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Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement für eine Steckverbindung, eine Leiterkartenanordnung und eine Sonde, insbesondere für optische Messungen in einem Messmedium.
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In der Prozessmesstechnik eingesetzte Sonden zur Messung von Parametern einer Messflüssigkeit, z.B. Trübung, SAK (Spektraler Absorptionskoeffizient) oder Konzentrationen bestimmter Substanzen wie beispielsweise Nitrat, befinden sich im Messbetrieb dauerhaft im Messmedium. Das Messmedium kann beispielsweise eine Messflüssigkeit, z.B. eine Lösung, eine Dispersion oder eine Suspension, sein. Zur Übertragung von Messwerten des zu messenden Parameters sind solche Sonden über ein Kabel mit einer übergeordneten Messelektronik, z.B. in Form eines Messumformers oder eines Industrie-PCs, verbunden. Aus
DE 10 2012 106421 A1 ist beispielsweise eine flüssigkeitsdichte Kabelanbindung an eine optische Sonde bekannt. Die Sonde weist eine auf einer Leiterkarte angeordnete Schaltung auf, die über eine Steckverbindung mit dem Kabel verbunden ist. Die in
DE 10 2012 106421 A1 dargestellte Steckverbindung weist keine besonderen Sicherungen gegen ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung auf. Im Prozessbetrieb der Sonden kann es, beispielsweise aufgrund von mechanischen Belastungen (z.B. Vibrationen, Schlägen usw.), passieren, dass sich ungesicherte Steckverbindungen ungewollt lösen.
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Im Stand der Technik sind verschiedene, gegen ungewolltes Lösen gesicherte Steckverbindungen bekannt. Eine mögliche Art der Sicherung basiert auf der Verwendung von Rastelementen, die beim Verbinden der Steckverbindungskomponenten ineinander einrasten und auf diese Weise eine Bewegung gegen die Steckrichtung verhindern. Eine andere Art der Sicherung wird durch Stecker gewährleistet, die eine Gewindemutter aufweisen, die mit der komplementären Buchse verschraubt werden. Steckverbindungen zwischen Platinen und an die Platinen anzuschließenden Kabelsteckern werden meist durch Steckelemente mit zusätzlichen Verriegelungs-Elementen oder Schraubverbindungen gesichert. All diese Lösungen beanspruchen jedoch einen verhältnismäßig großen Raum auf der Platine. Andererseits sollen Sonden, die in Prozesse, z.B. Leitungen oder Behälter, integriert werden, möglichst kompakt ausgestaltet sein.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Sicherungselement für eine Steckverbindung und eine Leiterkartenanordnung mit einer Steckverbindung anzugeben, die gegen ungewolltes Lösen gesichert ist, und die platzsparend in einer Sonde für, insbesondere optische, Messungen in einem Messmedium einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Sicherungselement gemäß Anspruch 1, die Leiterkartenanordnung nach Anspruch 7 und die Sonde gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Sicherungselement für eine Steckverbindung, umfasst einen Sicherungselementkörper mit einer Aufnahme, die dazu ausgebildet ist, mindestens einen rückseitigen, mit mindestens einem Kabel verbundenen Abschnitt eines Kabelsteckelements zu umgreifen, und die einen im Wesentlichen senkrecht zur Steckrichtung des Kabelsteckelements verlaufenden Boden mit einer Öffnung aufweist, durch die das mindestens eine mit dem Kabelsteckelement verbundene Kabel führbar ist, wobei der Boden dazu ausgebildet ist, eine kabelseitige Stirnfläche des Kabelsteckelements formschlüssig zu umschließen, und wobei der Sicherungselementkörper mindestens zwei Schnapphaken aufweist, die sich in Steckrichtung erstrecken, und die an ihrem freien Ende jeweils ein Rastelement, insbesondere eine Rastnase, aufweisen.
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Die Rastelemente der Schnapphaken können nach dem oder beim Verbinden des Kabelsteckelements mit einem Gegensteckelement mit einem Gegenrastelement einrasten. Das Gegenrastelement kann, aber muss nicht, mit dem Gegensteckelement verbunden sein. Das Gegenrastelement kann auch separat auf einer mit dem Kabelsteckelement zu verbindenden Leiterkarte oder auf einem Gehäuseteil montiert sein. Die zu sichernde Steckverbindung und das Gegenrastelement können somit gegenüber herkömmlichen arretierbaren Steckverbindungen, bei denen die Steckelemente zusätzlich Rastelemente zur Sicherung der Verbindung aufweisen, je nach den speziellen Raumerfordernissen ausgestaltet werden. Das erfindungsgemäße Sicherungselement ermöglicht somit eine bedarfsgerechte, kompakte Ausgestaltung der Steckverbindung zum Einsatz in einer Sonde der Prozessmesstechnik.
