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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 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 einer übergeordneten Einheit angezeigten Daten zu der jeweiligen Transmittereinheit ermöglichen, 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 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Transmittereinheit umfasst:
- ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete Transmitterelektronik sowie 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. Weiter umfasst die Transmittereinheit ein mit der Transmitterelektronik zur Übertragung von Daten verbundenes Drahtlosmodul zum Übertragen und Empfangen von Daten per Funk. Die Transmittereinheit weist weiter ein mit dem Gehäuse lösbar verbundenes, austauschbares Identifizierungselement auf, das dazu ausgestaltet ist, sowohl eine visuelle als auch eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit zu ermöglichen.
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Zur Kennzeichnung der Transmittereinheit lässt sich das Identifizierungselement an dem Gehäuse befestigen und erlaubt einem Anwender so eine visuelle Identifizierung der Transmittereinheit. Dadurch, dass das Identifizierungselement auch eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit ermöglicht, kann eine übergeordnete Einheit anhand des Identifizierungselements die Transmittereinheit, z.B. bei einer ersten Inbetriebnahme, identifizieren und so in der Folge von der Transmittereinheit empfangene Daten der identifizierten Transmittereinheit zuordnen.
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Die Transmitterelektronik kann eine Recheneinheit, z.B. eine CPU oder einen Mikrocontroller, aufweisen, der über einen Datenspeicher verfügt. Sie kann zusätzliche Datenspeicher aufweisen, auf die der Mikrocontroller zugreifen kann. Die Transmitterelektronik hat außerdem Zugriff auf Computerprogramme, die von dem Mikrocontroller 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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Das Identifizierungselement kann als eine das Gehäuse mindestens teilweise umgebende Hülle ausgebildet sein.
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In einer anderen Ausgestaltung kann die Transmittereinheit weiter ein zweites Anschlusselement umfassen, das mit einem komplementären Anschlusselement eines Kabels verbindbar ist, wobei das Identifizierungselement als eine mit dem Gehäuse lösbar verbundene, das zweite Anschlusselement abdeckende Kappe ausgebildet ist.
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Das Identifizierungselement kann eine visuell erkennbare Kennzeichnung, z.B. eine Farbe, ein 2- oder 3-dimensionales Muster oder eine Abbildung, aufweisen. Dies erlaubt eine Kennzeichnung und Identifizierung des Transmittermoduls durch einen Anwender. Die visuell erkennbare Kennzeichnung kann außerdem, wie weiter unten noch dargestellt wird, automatisiert mittels einer Digitalkamera und einer die Daten der Digitalkamera verarbeitenden Recheneinheit identifiziert werden.
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In einer Ausgestaltung weist das Identifizierungselement zusätzlich zu der visuell erkennbaren Kennzeichnung einen Barcode oder QR-Code auf, der eine die visuell erkennbare Kennzeichnung, z.B. eine Farbe, identifizierende Information codiert. In diesem Fall ist eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit mittels eines Barcode- oder QR-Codelesers und einer die von diesem erzeugten Daten verarbeitenden Recheneinheit möglich.
