DE102020105213A1 - Field device electronics - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feldgerät-Elektronik (8) für eine Sensoreinheit (2) zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße umfassend ein Elektronikmodul (12) und ein Gehäusemodul (11), in welchem das Elektronikmodul (12) angeordnet ist, sowie eine modulare Anordnung mit einer Sensoreinheit (2) und einer entsprechenden Feldgerät-Elektronik (8). Erfindungsgemäß weist die Feldgerät-Elektronik (8), insbesondere das Gehäusemodul (11), eine erste Befestigungseinheit (13a) zur Befestigung der Feldgerät-Elektronik (8) an der Sensoreinheit (2) auf. The present invention relates to field device electronics (8) for a sensor unit (2) for determining and / or monitoring at least one process variable comprising an electronics module (12) and a housing module (11) in which the electronics module (12) is arranged, as well as a modular arrangement with a sensor unit (2) and a corresponding field device electronics (8). According to the invention, the field device electronics (8), in particular the housing module (11), have a first fastening unit (13a) for fastening the field device electronics (8) to the sensor unit (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feldgerät-Elektronik für eine Sensoreinheit zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behältnis und eine modulare Anordnung mit einer entsprechenden Feldgerät-Elektronik.The present invention relates to field device electronics for a sensor unit for determining and / or monitoring a process variable of a medium in a container and a modular arrangement with corresponding field device electronics.
Feldgeräte dienen der Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer, beispielsweise chemischen oder physikalischen, Prozessgröße eines Mediums. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden im Prinzip alle Messgeräte als Feldgerät bezeichnet werden, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten, also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von Firmen der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.Field devices are used to monitor and / or determine at least one, for example chemical or physical, process variable of a medium. In the context of the present application, in principle, all measuring devices are referred to as field devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information, i.e. also remote I / Os, radio adapters or generally electronic components that are arranged on the field level. A large number of such field devices are manufactured and sold by companies in the Endress + Hauser Group.
Beispielsweise kann es sich bei dem Feldgerät um ein Füllstandsmessgerät, Durchflussmessgerät, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- und/oder pH-Redoxpotentialmessgerät, oder auch um ein Leitfähigkeitsmessgerät, handeln, welches der Erfassung der jeweils entsprechenden Prozessgrößen, wie einem Füllstand, einem Durchfluss, dem Druck, der Temperatur, einem pH-Wert, eines Redoxpotentials, oder einer Leitfähigkeit dient. Die jeweils zugrunde liegenden Messprinzipien sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, und werden an dieser Stelle nicht einzeln angeführt. Bei Durchflussmessgeräten handelt es sich insbesondere um Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch induktiven Durchflussmessgeräte. Füllstandsmessgeräte wiederum sind insbesondere Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, konduktive Füllstandsmessgeräte und/oder vibronische Füllstandsmessgeräte ausgestaltet. Bei Druckmessgeräten dagegen handelt es sich bevorzugt um sogenannte Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte, während ein Temperaturmessgerät beispielsweise ein Thermoelement oder einen temperaturabhängigen Widerstand zur Ermittlung der Temperatur aufweisen kann.For example, the field device can be a level measuring device, flow measuring device, pressure and temperature measuring device, pH and / or pH redox potential measuring device, or also a conductivity measuring device, which is used to record the respective corresponding process variables, such as a level, a flow rate, the pressure, the temperature, a pH value, a redox potential, or a conductivity is used. The respective underlying measurement principles are well known from the state of the art and are not listed individually at this point. Flow measuring devices are in particular Coriolis, ultrasonic, vortex, thermal and / or magnetically inductive flow measuring devices. Level measuring devices, in turn, are in particular microwave level gauges, ultrasonic level gauges, time domain reflectometric level gauges (TDR), radiometric level gauges, capacitive level gauges, conductive level gauges and / or vibronic level gauges. Pressure measuring devices, on the other hand, are preferably so-called absolute, relative or differential pressure devices, while a temperature measuring device can have, for example, a thermocouple or a temperature-dependent resistor for determining the temperature.
Ein Feldgerät umfasst zumindest eine zumindest teilweise und zumindest zeitweise mit dem Prozess in Berührung kommende Sensoreinheit und eine Elektronik, welche beispielsweise der Signalerfassung, -auswertung und/oder -speisung dient. Die Elektronik ist entweder direkt an der Sensoreinheit angeordnet, oder sie wird in räumlicher Distanz zu dem Feldgerät platziert und ist mit dem Feldgerät verbindbar. A field device comprises at least one sensor unit that comes into contact with the process at least partially and at least temporarily, and electronics that are used, for example, to acquire, evaluate and / or feed signals. The electronics are either arranged directly on the sensor unit, or they are placed at a spatial distance from the field device and can be connected to the field device.