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Der Sicherungselementkörper kann eine die Aufnahme umgebende Stirnfläche aufweisen, wobei sich die Schnapphaken ausgehend von der Stirnfläche senkrecht zu dieser erstrecken.
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Der Sicherungselementkörper kann einen in einem Winkel, insbesondere orthogonal, zu einer Längsrichtung der Aufnahme durch die Öffnung im Boden der Aufnahme verlaufenden Schlitz aufweisen, dessen Längserstreckung an das Kabelsteckelement derart angepasst ist, dass das Kabelsteckelement durch den Schlitz geschoben werden kann. Diese Ausgestaltung erlaubt es, das Kabelsteckelement durch den Schlitz hindurch von hinten in die Aufnahme einzuführen. Nach dem Drehen des Kabelsteckelements um den Winkel, den der Schlitz mit der Längsrichtung der Aufnahme bildet, kann ein kabelseitiger Abschnitt des Kabelsteckelements in die Aufnahme eingeführt und in dieser mittels des seine kabelseitige Stirnfläche hintergreifenden Bodens formschlüssig gehalten werden.
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In einer Ausgestaltung kann der Sicherungselementkörper mindestens einen sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckenden Abstandhalter aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sicherungselementkörper mindestens zwei sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckende Abstandhalter aufweisen. Die Abstandhalter können, wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, dazu dienen, eine Bewegung des Sicherungselements und/oder der durch das Sicherungselement arretierten Steckverbindung im verbundenen Zustand in Richtung einer das Kabel umgebenden Hülse zu unterbinden.
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Die Schnapphaken können mit Bohrungen versehen sein, die sich von der von den Schnapphaken abgewandten Rückseite des Sicherungselementkörpers her in die Schnapphaken hinein in Längsrichtung erstrecken. Dies erlaubt das Einführen eines Werkzeugs in die Bohrungen, mit dem die Schnapphaken nach außen ausgelenkt werden können, um eine eingerastete Verbindung wieder zu lösen.
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Der Sicherungselementkörper kann vorteilhaft mittels eines Spritzgussverfahrens oder mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Diese Art der Herstellung ist besonders flexibel und ermöglicht es, die konkreten Abmessungen des Sicherungselementkörpers, insbesondere die Länge der Schnapphaken, die Form der Rastelemente und die Länge der Abstandhalter, an die speziellen Gegebenheiten einer mit dem Sicherungselement zu sichernden Steckverbindung anzupassen. Unter einem generativen Fertigungsverfahren (englischer Fachbegriff: Additive Manufacturing) werden automatisierte Prozesse verstanden, die unmittelbar aus einem Datensatz dreidimensionale Objekte herstellen, wobei beispielsweise Volumenelemente schichtweise auf- oder aneinandergefügt werden. Beispiele für diese Verfahren sind Rapid Prototyping bzw. 3D-Drucken (Pulver-Binder-Verfahren). Der Sicherungselementkörper kann aber alternativ auch durch spanende Bearbeitung, wie beispielsweise Drehen oder Fräsen, hergestellt sein.
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Die Erfindung umfasst auch eine Leiterkartenanordnung mit einer Leiterkarte, einer Steckverbindung und einem Sicherungselement nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die Steckverbindung ein Kabelsteckelement und ein auf der Leiterkarte befestigtes, zu dem Kabelsteckelement komplementäres Gegensteckelement aufweist. Das Kabelsteckelement kann einen mit mindestens einem Kabel verbundenen Abschnitt aufweisen. Zur Sicherung der Steckverbindung gegen ungewolltes Lösen kann die Aufnahme des Sicherungselementkörpers des Sicherungselements den mit dem mindestens einen Kabel verbundenen Abschnitt des Kabelsteckelements umgreifen, und das mindestens eine Kabel durch die Öffnung im Boden der Aufnahme geführt sein, derart, dass der Boden den Abschnitt des Kabelsteckelements formschlüssig umschließt.
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Die Leiterkarte kann zu den Rastelementen der Schnapphaken des Sicherungselements komplementäre Gegenrastelemente aufweisen, wobei die Rastelemente und Gegenrastelemente ineinander verrastbar sind, wenn das Kabelsteckelement und das Gegensteckelement miteinander verbunden sind, derart, dass eine Bewegung des Sicherungselements und des darin aufgenommenen Kabelsteckelements in entgegengesetzter Richtung zur Steckrichtung verhindert ist.