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In einer anderen Ausgestaltung weist das Identifizierungselement zusätzlich zu der visuell erkennbaren Kennzeichnung einen über Funk auslesbaren Datenspeicher, insbesondere einen RFID-Transponder oder einen NFC-Transponder, auf, in dem eine die visuell erkennbaren Kennzeichnung identifizierende Information, insbesondere eine Farbe oder eine Abbildung der visuell erkennbaren Kennzeichnung, gespeichert ist. Der Datenspeicher erlaubt eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit durch eine Recheneinheit durch Einlesen der in dem Datenspeicher gespeicherten, die visuell erkennbare Kennzeichnung identifizierenden Information über Funk.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das Identifizierungselement zusätzlich zu der visuell erkennbaren Kennzeichnung eine Anordnung von Kontakten oder eine Anordnung von Permanentmagneten aufweisen, und die Transmittereinheit kann eine Anordnung von Kontakten oder eine Anordnung von Magnetschaltern aufweisen, die gegenüber der Anordnung von Kontakten oder Permanentmagneten des Identifizierungselements angeordnet ist, wenn das Identifizierungselement mit dem Gehäuse der Transmittereinheit verbunden ist. Die Anordnung von Kontakten oder Permanentmagneten kann eine die visuell erkennbare Kennzeichnung identifizierende Information, z.B. eine Farbe, codieren. Die komplementäre Anordnung von Kontakten oder Messschaltern der Transmittereinheit ermöglicht die Ermittlung der codierten Information durch die Transmitterelektronik, die zu diesem Zweck mit den Kontakten oder Magnetschaltern verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, die durch die Anordnung von Kontakten oder Permanentmagneten des Identifizierungselements codierte Information auszuwerten. Zur automatisierten Identifizierung der Transmittereinheit kann eine über Funk mit der Transmittereinheit verbindbare Recheneinheit die die visuell erkennbare Kennzeichnung identifizierende Information, z.B. die Farbe, von der Transmitterelektronik abfragen und über das Drahtlosmodul der Transmitterelektronik empfangen.
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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 ein mit dem ersten Gehäuse verbundenes, austauschbares erstes Identifizierungselement umfasst, das dazu ausgestaltet ist, sowohl eine visuelle als auch eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit zu ermöglichen, und wobei die zweite Transmittereinheit ein mit dem zweiten Gehäuse verbundenes, austauschbares zweites Identifizierungselement umfasst, das dazu ausgestaltet ist, sowohl eine visuelle als auch eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit zu ermöglichen,
und wobei die übergeordnete Einheit dazu eingerichtet ist, anhand des ersten Identifizierungselements eine erste Identifikationsinformation zu erzeugen und der ersten Transmittereinheit zuzuordnen, und anhand des zweiten Identifizierungselements eine zweite Identifikationsinformation zu erzeugen und der zweiten Transmittereinheit zuzuordnen.
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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 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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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 möglich, über die die übergeordnete Einheit die Daten erhält.
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Die übergeordnete Einheit kann eine Anzeige aufweisen, und dazu eingerichtet sein, mittels einer Softwareapplikation von der ersten Transmittereinheit empfangene Daten anzuzeigen und zusätzlich ein diesen Daten zugeordnetes, die erste Identifikationsinformation repräsentierendes Symbol anzuzeigen,
wobei die übergeordnete Einheit weiter dazu eingerichtet ist, von der zweiten Transmittereinheit empfangene Daten anzuzeigen und zusätzlich ein diesen Daten zugeordnetes, die zweite Identifikationsinformation repräsentierendes Symbol anzuzeigen.
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Das erste und/oder das zweite Identifizierungselement können als eine das Gehäuse mindestens teilweise umgebende Hülle ausgebildet sein.
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In einer alternativen Ausgestaltung können die erste und/oder die zweite Transmittereinheit ein weiteres Anschlusselement aufweisen, das mit einem komplementären Anschlusselement eines Kabels verbindbar ist, wobei das Identifizierungselement als eine mit dem Gehäuse lösbar verbundene, das weitere Anschlusselement abdeckende Kappe ausgebildet ist.
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Das erste Identifizierungselement kann eine erste visuell erkennbare Kennzeichnung aufweisen, und das zweite Identifizierungselement kann eine von der ersten visuell erkennbaren Kennzeichnung verschiedene, zweite visuell erkennbare Kennzeichnung aufweisen.
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Die erste und/oder die zweite visuell erkennbare Kennzeichnung kann eine Farbe des Identifizierungselements, ein auf dem Identifizierungselement angeordnetes 2- oder 3-dimensionales Muster, oder eine an einer Oberfläche des Identifizierungselements sichtbare Abbildung sein. Die übergeordnete Einheit kann zur automatisierten Identifizierung der Transmittereinheiten eine Kamera aufweisen, und dazu eingerichtet sein, anhand eines mittels der Kamera erfassten Bildes der ersten visuell erkennbaren Kennzeichnung die erste Identifikationsinformation zu erzeugen und/oder anhand eines mittels der Kamera erfassten Bildes der zweiten visuell erkennbaren Kennzeichnung die zweite Identifikationsinformation zu erzeugen.
