochemische pH-Sensoren, ionenselektive Elektroden, amperometrische Sensoren, Trübungssensoren, optochemische Sensoren und fotometrische Sensoren, über ein Kabel an einen Transmitter angeschlossen. Die Verbindung von Kabel zu Sensor kann über eine Steckverbindung, z.B. eine galvanisch entkoppelte Steckverbindung, erfolgen. Als galvanisch entkoppelte Steckverbindung kommt beispielsweise eine Steckverbindung mit induktiver Kopplung der Primär- und Sekundärseite in Frage. Über diese können kontaktlos elektrische Signale übertragen werden.
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Es gibt aber Anwendungen, bei denen eine Verwendung eines Kabels nachteilig ist, z.B. wenn ein Sensor abwechselnd an mehreren Orten in einer Anlage oder im Rahmen der Umweltanalytik an vielen räumlich voneinander getrennten Messorten nacheinander eingesetzt werden soll, oder auch in Laboranwendungen. Für solche Fälle ist ein mobiles, d.h. leicht transportables, und kompaktes Gerät wünschenswert.
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Aus
DE 10 2017 128741 A1 ist eine kompakte Transmittereinheit, dort als Sensoranschlusselement bezeichnet, bekannt. Die Transmittereinheit weist folgende Komponenten auf: einen Energiespeicher, eine erste Datenverarbeitungseinheit, welcher ein erster Speicher zugeordnet ist, zum Verarbeiten von Daten und Ansteuern eines Drahtlosmoduls, das erste Drahtlosmodul zum Übertragen/Empfangen von Daten an/von ein/einem Anschlussgerät, und eine erste induktive Schnittstelle zum Übertragen von Energie aus dem Energiespeicher an den Sensor und zum Übertragen/Empfangen von Daten an den/vom Sensor. Die Kommunikation von Daten, z.B. Messdaten vom Sensor zum Sensoranschlusselement findet somit über die induktive Schnittstelle statt. Die Kommunikation der Transmittereinheit mit dem als übergeordnete Einheit dienenden Anschlussgerät erfolgt mittels des Drahtlosmoduls.
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In der Praxis tritt auch der Fall auf, dass ein und dieselbe übergeordnete Einheit abwechselnd oder gleichzeitig mit mehr als einem Sensor oder mit mehr als einer Transmittereinheit kommuniziert. Hier kann sich einem Anwender das Problem stellen, die auf einer Anzeige einer übergeordneten Einheit dargestellten Daten jeweils dem richtigen Sensor bzw. der richtigen Transmittereinheit zuzuordnen. Bei einer kabelgebundenen Kommunikation der übergeordneten Einheit mit den Sensoren werden in diesem Fall z.B. farbige Clips verwendet, die bei Inbetriebnahme an dem jeweiligen Kabel in der Nähe der Transmittereinheit angebracht werden. Bei der Inbetriebnahme muss der Anwender an der übergeordneten Einheit außerdem eingeben, welche Clip-Farbe zu dem entsprechenden Empfangskanal, über den die übergeordnete Einheit die Daten von der mit dem Clip gekennzeichneten Transmittereinheit erhält, gehört. Dieses Vorgehen ist unkomfortabel und fehleranfällig. Bei einer kabellosen Kommunikation zwischen der übergeordneten Einheit und den Transmittereinheiten ist dieses Vorgehen nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Transmittereinheit und eine Messanordnung mit mehreren Transmittereinheiten anzugeben, die über eine Funkverbindung („drahtlos“) mit einer übergeordneten Einheit kommunizieren, und die eine sichere Zuordnung von auf der übergeordneten Einheit angezeigten Daten zu der jeweiligen Transmittereinheit erlaubt, zu der die angezeigten Daten gehören.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Transmittereinheit gemäß Anspruch 1 und die Messanordnung gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Transmittereinheit umfasst:
- ein Gehäuse;
- eine in dem Gehäuse angeordnete Transmitterelektronik;
mindestens ein erstes Anschlusselement, das dazu geeignet ist, mit einem Sensor mechanisch verbunden zu werden, derart, dass der mit dem ersten Anschlusselement verbundene Sensor über das erste Anschlusselement Energie und/oder Daten von der Transmitterelektronik empfangen kann und über das erste Anschlusselement Daten an die Transmitterelektronik übertragen kann; und ein mit der Transmitterelektronik zur Übertragung von Daten verbundenes Drahtlosmodul zum Übertragen und Empfangen von Daten per Funk;
wobei die Transmittereinheit eine Leuchte, insbesondere eine mehrfarbige LED oder eine RGB-LED, aufweist, die mittels der Transmitterelektronik zum Aussenden von sichtbarem Licht unterschiedlicher Farben steuerbar ist, wobei die Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, eine Farbe des von der Leuchte ausgesendeten Lichts abhängig von einer in der Transmittereinheit gespeicherten Identifikationsinformation einzustellen.
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Die Leuchte kann, wie eine RGB-LED, mehrere Lichtquellen umfassen, die jeweils Licht unterschiedlicher Farben aussenden, wobei das Licht mehrerer der Lichtquellen zur Erzeugung von Licht weiterer Farben additiv gemischt werden kann.
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Die Farbe der Leuchte kann somit individuell für die Transmittereinheit eingestellt werden. Für mehrere gleichzeitig verwendete Transmittereinheiten besteht somit die Möglichkeit, die Farben des von den Leuchten unterschiedlicher Transmittereinheiten ausgesendeten Lichts verschieden zu wählen, so dass die Transmittereinheiten visuell voneinander unterscheidbar sind. Die Identifikationsinformation repräsentiert die jeweilige Farbe und kann daher einer übergeordneten Einheit zur Verfügung stehen, um auch in einer Anzeige- und Eingabemaske einer Softwareapplikation der übergeordneten Einheit Daten der jeweiligen Transmittereinheit individuell mit der durch die Identifikationsinformation repräsentierten Farbe zu markieren. Dies erlaubt einem Anwender eine einfache und sichere Zuordnung einer Transmittereinheit zu den von der übergeordneten Einheit angezeigten Daten.