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Die Leiterkarte kann ein auf einer ersten Seite der Leiterkarte angeordnetes erstes Kontaktierungsblech als ein erstes Gegenrastelement und ein zweites, auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Leiterkarte dem ersten Kontaktierungsblech gegenüberliegend angeordnetes zweites Kontaktierungsblech als ein zweites Gegenrastelement aufweisen,
wobei ein Rastelement, insbesondere eine Rastnase, eines ersten der Schnapphaken des Sicherungselementkörpers an einer Kante des ersten Kontaktierungsblechs einrastet und wobei ein Rastelement, insbesondere eine Rastnase, eines zweiten der Schnapphaken des Sicherungselementkörpers an einer Kante des zweiten Kontaktierungsblechs einrastet, so dass eine Bewegung des Sicherungselements und des darin aufgenommenen Kabelsteckelements in entgegengesetzter Richtung zur Steckrichtung verhindert ist. Das erste Kontaktierungsblech kann derart angeordnet sein, dass es die Steckverbindung, insbesondere das Gegensteckelement oder einen aus der Aufnahme des Sicherheitselements herausragenden Abschnitt des Kabelsteckelements, übergreift.
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Die Kontaktierungsbleche dienen gleichzeitig zur Kontaktierung eines Kabelschirms, z.B. in Form eines an die Kontaktierungsbleche angebundenen Schirmgeflechts oder Schirmschlauchs, und erfüllen somit zwei Funktionen. Sie stellen also in dieser Ausgestaltung als ohnehin vorhandene Bestandteile der Leiterkarte gleichzeitig Rastkanten zur Verfügung, die zum Einrasten der Rastelemente des Sicherungselementkörpers und damit zur Sicherung der Steckverbindung dienen. Zusätzliche Bauelemente oder ausladende Steckverbinder mit Verriegelungselementen werden somit nicht benötigt, so dass eine kompakte Ausgestaltung der Leiterkartenanordnung erreicht wird. Dies ist vorteilhaft, insbesondere für den Einsatz der Leiterkartenanordnung in einer Sonde der Prozessmesstechnik.
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Die Leiterkartenanordnung kann weiter eine Hülse umfassen, wobei der Kabelstecker an seiner von dem Gegensteckelement abgewandten Seite einen mit mindestens einem Kabel verbundenen Abschnitt aufweist, wobei das Kabel mindestens in einem Abschnitt von der Hülse umgeben, insbesondere durch die Hülse geführt, ist. Die Hülse kann eine dem Sicherungselement zugewandte Stirnfläche aufweisen, wobei der Sicherungselementkörper mindestens einen sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckenden Abstandhalter aufweist, dessen freies Ende zu der Stirnfläche der Hülse hinweist und von dieser beabstandet ist. Vorteilhaft weist der Abstand zwischen dem freien Ender des Abstandhalters und der Stirnfläche weniger als 1 mm von der Stirnfläche auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sicherungselementkörper mindestens zwei oder auch mehr sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckende Abstandhalter aufweisen. Wie weiter oben schon erwähnt, unterbinden die Abstandhalter eine ungewollte Bewegung des in dem Sicherungselement aufgenommenen Kabelsteckers bzw. für den Fall, dass der Kabelstecker mit dem Gegensteckelement verbunden ist, der Leiterkarte mit der verbundenen Steckverbindung in Richtung der Hülse. Ein geringer Abstand der freien Enden der Abstandhalter von der als Anschlagfläche dienenden Stirnfläche der Hülse ist vorteilhaft, da bei unmittelbarem Anliegen der Abstandhalter an die Anschlagfläche eine permanente Druckkraft auf die Steckverbindung bzw. die Leiterkarte ausgeübt würde.