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Das erste und/oder das zweite Identifizierungselement kann zusätzlich einen auf dem Identifizierungselement angeordneten Barcode oder QR-Code aufweisen, der eine die visuell erkennbare Kennzeichnung des Identifizierungselements identifizierende Information codiert. Die übergeordnete Einheit kann zur automatisierten Identifizierung der Transmittereinheiten eine Barcode- oder QR-Code-Leseeinrichtung aufweisen, und dazu eingerichtet sein, anhand des über die QR-Code-Leseeinrichtung eingelesenen Barcodes oder QR-Codes die erste und/oder die zweite Identifikationsinformation zu erzeugen.
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Das erste und/oder das zweite Identifizierungselement kann zusätzlich einen über Funk auslesbaren Datenspeicher, insbesondere einen RFID-Transponder oder einen NFC-Transponder, aufweisen, in dem eine die visuell erkennbaren Kennzeichnung identifizierende Information, insbesondere eine Farbe oder eine Abbildung der visuell erkennbaren Kennzeichnung, gespeichert ist. Zur automatisierten Identifizierung der Transmittereinheiten kann die übergeordnete Einheit dazu ausgestaltet sein, die Information aus dem Datenspeicher über Funk auszulesen und die erste und/oder die zweite Identifikationsinformation anhand der ausgelesenen Information zu erzeugen.
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Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Messanordnung, insbesondere nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, umfassend:
- Herstellen einer ersten drahtlosen Verbindung, insbesondere nach einem Bluetooth Protokoll, zwischen einer ersten Transmittereinheit und einer 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, die eine visuell identifizierbare Kennzeichnung eines mit der ersten Transmittereinheit lösbar verbundenen ersten Identifizierungselements repräsentiert, 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 einer zweiten Transmittereinheit und der übergeordneten Einheit,
- Speichern einer für die zweite Transmittereinheit und/oder die zweite Verbindung spezifischen, von der ersten Geräteidentifikation verschiedenen zweiten Geräteidentifikation in einem Speicher der übergeordneten Einheit,
- Erfassen einer zweiten Identifikationsinformation, die eine visuell identifizierbare Kennzeichnung eines mit der zweiten Transmittereinheit lösbar verbundenen zweiten Identifizierungselements repräsentiert, mittels der von der übergeordneten Einheit ausgeführten Softwareapplikation; und Verknüpfen der zweiten Identifikationsinformation mit der zweiten Geräteidentifikation mittels der Softwareapplikation.
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Die erste visuell identifizierbare Kennzeichnung ist vorteilhaft von der zweiten identifizierbaren Kennzeichnung verschieden. Entsprechend sind die zugehörigen Identifikationsinformationen voneinander verschieden.
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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 Messanordnung aus einer Transmittereinheit mit einer farbigen Hülle als Identifizierungselement und einer übergeordneten Einheit;
- 3 eine schematische Darstellung einer Transmittereinheit mit einer farbigen Hülle als Identifizierungselement und einem QR-Code zur automatisierten Identifizierung;
- 4 eine schematische Darstellung einer Transmittereinheit mit einer farbigen Hülle mit zusätzlichem dreidimensionalem Muster als Identifizierungselement;
- 5 eine schematische Darstellung einer Transmittereinheit mit einer farbigen Hülle mit zusätzlicher Abbildung als Identifizierungselement; und
- 6 eine schematische Darstellung einer Messanordnung aus zwei Transmittereinheiten mit verschiedenfarbigen Kappen als Identifizierungselementen 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 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 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 Transmittereinheit 12 empfangenen Daten können Parameter oder Konfigurationsdaten sein.