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Die Transmitterelektronik kann eine Recheneinheit, z.B. eine CPU oder einen Mikrocontroller aufweisen, die über einen Datenspeicher verfügt. Sie kann zusätzliche Datenspeicher aufweisen, auf die der Mikrocontroller zugreifen kann. Die Transmitterelektronik hat außerdem Zugriff auf Computerprogramme, die von der Recheneinheit ausführbar sind, um die hier und im Folgenden beschriebenen Funktionen zu realisieren. Die Transmitterelektronik ist insbesondere dazu eingerichtet, von einem Sensor über das erste Anschlusselement empfangene Daten zu verarbeiten, z.B. aus den Daten Messwerte zu ermitteln, Mittelwerte zu bilden, Glättungen oder Verstärkungen durchzuführen, oder die empfangenen Daten in ein anderes Datenformat zu wandeln oder auf ein bestimmtes Kommunikationssystem oder -protokoll anzupassen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Transmitterelement einen in dem Gehäuse angeordneten Energiespeicher auf, z.B. eine aufladbare Batterie. Diese Batterie kann kabelgebunden oder drahtlos aufladbar sein, z.B. mittels der Ladetechnik „Qi“. Der Energiespeicher kann auch ein Lithiumionenakku sein.
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Das Drahtlosmodul kann als Bluetooth-, WLAN- und/oder Infrarotmodul ausgestaltet sein. Vorteilhaft kann es ein Bluetoothmodul mit dem Protokollstapel Low Energy sein. In einer Ausgestaltung ist das Drahtlosmodul als Mobilfunkmodul, insbesondere nach einem der Mobilfunkstandards GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, LTE oder 5G, ausgestaltet.
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Die Leuchte kann in einer Wandung des Gehäuses der Transmittereinheit angeordnet sein.
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Weiter kann die Transmittereinheit ein zweites Anschlusselement, das mit einem komplementären Anschlusselement eines Kabels verbindbar ist, und eine das zweite Anschlusselement abdeckende, lösbar mit dem Gehäuse der Transmittereinheit verbundene Kappe aufweisen, die aus einem für sichtbares Licht transparenten oder semitransparenten Material ausgestaltet ist,
wobei die Leuchte in einem unterhalb der Kappe angeordneten Bereich der Transmittereinheit angeordnet ist. Unter einem semitransparenten Material versteht man ein teildurchlässiges Material. Das semitransparente Material kann eine Vielzahl von Streuzentren aufweisen, an denen sichtbares Licht gestreut wird, so dass das Material trüb erscheint. Durch die Streuung des von der Leuchte durch die Kappe gestrahlten Lichts ist die Farbe leichter visuell zu identifizieren.
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Die Transmittereinheit kann außerdem ein Anzeigeelement und mindestens ein Eingabeelement umfassen. Die Transmitterelektronik kann dazu eingerichtet sein, anhand eines über das Eingabeelement eingegebenen Auswahlsignals die Identifikationsinformation zu erzeugen und über das Drahtlosmodul an eine übergeordnete Einheit zu senden. Auf diese Weise kann die Transmittereinheit einer mit ihr gekoppelten übergeordneten Einheit „mitteilen“, welche Farbe zu ihrer visuellen Identifizierung mittels der Leuchte verwendet wird.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, die Identifikationsinformation von einer übergeordneten Einheit per Funk über das Drahtlosmodul zu empfangen und in einem Speicher der Transmitterelektronik zu speichern. Auf diese Weise kann die übergeordnete Einheit der Transmittereinheit eine Farbe zur visuellen Kennzeichnung der Transmittereinheit mittels der Leuchte zuteilen.
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Die erfindungsgemäße Messanordnung umfasst: eine erste Transmittereinheit mit
- einem ersten Gehäuse und einer in dem ersten Gehäuse angeordneten ersten Transmitterelektronik,
- mindestens einem ersten Anschlusselement, das dazu geeignet ist, mit einem ersten Sensor verbunden zu werden, derart, dass der mit dem ersten Anschlusselement verbundene erste Sensor über das erste Anschlusselement Energie und/oder Daten von der ersten Transmitterelektronik empfangen kann und über das erste Anschlusselement Daten an die erste Transmitterelektronik übertragen kann, und
- mit einem mit der ersten Transmitterelektronik zur Übertragung von Daten verbundenen ersten Drahtlosmodul zum Übertragen und Empfangen von Daten per Funk;
eine zweite Transmittereinheit mit
- einem zweiten Gehäuse und einer in dem zweiten Gehäuse angeordneten zweiten Transmitterelektronik,
- mindestens einem zweiten Anschlusselement, das dazu geeignet ist, mit einem zweiten Sensor mechanisch verbunden zu werden, derart, dass der mit dem zweiten Anschlusselement verbundene zweite Sensor über das zweite Anschlusselement Energie und/oder Daten von der zweiten Transmitterelektronik empfangen kann und über das zweite Anschlusselement Daten an die zweite Transmitterelektronik übertragen kann, und
- mit einem mit der zweiten Transmitterelektronik zur Übertragung von Daten verbundenen zweiten Drahtlosmodul zum Übertragen und Empfangen von Daten per Funk; und
eine übergeordnete Einheit, die dazu eingerichtet ist, Funksignale des ersten Drahtlosmoduls und des zweiten Drahtlosmoduls zu empfangen und zu verarbeiten und Funksignale an das erste Drahtlosmodul und das zweite Drahtlosmodul zu senden,
wobei die erste Transmittereinheit eine erste Leuchte, insbesondere eine mehrfarbige LED oder eine RGB LED, aufweist, die mittels der ersten Transmitterelektronik zum Aussenden von sichtbarem Licht unterschiedlicher Farben steuerbar ist, wobei die erste Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, eine erste Farbe des von der ersten Leuchte ausgesendeten Lichts abhängig von einer in der ersten Transmittereinheit gespeicherten ersten Identifikationsinformation einzustellen, und
und wobei die zweite Transmittereinheit eine zweite Leuchte, insbesondere eine mehrfarbige LED oder eine RGB LED, aufweist, die mittels der zweiten Transmitterelektronik zum Aussenden von sichtbarem Licht unterschiedlicher Farben steuerbar ist, wobei die zweite Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Farbe verschiedene zweite Farbe des von der zweiten Leuchte ausgesendeten Lichts abhängig von einer in der zweiten Transmittereinheit gespeicherten zweiten Identifikationsinformation einzustellen.