Im Falle von Thermometern sind beispielsweise sogenannte Kompaktthermometer bekannt, bei welchen die Elektronik fest mit der Sensoreinheit verbunden und an die jeweilige Sensoreinheit fest angepasst ist, oder solche, bei denen die Elektronik eine separate Komponente darstellt, wie beispielsweise im Falle von Kopf-, Feld- oder Hutschienentransmittern. Diese sind allerdings nicht kompakt, sondern verfügen über eine deutlich größere geometrische Dimensionierung. Es besteht damit also im Prinzip die Wahl zwischen einer kompakten Bauform und Modularität.In the case of thermometers, for example, so-called compact thermometers are known in which the electronics are permanently connected to the sensor unit and permanently adapted to the respective sensor unit, or those in which the electronics are a separate component, such as in the case of head, field or DIN rail transmitters. However, these are not compact, but have a significantly larger geometric dimension. In principle, there is therefore a choice between a compact design and modularity.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät-Elektronik bereitzustellen, welche kompakt aufgebaut und universell verwendbar ist.Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing field device electronics which have a compact structure and can be used universally.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Feldgerät-Elektronik nach Anspruch 1 sowie durch die modulare Anordnung nach Anspruch 13.This object is achieved by the field device electronics according to
Hinsichtlich der Feldgerät-Elektronik wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Feldgerät-Elektronik für eine Sensoreinheit zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße umfassend ein Elektronikmodul und ein Gehäusemodul, in welchem das Elektronikmodul angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist die Feldgerät-Elektronik, insbesondere das Gehäusemodul, eine erste Befestigungseinheit zur Befestigung der Feldgerät-Elektronik an der Sensoreinheit auf.With regard to the field device electronics, the object on which the invention is based is achieved by field device electronics for a sensor unit for determining and / or monitoring at least one process variable, comprising an electronics module and a housing module in which the electronics module is arranged. According to the invention, the field device electronics, in particular the housing module, have a first fastening unit for fastening the field device electronics to the sensor unit.
Die Feldgerät-Elektronik ist also derart ausgestaltet, dass sie an bestehenden Sensoreinheiten befestigbar ist. Beispielsweise kann die Sensoreinheit neben dem Sensorelement selbst über eine zweite Befestigungseinheit verfügen, welche der Verbindung der Sensoreinheit mit einer Feldgerät-Elektronik mittels eines Verbindungselements, beispielsweise eines Kabels, dient, verfügen. In diesem Falle kann die Befestigung der Feldgerät-Elektronik vorteilhaft direkt an der Befestigungseinheit erfolgen.The field device electronics are designed in such a way that they can be attached to existing sensor units. For example, in addition to the sensor element itself, the sensor unit can have a second fastening unit which is used to connect the sensor unit to field device electronics by means of a connection element, for example a cable. In this case, the field device electronics can advantageously be fastened directly to the fastening unit.
Die Sensoreinheit dient der Erfassung einer Prozessgröße, beispielsweise eines Prozessmediums, welches sich insbesondere in einem Behältnis befindet, oder der Umgebung. Beispielsweise kann im Falle eines Thermometers eine Mediumstemperatur oder beispielsweise eine Umgebungstemperatur, beispielsweise die Temperatur von Raumluft, ermittelt werden. Eine Umgebungstemperatur wird beispielsweise in einem Schaltschrank oder Verteilerkasten überwacht.The sensor unit is used to detect a process variable, for example a process medium, which is in particular in a container, or the environment. For example, in the case of a thermometer, a medium temperature or, for example, an ambient temperature, for example the temperature of room air, can be determined. An ambient temperature is monitored in a control cabinet or distribution box, for example.
In einer Ausgestaltung ist die erste Befestigungseinheit derart ausgestaltet, dass eine lösbare Verbindung zwischen der Sensoreinheit und der Feldgerät-Elektronik herstellbar ist. Mit der hierdurch vermittelten Modularität kann eine Feldgerät-Elektronik mit unterschiedlichen Sensoreinheiten kombiniert werden. Auch lassen sich im Falle eines Defekts einzelne Komponenten des jeweiligen Feldgeräts isoliert austauschen, während funktionsfähige Komponenten im Einsatz bleiben können.In one embodiment, the first fastening unit is designed in such a way that a detachable connection can be established between the sensor unit and the field device electronics. With this mediated modularity, field device electronics can be combined with different sensor units. In the event of a defect, individual components of the respective field device can also be replaced in isolation, while functional components can remain in use.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste Befestigungseinheit Mittel zur Herstellung einer Schraubverbindung auf. Die Sensoreinheit verfügt in diesem Falle vorzugsweise über eine zweite Befestigungseinheit, welche zur ersten Befestigungseinheit komplementär ausgestaltet ist.In a further embodiment, the first fastening unit has means for producing a screw connection. In this case, the sensor unit preferably has a second fastening unit which is designed to be complementary to the first fastening unit.
In dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn die erste Befestigungseinheit ein erstes Gewinde aufweist, welches komplementär zu einem zweiten Gewinde der Sensoreinheit, vorzugsweise einer Kabelverschraubung, ausgestaltet ist. Im Falle einer Kabelverschraubung im Bereich der Sensoreinheit kann die Feldgerät-Elektronik also vorteilhaft direkt in der Kabelverschraubung befestigt werden.In this regard, it is advantageous if the first fastening unit has a first thread which is designed to be complementary to a second thread of the sensor unit, preferably a cable screw connection. In the case of a cable screw connection in the area of the sensor unit, the field device electronics can therefore advantageously be fastened directly in the cable screw connection.
Eine alternative Ausgestaltung beinhaltet, dass die die erste Befestigungseinheit Mittel zur Herstellung einer Bajonette-Verbindung oder Mittel zur Herstellung einer Rastverbindung aufweist. Auch in diesem Falle ist es von Vorteil, wenn die Sensoreinheit über eine zweite, zur ersten komplementären, Befestigungseinheit verfügt.An alternative embodiment includes that the first fastening unit has means for producing a bayonet connection or means for producing a latching connection. In this case, too, it is advantageous if the sensor unit has a second fastening unit which is complementary to the first.
In einer Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Feldgerät-Elektronik eine erste Anschlusseinheit zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Feldgerät-Elektronik und der Sensoreinheit. Auch in diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Sensoreinheit über eine zweite Anschlusseinheit verfügt, wobei die erste Anschlusseinheit komplementär zur zweiten Anschlusseinheit ausgestaltet ist.In one embodiment, the field device electronics according to the invention comprise a first connection unit for establishing an electrical contact between the field device electronics and the sensor unit. In this context, too, it is advantageous if the sensor unit has a second connection unit, the first connection unit being designed to be complementary to the second connection unit.
Es ist bezüglich der ersten Anschlusseinheit von Vorteil, wenn die erste Anschlusseinheit ein erstes Steckelement, insbesondere einen Stecker aufweist, mittels welchem der elektrische Kontakt herstellbar ist, und welches erste Steckelement komplementär zu einem zweiten Steckelement einer zweiten Anschlusseinheit der Sensoreinheit ausgestaltet ist.With regard to the first connection unit, it is advantageous if the first connection unit has a first plug-in element, in particular a plug, by means of which the electrical contact can be established, and which first plug-in element is designed to be complementary to a second plug-in element of a second connection unit of the sensor unit.
Vorteilhaft ist ferner die erste Anschlusseinheit im Bereich der ersten Befestigungseinheit angeordnet. Beispielsweise kann die erste Befestigungseinheit zumindest teilweise um die erste Anschlusseinheit herum angeordnet sein. Furthermore, the first connection unit is advantageously arranged in the area of the first fastening unit. For example, the first fastening unit can be arranged at least partially around the first connection unit.
Einerseits kann die erste Anschlusseinheit lösbar im Bereich der ersten Befestigungseinheit angeordnet sein. Es kann aber ebenfalls von Vorteil sein, wenn die erste Anschlusseinheit in der ersten Befestigungseinheit vergossen ist.On the one hand, the first connection unit can be arranged detachably in the area of the first fastening unit. However, it can also be advantageous if the first connection unit is encapsulated in the first fastening unit.
Es ist schließlich ebenfalls von Vorteil, wenn die erste Anschlusseinheit derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass der elektrische Kontakt während einer Befestigung der Feldgerät-Elektronik an der Sensoreinheit automatisch herstellbar ist. Im Falle, dass die erste und zweite Befestigungseinheit jeweils über ein Gewinde verfügen, kann der elektrische Kontakt beispielswiese durch den Schraubvorgang hergestellt werden.Finally, it is also advantageous if the first connection unit is arranged and / or configured in such a way that the electrical contact can be established automatically when the field device electronics are attached to the sensor unit. In the event that the first and second fastening units each have a thread, the electrical contact can be established, for example, by the screwing process.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Feldgerät-Elektronik ein Dichtelement zur Abdichtung der Feldgerät-Elektronik und der Sensoreinheit gegenüber der Umgebung, wenn die Feldgerät-Elektronik und die Sensoreinheit miteinander verbunden sind. Neben einer Befestigung kann also ebenfalls eine Abdichtung gegenüber der Umgebung erfolgen. Bei dem Dichtelement handelt es sich beispielsweise um einen Dichtring, welcher beispielsweise im Bereich der ersten Befestigungseinheit angeordnet sein kann.In a further embodiment, the field device electronics include a sealing element for sealing the field device electronics and the sensor unit from the environment when the field device electronics and the sensor unit are connected to one another. In addition to a fastening, a seal against the environment can also take place. The sealing element is, for example, a sealing ring which can be arranged, for example, in the area of the first fastening unit.