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Die Erfindung umfasst auch eine Sonde, insbesondere für optische Messungen in einer Messmedium, z.B. einer Messflüssigkeit. Die Sonde umfasst:
- - ein, insbesondere rohrförmiges, Sondengehäuse;
- - einen mit einer ersten Seite des Sondengehäuses verbundenen Sensorkopf;
- - eine in dem Sensorkopf aufgenommene Sensorbaugruppe, beispielsweise eine optische Baugruppe;
- - eine mit einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Sondengehäuses verbundene Kabelbaugruppe mit einer Hülse;
- - eine in dem Sondengehäuse aufgenommene Leiterkarte, die auf der eine Sensorschaltung aufweist;
- - eine erste Steckverbindung, die die im Sensorkopf aufgenommene Sensorbaugruppe mit der Sensorschaltung, insbesondere elektrisch leitend, verbindet,
- - eine zweite Steckverbindung und ein Sicherungselement nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die zweite Steckverbindung ein Kabelsteckelement aufweist, das einen mit mindestens einem Kabel verbundenen Abschnitt aufweist, wobei die Aufnahme des Sicherungselementkörpers den mit dem mindesten einen Kabel verbundenen Abschnitt des Kabelsteckelements umgreift, und das mindestens eine Kabel durch die Öffnung im Boden der Aufnahme geführt ist, derart, dass der Boden den Abschnitt des Kabelsteckelements formschlüssig umschließt, und wobei die zweite Steckverbindung weiter ein auf der Leiterkarte befestigtes, zu dem Kabelsteckelement komplementäres Gegensteckelement aufweist. Die zweite Steckverbindung dient zur Verbindung der Sensorschaltung mit dem mindestens einen Kabel.
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Die Hülse kann Teil der Kabelbaugruppe sein, die unter anderem zur rückseitigen Abdichtung des Sensorgehäuses dient, wobei das mindestens eine mit dem Kabelsteckelement verbundene Kabel zur Übertragung von Messsignalen der Sonde bzw. der Sensorschaltung an eine übergeordnete Elektronik, z.B. einen Messumformer oder einen sonstigen Rechner, z.B. einen Industrie-PC, flüssigkeitsdicht durch die Hülse aus dem Sensorgehäuse herausgeführt ist. Das Kabelsteckelement kann mit mehreren Kabeln verbunden sein, die durch die Hülse geführt sind und aus der Kabelbaugruppe als Einzeladern eines von der Kabelbaugruppe ausgehenden mehradrigen Kabels herausgeführt werden.
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Der Sensorkopf kann mit der ersten Seite des Sondengehäuses beispielsweise über ein Gewinde verbunden, also aufgeschraubt, sein. Die im Sensorkopf aufgenommene Sensorbaugruppe kann eine optische Baugruppe sein, die eine oder mehrere Strahlungsquellen, z.B. LEDs, und ein oder mehrere Strahlungsempfänger, z.B. Fotodioden, aufweist. Zusätzlich kann die Sensorbaugruppe einen Temperaturfühler umfassen. Die Sensorbaugruppe kann ein Steckverbinderelement aufweisen, das mit einem dazu komplementären, auf der Leiterkarte angeordneten Steckverbinderelement zur Bildung der ersten Steckverbindung verbindbar ist.
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Der Sensorkopf kann außerdem Messfenster zum Ein- und oder Auskoppeln von Messstrahlung in das Messmedium und nach Wechselwirkung mit dem Messmedium zurück in den Sensorkopf sowie Sensorschaltungs-Elemente enthalten.
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Die Leiterkarte kann zu den Rastelementen der Schnapphaken des Sicherungselements komplementäre Gegenrastelemente aufweisen, wobei die Rastelemente und Gegenrastelemente ineinander verrastbar sind, wenn das Kabelsteckelement und das Gegensteckelement miteinander verbunden sind, derart, dass eine Bewegung des Sicherungselements in entgegengesetzter Richtung zur Steckrichtung verhindert ist.
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Die Leiterkarte kann ein auf einer ersten Seite der Leiterkarte angeordnetes erstes Kontaktierungsblech als ein erstes Gegenrastelement und ein zweites, auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Leiterkarte dem ersten Kontaktierungsblech gegenüberliegend angeordnetes zweites Kontaktierungsblech als ein zweites Gegenrastelement aufweisen, wobei ein Rastelement, insbesondere eine Rastnase, eines ersten der Schnapphaken des Sicherungselementkörpers an einer Kante des ersten Kontaktierungsblechs einrastet und wobei ein Rastelement, insbesondere eine Rastnase, eines zweiten der Schnapphaken des Sicherungselementkörpers an einer Kante des zweiten Kontaktierungsblechs einrastet, so dass eine Bewegung des Sicherungselements in entgegengesetzter Richtung zur Steckrichtung verhindert ist. Das erste Kontaktierungsblech kann derart angeordnet sein, dass es die Steckverbindung, insbesondere das Gegensteckelement oder einen aus der Aufnahme des Sicherheitselements herausragenden Abschnitt des Kabelsteckelements, übergreift. Wie weiter oben beschrieben ist diese Ausgestaltung vergleichsweise kompakt und daher in besonderem Maße geeignet für die Anwendung in einer Sonde.