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Die erste und zweite Transmittereinheiten können ausgestaltet sein, wie die weiter oben beschriebene Transmittereinheit. Die Identifikationsinformationen können in einem Speicher der Transmitterelektroniken gespeichert sein. Die übergeordnete Einheit kann eine zur Anzeige- und/oder Eingabe ausgestaltete Einheit sein. Die übergeordnete Einheit kann ein Smartphone, ein Laptop und/oder ein Tablet, ein, insbesondere tragbarer, Computer, eine Datenbrille, eine Drohne oder ein für die Prozessautomatisierung spezifisches mobiles Endgerät, das nach einem drahtlosen Protokoll der Prozessautomatisierung kommuniziert, sein.
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Die Funkverbindung/Funksignale können Signale nach einem Kommunikationsstandard wie Bluetooth, ZigBee, WLAN, GSM, LTE, UMTS, oder 5G sein.
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Die Messanordnung kann weiter umfassen:
- einen ersten Sensor, der mit der ersten Transmittereinheit über das erste Anschlusselement lösbar verbunden ist, derart, dass der erste Sensor über das erste Anschlusselement Energie und/oder Daten von der ersten Transmitterelektronik empfangen kann und über das erste Anschlusselement Daten an die erste Transmitterelektronik übertragen kann;
- einen zweiten Sensor, der mit der zweiten Transmittereinheit über das zweite Anschlusselement lösbar verbunden ist, derart, dass der zweite Sensor über das zweite Anschlusselement Energie und/oder Daten von der zweiten Transmitterelektronik empfangen kann und über das zweite Anschlusselement Daten an die zweite Transmitterelektronik übertragen kann.
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Der erste Sensor kann ein zu dem ersten Anschlusselement komplementäres Anschlusselement aufweisen, z.B. können die Anschlusselemente zusammen eine, insbesondere induktiv koppelnde, Steckverbindung bilden. Gleichermaßen kann der zweite Sensor ein zu dem zweiten Anschlusselement komplementäres Anschlusselement aufweisen, z.B. können die Anschlusselemente zusammen eine, insbesondere induktiv koppelnde, Steckverbindung bilden.
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Der erste und der zweite Sensor können jeweils ein elektrochemischer Sensor, z.B. ein potentiometrischer oder amperometrischer Sensor, z.B. zur pH-Messung, zur Messung des Redoxpotentials einer Lösung, zur Messung eines gelösten Gases, oder zur Messung von lonenaktivitäten, oder ein optischer oder optochemischer Sensor, z.B. zur Messung von in Flüssigkeiten gelösten (Gas-)Molekülen oder Ionen oder sonstigen Verbindungen, ein auf Streulichtmessung basierender Sensor, z.B. ein Trübungssensor oder eine spektroskopische Raman-Sonde, oder ein Leitfähigkeitssensor sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung kann die übergeordnete Einheit dazu eingerichtet sein, ein die erste Identifikationsinformation beinhaltendes erstes Auswahlsignal an die erste Transmittereinheit zu senden, wobei das erste Drahtlosmodul dazu eingerichtet ist, das erste Auswahlsignal zu empfangen und an die erste Transmitterelektronik auszugeben, und wobei die erste Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, das erste Auswahlsignal zu verarbeiten und die erste Identifikationsinformation zu speichern, um die erste Farbe einzustellen.
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Weiter kann die übergeordnete Einheit dazu eingerichtet sein, ein die zweite Identifikationsinformation beinhaltendes zweites Auswahlsignal an die zweite Transmittereinheit zu senden, wobei das zweite Drahtlosmodul dazu eingerichtet ist, das zweite Auswahlsignal zu empfangen und an die zweite Transmitterelektronik auszugeben, und wobei die zweite Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, das zweite Auswahlsignal zu verarbeiten und die zweite Identifikationsinformation zu speichern, um die zweite Farbe einzustellen.
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Die erste und zweite Farbe sind vorteilhafterweise voneinander verschieden. Die übergeordnete Einheit kann beispielsweise Zugriff auf eine Softwareapplikation haben, die mindestens teilweise in der übergeordneten Einheit und/oder in einer mit der übergeordneten Einheit zur Kommunikation verbundenen Cloud gespeichert oder ausgeführt wird. Die Softwareapplikation kann eine über ein Anzeigemittel der übergeordneten Einheit, z.B. einem Display der übergeordneten Einheit, angezeigte Anzeige- und Eingabemaske bereitstellen, in der für die erste und die zweite Transmittereinheit jeweils spezifische Informationen und von der ersten und der zweiten Transmittereinheit an die übergeordnete Einheit gesendete Messwerte angezeigt werden können. Die Softwareapplikation kann dazu eingerichtet sein, das voranstehend erwähnte erste und zweite Auswahlsignal selbst zu generieren und an die erste bzw. die zweite Transmittereinheit zu senden. Es ist auch möglich, dass ein Anwender über die Anzeige- und Eingabemaske der ersten Transmittereinheit eine erste Farbe zuordnet und der zweiten Transmittereinheit eine von der ersten Farbe verschiedene, zweite Farbe zuordnet. Die Softwareapplikation ist in diesem Fall dazu ausgestaltet, basierend auf den vorgenommenen Zuordnungen das erste und das zweites Auswahlsignal zu generieren und an die erste bzw. die zweite Transmittereinheit zu senden.