Schließlich handelt es sich in einer Ausgestaltung bei der Feldgerät-Elektronik um einen Transmitter für eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur.Finally, in one embodiment, the field device electronics are a transmitter for a device for determining and / or monitoring the temperature.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine modulare Anordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße, umfassend eine Sensoreinheit zur Bestimmung und/oder Überwachung der Prozessgröße und eine erfindungsgemäße Feldgerät-Elektronik nach zumindest einer der beschriebenen Ausgestaltungen.The object on which the invention is based is also achieved by a modular arrangement for determining and / or monitoring at least one process variable, comprising a sensor unit for determining and / or monitoring the process variable and field device electronics according to the invention according to at least one of the described configurations.
Die Sensoreinheit verfügt vorzugsweise über zumindest ein Sensorelement, welches der Erfassung der jeweiligen Prozessgröße dient. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sensorelement um einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur.The sensor unit preferably has at least one sensor element which is used to detect the respective process variable. For example, the sensor element is a temperature sensor for detecting a temperature.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Sensoreinheit, eine zweite Befestigungseinheit zur, Befestigung der Feldgerät-Elektronik an der Sensoreinheit aufweist. Die Befestigungseinheit kann beispielsweise Teil eines Gehäuses der Sensoreinheit sein.It is also advantageous if the sensor unit has a second fastening unit for fastening the field device electronics to the sensor unit. The fastening unit can, for example, be part of a housing of the sensor unit.
Es sei darauf verwiesen, dass die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Feldgerät-Elektronik beschriebenen Ausgestaltungen mutatis mutandis auch auf die modulare Anordnung anwendbar sind und umgekehrt.It should be pointed out that the configurations described in connection with the field device electronics according to the invention can also be applied mutatis mutandis to the modular arrangement and vice versa.
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Es zeigt:
-
1 (a) ein Kompaktthermometer und (b) ein modulares Thermometer gemäß Stand der Technik, und -
2 eine bevorzugte Ausgestaltung für ein erfindungsgemäßes Thermometer mit einer ersten Befestigungseinheit, welche Mittel zur Herstellung einer Schraubverbindung umfasst.
-
1 (a) a compact thermometer and (b) a modular thermometer according to the prior art, and -
2 a preferred embodiment for a thermometer according to the invention with a first fastening unit which comprises means for producing a screw connection.
In den Figuren werden gleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.In the figures, the same elements are provided with the same reference symbols.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf Feldgeräte
In
Darüber hinaus verfügt das Thermometer über eine Feldgerät-Elektronik
Es sind aber auch Thermometer
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Vorteile von Kompaktthermometern
Die erfindungsgemäße Feldgerät-Elektronik
Ferner weist die Feldgerät-Elektronik
Die Sensoreinheit
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Befestigungseinheiten
Schließlich umfasst die Feldgerät-Elektronik
Finally, the field device includes electronics
Durch die Ausnutzung einer bestehenden zweiten Befestigungseinheit
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Thermometer, modulare AnordnungThermometer, modular arrangement
- 22
- SensoreinheitSensor unit
- 33
- RohrleitungPipeline
- 44th
- SchutzrohrProtection tube
- 55
- MesseinsatzMeasuring insert
- 66th
- TemperatursensorTemperature sensor
- 7a,7b7a, 7b
- AnschlussleitungenConnecting cables
- 88th
- Feldgerät-ElektronikField device electronics
- 99
- VerbindungselementConnecting element
- 1010
- GehäuseelementHousing element
- 1111
- GehäusemodulHousing module
- 1212th
- ElektronikmodulElectronics module
- 13a,13b13a, 13b
- BefestigungseinheitenFastening units
- 14a,14b14a, 14b
- AnschlusseinheitenConnection units
- 1515th
- Dichtelement Sealing element
- TT
- Temperaturtemperature
- MM.
- Mediummedium
Claims (14)
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DE102020105213.8A DE102020105213A1 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Field device electronics |
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DE102020105213.8A Pending DE102020105213A1 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Field device electronics |
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Citations (3)
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DE102016012567A1 (en) | 2016-10-21 | 2018-04-26 | Testo SE & Co. KGaA | Construction kit for the construction of a measuring device |
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-
2020
- 2020-02-27 DE DE102020105213.8A patent/DE102020105213A1/en active Pending
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