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In 2 ist eine Messanordnung 1 mit einer Transmittereinheit 12 und einem als übergeordnete Einheit 9 zur Kommunikation mit der Transmittereinheit 12 ausgestalteten Tablet dargestellt. Die Transmittereinheit 12 ist ausgestaltet, wie zuvor anhand von 1 beschrieben. In der Darstellung in 2 ist die Transmittereinheit 12 nicht mit einem Sensor verbunden. Zur Erfassung von Messwerten kann die Transmittereinheit 12 aber, wie in 1 dargestellt, über ein Anschlusselement mit einem Sensor verbunden werden.
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Das die übergeordnete Einheit 9 bildende Tablet weist einen Touch-Screen auf, der gleichzeitig als Anzeige- und als Eingabeelement dient. Das Tablet umfasst außerdem eine Digitalkamera zum Aufnehmen und Erfassen von Bilddaten. Die übergeordnete Einheit 9 hat Zugriff auf eine Softwareapplikation 17, und ist dazu eingerichtet, die Softwareapplikation 17 auszuführen und eine Anzeige- und/oder Eingabemaske der Softwareapplikation 17 anzuzeigen, in der von der Transmittereinheit 12 empfangene Werte, z.B. Messwerte, oder an die Transmittereinheit 12 zu übertragende Werte, z.B. Konfigurationsparameter, dargestellt werden.
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Das Gehäuse 13 der Transmittereinheit 12 ist lösbar mit einem Identifizierungselement 18 verbunden, das im hier dargestellten Beispiel eine farbige Hülle ist, die über einen Teil des Gehäuses 13 geschoben ist. Die in 2 dargestellte Hülle ist rot. Ein Anwender kann eine Vielzahl gleichartiger Hüllen mit jeweils unterschiedlicher Farbe, um mehrere Transmittereinheiten, die gleichzeitig eingesetzt werden, zu kennzeichnen. Die Farbe der Hülle bildet so eine visuell erkennbare Identifizierung der Transmittereinheit 12. Eine automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit 12 durch die übergeordnete Einheit 9 ist möglich, indem die übergeordnete Einheit 9 mittels der Digitalkamera ein Bild der Hülle oder eines Teils der Hülle erfasst und anhand der so erzeugten Bilddaten die Farbe der Hülle identifiziert.
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Wenn zum ersten Mal eine Verbindung gemäß einem Bluetooth Protokoll zwischen der Transmittereinheit 12 und der übergeordneten Einheit 9 aufgebaut wird, speichert die übergeordnete Einheit Verbindungsinformationen und eine für die Transmittereinheit 12 spezifische Geräteidentifikation, die anhand von über Funk übertragenen Kennungsinformationen der Transmittereinheit 12 erzeugt wird. Die Transmittereinheit 12 ist dazu eingerichtet, z.B. mittels der Softwareapplikation 17, einen Anwender nach dem erstmaligen Speichern der Geräteidentifikation einer bisher unbekannten Transmittereinheit 12 dazu aufzufordern, die Transmittereinheit 12 vor die Kamera zu halten und ein Bild der Transmittereinheit 12 zu erfassen. Wie beschrieben, identifiziert die übergeordnete Einheit 9 anhand der erfassten Bilddaten die Farbe der Hülle. Eine die Farbe repräsentierende Information, hier auch als Identifikationsinformation bezeichnet, wird dann mittels der Softwareapplikation 17 anhand der erfassten Bilddaten erzeugt und mit der Geräteidentifikation verknüpft. Wird die Verbindung zwischen der Transmittereinheit 12 und der übergeordneten Einheit 9 getrennt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufgebaut, liegen die Geräteidentifikation und die damit verknüpfte, die Farbe repräsentierende Identifikationsinformation noch im Speicher vor, so dass eine erneute automatisierte Identifizierung entfällt.
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Die Farbe kann in der Anzeige- und Eingabemaske angezeigte, die Transmittereinheit 12 betreffende Werte oder Informationen zusammen mit der ermittelten Farbe, z.B. einem die Farbe repräsentierenden Symbol wie etwa einem Quadrat derselben Farbe, hier einem roten Quadrat, dargestellt werden. Ist die Transmittereinheit 12 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 Symbol dargestellt werden. Dies erlaubt einem Anwender eine bequeme und eindeutige Zuordnung des angezeigten Messwerts oder der anderen angezeigten transmittereinheitsspezifischen Informationen zu der zugehörigen, visuell mittels der Farbe der Hülle 18 identifizierbaren Transmittereinheit 12.