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In einer anderen möglichen Ausgestaltung kann die erste Transmittereinheit weiter ein erstes Anzeigeelement und mindestens ein erstes Eingabeelement umfassen, wobei die erste Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, anhand eines über das mindestens eine erste Eingabeelement eingegebenen Auswahlsignals die erste Identifikationsinformation zu erzeugen und über das erste Drahtlosmodul an die übergeordnete Einheit zu senden. Gleichermaßen kann die zweite Transmittereinheit weiter ein zweites Anzeigeelement und mindestens ein zweites Eingabeelement umfassen, wobei die zweite Transmitterelektronik dazu eingerichtet ist, anhand eines über das mindestens eine zweite Eingabeelement eingegebenen Auswahlsignals die zweite Identifikationsinformation zu erzeugen und über das zweite Drahtlosmodul an die übergeordnete Einheit zu senden. In diesem Fall kann ein Anwender mittels des mindestens einen ersten Eingabeelements der ersten Transmittereinheit die zur visuellen Identifizierung der ersten Transmittereinheit dienende erste Farbe des von der ersten Leuchte ausgesendeten Lichts auswählen und mittels des mindestens einen zweiten Eingabeelements der zweiten Transmittereinheit die zur visuellen Identifizierung der zweiten Transmittereinheit dienende zweite Farbe des von der zweiten Leuchte ausgesendeten Lichts auswählen. Die Transmittereinheiten übertragen die die ausgewählten Farben repräsentierenden Identifikationsinformationen über ihre Drahtlosmodule an die übergeordnete Einheit, so dass diese die Identifikationsinformationen speichern kann.
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Die gespeicherten Identifikationsinformationen können zur Kennzeichnung von über die Anzeige- und Eingabemaske der bereits erwähnten Softwareapplikation angezeigten transmittereinheitspezifischen Informationen, z.B. Konfigurationsparametern, und von der jeweiligen Transmittereinheit empfangenen Messwerten dienen.
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Die übergeordnete Einheit kann dazu eingerichtet sein, von dem ersten Drahtlosmodul empfangene Daten der ersten Transmittereinheit zuzuordnen und von dem zweiten Drahtlosmodul empfangene Daten der zweiten Transmittereinheit zuzuordnen. Die übergeordnete Einheit kann mit jeder der Transmittereinheiten eine Verbindung aufbauen. Der Aufbau einer solchen Verbindung kann ein Pairing gemäß einem Bluetooth Protokoll sein. Jede derartig aufgebaute Verbindung der übergeordneten Einheit mit einer Transmittereinheit stellt einen Messkanal der Messanordnung dar. In einem Speicher der übergeordneten Einheit ist zu jedem Messkanal jeweils eine die zum Messkanal gehörige Transmittereinheit identifizierende Geräteidentifikation gespeichert. Dies erlaubt die Zuordnung der über den ersten Messkanal empfangenen Daten zu der ersten Transmittereinheit und die Zuordnung der über den zweiten Messkanal empfangenen Daten zu der zweiten Transmittereinheit. Eine Zuordnung der vom ersten Drahtlosmodul empfangenen Daten zu der ersten Transmittereinheit und eine Zuordnung der vom zweiten Drahtlosmodul empfangenen Daten zu der zweiten Transmittereinheit ist daher anhand der Verbindung bzw. des Messkanals möglich, über die oder den die übergeordnete Einheit die Daten erhält.
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Wie bereits erwähnt, kann die übergeordnete Einheit eine Anzeige aufweisen, und dazu eingerichtet sein, mittels einer Softwareapplikation die von der ersten Transmittereinheit empfangenen Daten anzuzeigen und zusätzlich ein diesen Daten zugeordnetes, die erste Identifikationsinformation repräsentierendes erstes Symbol anzuzeigen, wobei die übergeordnete Einheit weiter dazu eingerichtet ist, mittels der Softwareapplikation die von der zweiten Transmittereinheit empfangenen Daten anzuzeigen und zusätzlich ein diesen Daten zugeordnetes, die zweite Identifikationsinformation repräsentierendes zweites Symbol anzuzeigen. Das erste Symbol kann eine Farbe aufweisen, die im Wesentlichen mit der ersten Farbe des von der ersten Leuchte ausgestrahlten Lichts übereinstimmt. Das zweite Symbol kann eine Farbe aufweisen, die im Wesentlichen mit der zweiten Farbe des von der zweiten Leuchte ausgestrahlten Lichts übereinstimmt.
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Die erste Leuchte kann in einer Wandung des ersten Gehäuses der ersten Transmittereinheit angeordnet sein, und die zweite Leuchte kann in einer Wandung des zweiten Gehäuses der zweiten Transmittereinheit angeordnet sein.
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Die erste Transmittereinheit kann ein weiteres Anschlusselement, das mit einem komplementären Anschlusselement eines Kabels verbindbar ist, und eine das weitere Anschlusselement abdeckende, lösbar mit dem ersten Gehäuse der ersten Transmittereinheit verbundene erste Kappe aufweisen, die aus einem für sichtbares Licht transparenten oder semitransparenten Material ausgestaltet ist, wobei die erste Leuchte in einem unterhalb der ersten Kappe angeordneten Bereich der ersten Transmittereinheit angeordnet ist,
und wobei die zweite Transmittereinheit ein weiteres Anschlusselement, das mit einem komplementären Anschlusselement eines Kabels verbindbar ist, und eine das weitere Anschlusselement abdeckende, lösbar mit dem zweiten Gehäuse der zweiten Transmittereinheit verbundene zweite Kappe aufweist, die aus einem für sichtbares Licht transparenten oder semitransparenten Material ausgestaltet ist, wobei die zweite Leuchte in einem unterhalb der zweiten Kappe angeordneten Bereich der zweiten Transmittereinheit angeordnet ist.
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Der Bereich der ersten oder zweiten Transmittereinheit, in dem die erste Leuchte bzw. die zweite Leuchte angeordnet ist, kann ein Bereich der Gehäusewandung der Transmittereinheiten sein. Z.B. können die Leuchten jeweils in einer Wandung der jeweiligen Transmittereinheit eingelassen sein.
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Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Messanordnung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Herstellen einer ersten drahtlosen Verbindung, insbesondere nach einem Bluetooth Protokoll, zwischen der ersten Transmittereinheit und der übergeordneten Einheit,
- Speichern einer für die erste Transmittereinheit und/oder die erste drahtlose Verbindung spezifischen ersten Geräteidentifikation in einem Speicher der übergeordneten Einheit,
- Erfassen einer ersten Identifikationsinformation, anhand derer die erste Transmitterelektronik die erste Leuchte der ersten Transmittereinheit zum Aussenden von sichtbarem Licht einer ersten Farbe steuert, mittels einer von der übergeordneten Einheit ausgeführten Softwareapplikation;
- Verknüpfen der ersten Identifikationsinformation mit der ersten Geräteidentifikation mittels der Softwareapplikation;
- Herstellen einer zweiten drahtlosen Verbindung, insbesondere nach einem Bluetooth Protokoll, zwischen der zweiten Transmittereinheit und der übergeordneten Einheit,
- Speichern einer für die zweite Transmittereinheit und/oder die zweite drahtlose Verbindung spezifischen, von der ersten Geräteidentifikation verschiedenen zweiten Geräteidentifikation in einem Speicher der übergeordneten Einheit,
- Erfassen einer zweiten Identifikationsinformation, anhand derer die zweite Transmitterelektronik die zweite Leuchte der zweiten Transmittereinheit zum Aussenden von sichtbarem Licht einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe steuert, mittels der von der übergeordneten Einheit ausgeführten Softwareapplikation; und
- Verknüpfen der zweiten Identifikationsinformation mit der zweiten Geräteidentifikation mittels der Softwareapplikation.
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Wie voranstehend beschrieben, kann das Erfassen der ersten und/oder der zweiten Identifikationsinformation in einer ersten Variante entweder durch eine selbständig durch die übergeordnete Einheit, oder auf eine Eingabe hin durch die übergeordnete Einheit erfolgende Generierung eines die erste bzw. die zweite Identifikationsinformation beinhaltenden Auswahlsignals und das Speichern der ersten und/oder zweiten Identifikationsinformation in einem Speicher, auf den die übergeordnete Einheit zugreifen kann, umfassen. Dies kann mittels der Softwareapplikation geschehen. Die erste und die zweite Identifikationsinformation repräsentieren vorteilhaft zwei unterschiedliche Farben.
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In einer zweiten Variante kann das Erfassen der ersten und/oder der zweiten Identifikationsinformation eine Eingabe eines Anwenders über mindestens ein erstes Eingabeelement der ersten Transmittereinheit und/oder über mindestens ein zweites Eingabeelement der zweiten Transmittereinheit zur Auswahl der ersten und der zweiten Farbe umfassen, wobei anhand der Eingaben des Anwenders eine entsprechende erste und/oder eine zweite Identifikationsinformation erzeugt werden. Das Erfassen der ersten und/oder der zweiten Identifikationsinformation umfasst darüber hinaus das Senden der erzeugten ersten und/oder zweiten Identifikationsinformation an die übergeordnete Einheit zur Erfassung und Speicherung der Identifikationsinformationen in einem Speicher auf den die übergeordnete Einheit zugreifen kann. Dies kann mittels der Softwareapplikation geschehen.
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Das Verfahren kann weiter umfassen:
- Anzeigen von von der ersten Transmittereinheit über die erste Verbindung empfangenen ersten Daten und von von der zweiten Transmittereinheit über die zweite Verbindung empfangenen zweiten Daten in einer Anzeigemaske der Softwareapplikation auf einem Anzeigeelement, z.B. einem Display, der übergeordneten Einheit, wobei ein die erste Identifikationsinformation repräsentierendes Symbol zusammen mit den ersten Daten dargestellt wird, und ein die zweite Identifikationsinformation repräsentierendes Symbol zusammen mit den zweiten Daten dargestellt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Messanordnung mit einem ersten, kabelgebundenen Messkanal und einem zweiten Messkanal mit drahtloser Kommunikation zwischen einer Transmittereinheit und einer übergeordneten Einheit;
- 2 eine schematische Darstellung einer Transmittereinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung einer Transmittereinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 4 eine schematische Darstellung einer Messanordnung mit zwei Transmittereinheiten und einer übergeordneten Einheit.