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In einer Variante des hier beschriebenen Vorgehens kann ein Anwender auch mittels des Anzeige- und Eingabeelements, hier des Touchscreens, der übergeordneten Einheit 9 die Farbe der Hülle 12 aus einem Menü der Softwareapplikation 17 auswählen und der verbundenen Transmittereinheit 12 zuordnen. Mittels der Softwareapplikation 17 wird eine die ausgewählte Farbe repräsentierende Information dann mit der Geräteidentifikation der verbundenen Transmittereinheit 12 verknüpft und die Verknüpfung in einem Speicher der übergeordneten Einheit verfügbar gehalten. In diesem Fall entfällt die Erfassung von Bilddaten mittels der Digitalkamera.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Farbe des als Hülle ausgestalteten Identifizierungselements 18 als visuell identifizierbare Kennzeichnung des Identifizierungselements. Sind mehrere gleichartige Transmittereinheiten 12 gleichzeitig oder abwechselnd mit der übergeordneten Einheit 9 verbunden oder verbindbar, kann jede der Transmittereinheiten 12 ein lösbar mit ihrem Gehäuse 13 verbundenes Identifizierungselement 18, hier zum Beispiel eine Hülle, aufweisen, wobei die Identifizierungselemente unterschiedliche visuell identifizierbare Kennzeichnungen aufweisen, z.B. unterschiedliche Farben. Für einen Anwender sind nach einer automatisierten Identifizierung jeder der Transmittereinheiten gemäß dem voranstehend beschriebenen Vorgehen die auf der Anzeigemaske der Softwareapplikation 17 dargestellten Informationen oder Messwerte in eindeutig an den zusammen mit den Informationen oder Messwerten dargestellten Symbolen, die die Kennzeichnung, z.B. die Farbe, der Hülle repräsentieren, zu unterscheiden und den verschiedenen Transmittereinheiten 12 eindeutig zuzuordnen.
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Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt sowohl die visuelle Identifizierung des Transmitters als auch die automatisierte Identifizierung der Transmittereinheit 12 anhand der Farbe des Identifizierungselements 18. Es ist aber auch möglich, dass die visuelle Identifizierung anhand einer visuell erkennbaren Kennzeichnung, z.B. der Farbe, des Identifizierungselements erfolgt, während die automatisierte Identifizierung durch Einlesen einer Identifikationsinformation, die die visuell erkennbare Kennzeichnung repräsentiert, mittels der übergeordneten Einheit 9 erfolgt. Im vorliegenden Beispiel identifiziert die Identifikationsinformation die Farbe rot. Die Identifikationsinformation kann z.B. mittels eines Barcodes oder QR-Codes auf dem Identifizierungselement maschinell einlesbar angebracht sein oder in einem in dem Identifizierungselement integrierten oder an dem Identifizierungselement befestigten per Funk auslesbaren Chip gespeichert sein. In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Transmittereinheit 12 dargestellt, die eine rote Hülle als Identifizierungselement 18 aufweist. Die Farbe der Hülle ist in einem an der Hülle außenseitig angebrachten QR-Code 20 maschinenlesbar wiedergegeben. Zusätzlich kann der QR-Code noch weitere, z.B. anwenderspezifische, Informationen umfassen. Bei der ersten Verbindung der Transmittereinheit 12 mit einer übergeordneten Einheit speichert die übergeordnete Einheit wie anhand des vorherigen Ausführungsbeispiels beschrieben, eine transmittereinheitspezifische Geräteidentifikation und fordert den Anwender zum Einlesen des QR-Codes auf. Aus dem QR-Code ermittelt die übergeordnete Einheit 9 mittels der Softwareapplikation 17 die Identifikationsinformation, die die Farbe der Identifizierungseinheit, hier: rot, repräsentiert, und verknüpft diese mit der Geräteidentifikation. Im Übrigen kann die Inbetriebnahme und die Anzeige von Messwerten und Informationen