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In 1 ist eine Messanordnung 1 dargestellt, die einen ersten, kabelgebunden Messkanal 2 und einen zweiten, drahtlosen Messkanal 3 aufweist. Der kabelgebundene Messkanal 2 umfasst einen mit einem Messmedium in Kontakt bringbaren Sensor 4, im vorliegenden Beispiel einen pH-Sensor, der über eine induktiv koppelnde Schnittstelle 5 und ein erstes Kabel 6 mit einer Transmittereinheit 7 verbunden ist. Die Transmittereinheit 7 ist über ein zweites Kabel 8 mit einer übergeordneten Einheit 9, z.B. einem Rechner, verbunden. Die Verbindung ist im hier gezeigten Beispiel über einen USB-Anschluss des Rechners hergestellt. Die Transmittereinheit 7 ist dazu eingerichtet, Energie und Daten über das erste Kabel 6 und die induktiv koppelnde Schnittstelle 5 an den Sensor 4 zu übertragen und Messdaten des Sensors über die induktiv koppelnde Schnittstelle 5 und das erste Kabel 6 zu empfangen und zu verarbeiten. Die Kommunikation mit dem Sensor 4 kann nach einem ersten Kommunikationsprotokoll, z.B. einem proprietären Protokoll oder einem Standardprotokoll der Prozessindustrie, erfolgen. Die Transmittereinheit 7 ist weiter dazu ausgestaltet, mit der übergeordneten Einheit 9 über die zweite Kabelverbindung 8 zu kommunizieren. Diese Kommunikation kann nach einem anderen Kommunikationsstandard erfolgen als die zwischen Sensor 4 und Transmittereinheit 7.
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Der drahtlose Messkanal 3 umfasst einen mit dem Messmedium in Kontakt bringbaren Sensor 10, der über ein Anschlusselement 11 mit einer kompakten Transmittereinheit 12 verbunden ist. Die Transmittereinheit 12 weist eine in dem Gehäuse 13 angeordnete Transmitterelektronik auf. In einer Wandung des Gehäuses 13 ist außerdem ein Display als Anzeigeelement 14 angeordnet, sowie als Eingabeelemente dienende Tasten 15. Weiter weist die Transmittereinheit 12 ein zu dem Anschlusselement 11 des Sensors 10 komplementäres Anschlusselement auf (in 1 nicht sichtbar), das mechanisch mit dem Anschlusselement 11 koppelbar ist, um den Sensor 10 wieder lösbar mit der Transmittereinheit 12 zu verbinden. Das Anschlusselement 11 des Sensors 10 und das Anschlusselement der Transmittereinheit 12 sind als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive, Schnittstellen ausgestaltet, die mittels einer mechanischen Steckverbindung miteinander koppelbar sind. Die mechanische Steckverbindung ist hermetisch dicht, so dass von außen keine Flüssigkeit, z.B. ein den Sensor kontaktierendes Messmedium, Luft oder Staub in das Innere der Anschlusselemente, in den Sensor 10 oder in das Gehäuse 13 der Transmittereinheit 12 gelangen kann.
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Zur Energieversorgung der Transmitterelektronik und des Sensors 10 kann die Transmittereinheit 12 einen Energiespeicher aufweisen. Das System aus Transmittereinheit 12 und Sensor 10 kann somit als energieautark betrachtet werden. Der Energiespeicher ist im vorliegenden Beispiel als Lithiumionen-Akkumulator ausgestaltet. Er kann drahtlos geladen werden.
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Die Transmittereinheit 12 umfasst im vorliegenden Beispiel außerdem ein in dem Gehäuse 13 integriertes, mit der Transmitterelektronik kommunizierendes Drahtlosmodul zum Übertragen von Daten per Funk 16, z.B. nach einem Bluetooth-Standard, an eine übergeordnete Einheit 9, z.B. den bereits erwähnten Rechner, oder ein mobiles Endgerät, wie z.B. ein Smartphone oder ein Tablet. Die Transmittereinheit 12 ist außerdem zum Empfangen von Daten per Funk 16 von der übergeordneten Einheit 9 ausgestaltet. Eine Verarbeitung der an die übergeordnete Einheit 9 übertragenen Daten kann in einer Softwareapplikation 17 erfolgen, auf die die übergeordnete Einheit 9 zugreifen kann. Die Softwareapplikation 17 und die zu verarbeitenden Daten können in der übergeordneten Einheit 9 selbst gespeichert sein und ausgeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Softwareapplikation 17 in einer Cloud gespeichert ist und ausgeführt wird, auf die die übergeordnete Einheit 9 Zugriff hat. In diesem Fall können die von der übergeordneten Einheit 9 empfangenen Daten von dieser weiter in die Cloud übertragen werden und zur Darstellung in einer Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation 17 auf dem Display der übergeordneten Einheit 9 aus der Cloud geladen werden.
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Bei den Daten, die von der Transmittereinheit 12 an die übergeordnete Einheit 9 übertragen werden, kann es sich um Messdaten des Sensors 10 handeln, oder um im Sensor 10 oder in der Transmittereinheit 12 gespeicherte Konfigurationswerte, Parameter oder Kennungen oder aus Sensordaten ermittelte Werte. Die von der übergeordneten Einheit 9 an die Transmittereinheit 12 gesendeten Daten können Parameter oder Konfigurationsdaten sein.
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In 2 ist die Transmittereinheit 12 nach einem ersten Ausführungsbeispiel in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi dargestellt. Im ersten Betriebsmodus (linke Seite der 2) ist die Transmittereinheit nicht mit einer übergeordneten Einheit zum Austausch von Daten über Funk verbunden. Im zweiten Betriebsmodus (rechte Seite der 2) ist die Transmittereinheit 12 mit der übergeordneten Einheit zum Austausch von Daten über Funk verbunden.
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Die Transmittereinheit 12 ist in 2 ohne Sensor dargestellt, sie kann aber selbstverständlich zur Durchführung von Messungen über ein erstes Anschlusselement an ihrer Unterseite (nicht in 2 sichtbar) mit einem Sensor verbunden werden, ganz analog wie in 1 dargestellt.
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In einem oberen Bereich des Gehäuses 13 weist die Transmittereinheit 12 ein weiteres Anschlusselement zum Anschluss eines Kabels an die Transmittereinheit 12 auf, z.B. einen PG-Anschluss. Das weitere Anschlusselement ist mittels einer Kappe 23 abgedeckt, und so vor flüssigen Medien, Staub und mechanischer Beschädigung geschützt. Die Kappe 23 ist mit dem Gehäuse 13 der Transmittereinheit lösbar verbunden und kann abgenommen werden, wenn ein Kabel an die Transmittereinheit 12 angeschlossen werden soll. Die Kappe 23 besteht aus einem für sichtbares Licht semitransparenten Material, z.B. einem trüben Plexiglas. In einem Gehäusebereich der Transmittereinheit, der unterhalb der Kappe 23 angeordnet ist, wenn diese mit dem Gehäuse 13 verbunden ist, ist eine RGB-LED angeordnet. Sie kann in die Gehäusewandung integriert sein. Die RGB-LED ist mit der Transmitterelektronik verbunden, und kann von dieser gesteuert werden. Im ersten Betriebsmodus, wenn keine Funkverbindung zwischen der Transmittereinheit 12 und einer übergeordneten Einheit 9 besteht, ist die RGB-LED ausgeschaltet.
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In einem zweiten Betriebsmodus, wenn eine drahtlose Verbindung, im vorliegenden Beispiel nach einem Bluetooth-Standard mit einer übergeordneten Einheit 9 hergestellt wurde und besteht, steuert die Transmitterelektronik die RGB-LED zum Aussenden von sichtbarem Licht einer bestimmten Farbe. Die Farbe ist durch eine Identifikationsinformation vorgegeben, die in einem Speicher der Transmitterelektronik abgelegt ist, und auf die die Transmitterelektronik zugreift, um die RGB-LED zu steuern. Das von der RGB-LED ausgesendete Licht wird an Streuzentren in dem semitransparenten Material der Kappe 23 gestreut und ist so besonders gut für einen Anwender sichtbar.
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Die Identifikationsinformation kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass ein Anwender über die Tasten 15 der Transmittereinheit 12 in einer auf dem Display 14 dargestellten Anzeige- und Eingabemaske eine Farbe auswählt, die die RGB-LED zur visuellen Identifikation der Transmittereinheit 12 anzeigen soll. Anhand dieser Auswahl wird die Identifikationsinformation generiert und gespeichert. Um diese Funktionen bereitzustellen, weist die Transmitterelektronik eine entsprechende Software auf und führt diese aus.
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In 3 ist ein zweites Beispiel der Transmittereinheit 12 dargestellt. In dieser Variante ist eine mit der Transmitterelektronik der Transmittereinheit 12 verbundene RGB-LED 21 an der Frontseite des Gehäuses 13 im Bereich des Displays 14 angeordnet. Die RGB-LED 21 ist in der gleichen Weise von der Transmitterelektronik steuerbar wie anhand der in 2 dargestellten Ausgestaltung der Transmittereinheit 12 beschrieben. Die Farbe des von der RGB-LED 21 ausgesendeten Lichts dient als visuell identifizierbare Kennzeichnung der Transmittereinheit 12. Um die Erkennung des Lichtsignals zu verbessern, oder um eine Qualität der Verbindung mit einer übergeordneten Einheit anzuzeigen, kann die RGB-LED 21 blinken.
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Die in 3 dargestellte Transmittereinheit 12 weist ebenfalls in einem oberen Bereich des Gehäuses 13 ein weiteres Anschlusselement auf, das zum Anschluss eines Kabels an die Transmittereinheit 12 geeignet ist. Das weitere Anschlusselement ist von einer lösbar mit dem Gehäuse 13 verbundenen Kappe 24 abgedeckt, die im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem opaken Material hergestellt ist.
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Im Übrigen kann die in 3 dargestellte Transmittereinheit 12 identisch ausgestaltet sein und dieselben Funktionen bereitstellen wie in der in 2 dargestellten Variante der Transmittereinheit 12.
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In 4 ist eine Messanordnung 1 mit zwei gleichartigen Transmittereinheiten 12.1 und 12.2 und einem als übergeordnete Einheit 9 zur Kommunikation mit den Transmittereinheiten 12.1 und 12.2 dienenden Tablet dargestellt. Das Tablet hat Zugriff auf die weiter oben erwähnte Softwareapplikation 17, die unter anderem dazu dient, von den Transmittereinheiten 12.1 und 12.2 empfangene Daten zu verarbeiten und in einer Anzeige- und Eingabemaske auf einem Display 18 der übergeordneten Einheit 9 darzustellen. Ein Touch-Screen der übergeordneten Einheit 9 dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Eingabe- und Anzeigeelement.
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Die Transmittereinheiten 12.1, 12.2 der Messanordnung 1 sind in der Darstellung in 4 nicht mit einem Sensor verbunden. Zur Erfassung von Messwerten können die Transmittereinheiten 12.1, 12.2 aber, wie in 1 dargestellt, über ein Anschlusselement mit einem Sensor verbunden werden.
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Die Transmittereinheiten 12.1, 12.2 sind identisch ausgestaltet wie die in 2 dargestellte Transmittereinheit 12. Insbesondere weisen sie wie diese ein weiteres Anschlusselement und eine das weitere Anschlusselement abdeckende, semitransparente Kappe 23.1, 23.2 auf. In dem unterhalb der Kappe angeordneten Gehäusebereich ist jeweils eine mit der Transmitterelektronik der Transmittereinheiten 12.1, 12.2 verbundene RGB-LED angeordnet, die von der Transmitterelektronik steuerbar ist.