über die Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation 17 identisch ausgeführt werden, wie im anhand von 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Anstelle von oder zusätzlich zur Farbe kann eine visuell identifizierbare Kennzeichnung des Identifikationselements 18 auch ein zwei- oder dreidimensionales Muster umfassen. Dies erlaubt eine visuelle Identifizierung auch für Personen, die nicht gut zwischen Farben unterscheiden können. Ein Beispiel einer Transmittereinheit 12 mit einem solchen, als Hülle ausgestalteten Identifizierungselement 18 ist in 4 dargestellt. Das Muster 21 besteht hieraus zwei Wellenlinien, die sich parallel zu zwei Kanten der Hülle erstrecken. Aus über die Digitalkamera der übergeordneten Einheit 9 erfassten Bildinformationen des Musters oder aus einem an dem Identifizierungselement angeordneten durch die übergeordnete Einheit 9 eingelesenen QR-Code oder in einem mit dem Identifizierungselement verbundenen Chip gespeicherten Daten kann die übergeordnete Einheit 9 mittels der Softwareapplikation 17 eine Identifikationsinformation erfassen, die das Muster repräsentiert, und mit der Geräteidentifikation der Transmittereinheit 12 verknüpfen. Im Übrigen kann die Anzeige von transmittereinheitspezifischen Informationen und Messwerten eines mit der Transmittereinheit 12 verbundenen Sensors über die Anzeige- und Eingabemaske der Softwareapplikation ganz analog erfolgen wie zuvor anhand von 2 beschrieben. Ein die Identifikationsinformation repräsentierendes Symbol zur Anzeige zusammen mit den Informationen und Messwerten kann im vorliegenden Beispiel ein das Muster wiedergebendes Symbol, z.B. im vorliegenden Fall eine Wellenlinie, sein.
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Anstatt eines Musters kann in einem ansonsten identischen Ausführungsbeispiel eine, insbesondere vom Anwender definierte, Abbildung als visuell identifizierbare Kennzeichnung dienen, die an dem Identifizierungselement sichtbar angeordnet ist. Dies ist in 5 dargestellt. Hier ist an einer Seite der das Identifizierungselement 18 bildenden Hülle eine angebracht.
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In 6 sind zwei Transmittereinheiten 12.1, 12.2 dargestellt, die im Wesentlichen identisch ausgestaltet sind. Sie können beide gleichzeitig mit einer übergeordneten Einheit 9 zur Bildung einer Messanordnung 1 verbunden sein, um Messdaten an diese zu senden oder Konfigurationsdaten von der übergeordneten Einheit 9 zu empfangen. Die Transmittereinheiten 12.1, 12.2 sind in 6 ohne Sensor dargestellt, sie können aber selbstverständlich zur Durchführung von Messungen über ein erstes Anschlusselement mit jeweils einem Sensor verbunden werden, wie in 1 dargestellt.
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In einem oberen Bereich des Gehäuses 13.1 und 13.2 der Transmittereinheiten 12.1, 12.2 ist ein weiteres Anschlusselement zum Anschluss eines Kabels an die Transmittereinheiten 12.1, 12.2 angeordnet, das mittels einer Kappe 23.1, 23.2 abgedeckt, und so vor flüssigen Medien, Staub und mechanischer Beschädigung geschützt ist. Die Kappen 23.1, 23.2 sind abnehmbar und im vorliegenden Beispiel in unterschiedlichen Farben ausgestaltet. So ist eine erste Kappe 23.1 orange, eine zweite Kappe 23.2 ist grün. Ganz analog wie die farbige Hülle des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels können die Kappen 23.1 und 23.2 als Identifizierungselemente für die Transmittereinheiten 12.1 und 12.2 dienen. Die Kappen können, ganz analog wie die zuvor beschriebenen Hüllen, zu automatisierten Identifizierung durch die übergeordnete Einheit 9 auch einen auslesbaren Datenspeicher, einen Barcode oder ein Muster aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017128741 A1 [0005]