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Im Folgenden wird eine Vorgehensweise zur Inbetriebnahme der Messanordnung 1 beschrieben. Wenn zum ersten Mal eine Verbindung gemäß einem Bluetooth Protokoll zwischen einer ersten Transmittereinheit 12.1 der beiden Transmittereinheiten 12.1, 12.2 und der übergeordneten Einheit 9 aufgebaut wird, speichert die übergeordnete Einheit Verbindungsinformationen und eine für die erste Transmittereinheit 12.1 spezifische erste Geräteidentifikation, die anhand von über Funk übertragenen Kennungsinformationen der ersten Transmittereinheit 12.1 erzeugt wird, und speichert diese. Die übergeordnete Einheit 9 ist dazu eingerichtet, z.B. mittels der Softwareapplikation 17, einen Anwender nach dem erstmaligen Speichern einer Geräteidentifikation einer bisher unbekannten Transmittereinheit dazu aufzufordern, eine Farbe auszuwählen, mit der die Transmittereinheit visuell gekennzeichnet werden soll. Wählt vorliegend der Anmelder in der Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation 17 auf dem Touch-Screen der übergeordneten Einheit 9 eine erste Farbe zur Kennzeichnung der ersten Transmittereinheit 12.1 aus, im vorliegenden Beispiel: orange, erzeugt die Softwareapplikation 17 anhand der Auswahl eine erste Identifikationsinformation, die die ausgewählte erste Farbe repräsentiert. Die erste Identifikationsinformation wird mit der ersten Geräteidentifikation mittels der Softwareapplikation 17 verknüpft. Wird die Verbindung zwischen der ersten Transmittereinheit 12.1 und der übergeordneten Einheit 9 getrennt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufgebaut, liegen die Geräteidentifikation und die damit verknüpfte, die erste Farbe repräsentierende erste Identifikationsinformation noch im Speicher der übergeordneten Einheit 9 vor, so dass eine erneute Zuordnung einer Farbe entfällt.
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Die übergeordnete Einheit 9 sendet die erste Identifikationsinformation in Form eines ersten Auswahlsignals über die Funkverbindung an die erste Transmittereinheit 12.1. Ein Drahtlosmodul der ersten Transmittereinheit 12.1 empfängt die erste Identifikationsinformation und gibt sie an die Transmitterelektronik der ersten Transmittereinheit 12.1 aus. Die Transmitterelektronik speichert die erste Identifikationsinformation und steuert basierend auf der ersten Identifikationsinformation die RGB-LED der ersten Transmittereinheit 12.1 zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht der von der der ersten Identifikationsinformation repräsentierten ersten Farbe, hier: orange.
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Die erste Farbe kann zusammen mit in der Anzeige- und Eingabemaske der übergeordneten Einheit 9 angezeigten, die erste Transmittereinheit 12.1 betreffenden Werten oder Informationen basierend auf der ersten Identifikationsinformation angezeigt werden, z.B. als ein die Farbe repräsentierendes ersten Symbol 25.1, wie etwa einem Quadrat derselben Farbe, hier einem orangen Quadrat. Ist die erste Transmittereinheit 12.1 mit einem Sensor verbunden, wie in 1 dargestellt, und sendet Messwerte des Sensors an die übergeordnete Einheit 9, so kann der Messwert ebenfalls zusammen mit dem ersten Symbol 25.1 dargestellt werden. Dies erlaubt einem Anwender eine bequeme und eindeutige Zuordnung des angezeigten Messwerts oder der anderen angezeigten transmittereinheitsspezifischen Informationen zu der zugehörigen ersten Transmittereinheit 12.1.
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In gleicher Weise wie hier ausführlich für die erste Transmittereinheit 12.1 beschrieben, kann eine zweite Transmittereinheit 12.2 der beiden Transmittereinheiten 12.1, 12.2 mit der übergeordneten Einheit 9 verbunden werden und ihre Geräteidentifikation mit einer zweiten Identifikationsinformation verknüpft werden, die eine zweite, vom Anwender ausgewählte Farbe, hier: grün, repräsentiert. Die zweite Identifikationsinformation kann über die Verbindung von der übergeordneten Einheit 9 an die zweite Transmittereinheit 12.2 übertragen werden und von der Transmitterelektronik der zweiten Transmittereinheit 12.2 zum Steuern der RGB-LED der zweiten Transmittereinheit 12.2 verwendet werden. Entsprechend sendet die basierend auf der zweiten Identifikationsinformation gesteuerte RGB-LED der zweiten Transmittereinheit 12.2 Licht der zweiten Farbe, hier also grünes Licht, aus.
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Auf dem Touch-Screen der übergeordneten Einheit 9 in der Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation dargestellte, von der zweiten Transmittereinheit 12.2 an die übergeordnete Einheit 9 gesendete Messwerte und Informationen, die die zweite Transmittereinheit 12.2 betreffen, werden mit einem die zweite Farbe repräsentierenden zweiten Symbol 25.2, hier einem grünen Quadrat, gekennzeichnet.
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In einer alternativen Variante kann die erste Identifikationsinformation, wie bereits anhand von 2 beschrieben, auch durch Auswahl der ersten Farbe an der ersten Transmittereinheit 12.1 mittels der Tasten 15.1 und einem auf dem Display 14.1 dargestellten Auswahlmenü erzeugt werden. Gleichermaßen kann die zweite Identifikationsinformation durch Auswahl der zweiten Farbe an der zweiten Transmittereinheit 12.2 mittels der Tasten 15.2 und einem auf dem Display 14.2 dargestellten Auswahlmenü erzeugt werden. Die erste und die zweite Identifikationsinformation kann in der jeweiligen Transmittereinheit gespeichert werden und von jeder der Transmittereinheiten 12.1, 12.2 jeweils ein die zugehörige Identifikationsinformation umfassendes Auswahlsignal an die übergeordnete Einheit 9 gesendet werden. Diese kann die empfangenen Identifikationsinformationen mit der Geräteidentifikation der jeweils zugehörigen Transmittereinheit verknüpfen. Die Steuerung der RGB-LEDs und die Anzeige von transmittereinheitspezifischen Werten auf der Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation 17 auf dem Touch-Screen der übergeordneten Einheit 9 erfolgt bei dieser Variante in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017128741 A1 [0005]