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Das mindestens eine mit dem Kabelsteckelement verbundene Kabel kann mindestens in einem Abschnitt von der Hülse der Kabelbaugruppe umgeben, insbesondere durch die Hülse geführt, sein, wobei die Hülse eine dem Sicherungselement zugewandte Stirnfläche aufweist,
und wobei der Sicherungselementkörper mindestens einen sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckenden Abstandhalter aufweist, dessen freies Ende zu der Stirnfläche der Hülse hinweist und von dieser beabstandet ist. Vorteilhaft weist der Abstand zwischen dem freien Ender des Abstandhalters und der Stirnfläche weniger als 1 mm von der Stirnfläche auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sicherungselementkörper mindestens zwei sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken erstreckende Abstandhalter aufweisen, die in entsprechender Weise von der Stirnfläche der Hülse beabstandet sind.
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Das Sicherungselement kann in dieser Ausgestaltung zusätzlich dazu dienen, ein ungewolltes Lösen der zweiten Steckverbindung, also der Steckverbindung zwischen dem Sensorkopf und der Leiterkarte, zu verhindern. Dies kann auftreten, wenn die Leiterkarte sich, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen oder Schwingungen, die in das Sondengehäuse eingekoppelt werden, in Richtung des Kabels vom Sensorkopf weg bewegt. Diese Bewegung wird durch die Abstandhalter verhindert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gleiche Bauteile sind in den verschiedenen Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
- 1 eine seitliche Ansicht einer Sonde für optische Messungen in einem Messmedium;
- 2 eine seitliche Ansicht der Sonde gemäß 1 ohne ihr rohrförmiges Sondengehäuse;
- 3a,b,c ein Sicherungselement für eine Steckverbindung in Ansichten aus drei verschiedenen Perspektiven;
- 4 eine Steckverbindung, die eine Leiterkarte der in 1 dargestellten Sonde mit mehreren Kabeln verbindet, sowie das Sicherungselement gemäß 3a, b und c in einer ersten, nicht eingerasteten Position;
- 5 die in 4 dargestellte Steckverbindung mit dem Sicherungselement in einer zweiten, eingerasteten Position; und
- 6 das Sicherungselement gemäß 3a, b und c und ein Werkzeug zum Auslenken der Schnapphaken des Sicherungselements.
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In 1 und 2 ist eine Sonde 1 für optische Messungen in einem Messmedium, z.B. einer Messflüssigkeit, gezeigt. Die Sonde 1 ist geeignet zum Einsatz in der Prozessmesstechnik, beispielsweise zur Messung eines Parameters einer Prozessflüssigkeit. Im vorliegenden Beispiel ist die Sonde 1 zur Messung der Trübung einer Messflüssigkeit ausgestaltet. Sie weist ein rohrförmiges Sondengehäuse 2 auf, an dessen erster Seite ein zum Eintauchen in das Messmedium bestimmter Sensorkopf 3 aufgeschraubt ist. In 2 ist die Sonde ohne das rohrförmige Sondengehäuse 2 dargestellt.
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Der Sensorkopf 3 enthält im hier beschriebenen Beispiel eine Sensorbaugruppe mit einer oder mehreren Strahlungsquellen und einem oder mehreren Strahlungsdetektoren. Der Sensorkopf 3 weist eine Sensorfläche 4 auf, in der Fenster angeordnet sind. Die Fenster dienen zum Auskoppeln von Strahlung der Strahlungsquellen aus dem Sensorkopf 3 in ein Messmedium und zum Einkoppeln von im Messmedium an Partikeln oder Gasblasen gestreuter Messstrahlung zurück in den Sensorkopf 3. Anhand der von den im Sensorkopf 3 enthaltenen Detektoren empfangenen Messstrahlungsintensität erzeugt die optische Sensorbaugruppe ein Primärmesssignal, das einen Messwert der Trübung des Messmediums repräsentiert.
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Die dem Sensorkopf 3 gegenüberliegende zweite Seite des rohrförmigen Sondengehäuses 2 ist durch eine Kabelbaugruppe 8 verschlossen. In dem Sondengehäuse 2 ist eine Leiterkarte 5 angeordnet, die über eine erste Steckverbindung einerseits mit der im Sensorkopf 3 enthaltenen Sensorbaugruppe und über eine zweite Steckverbindung 6 andererseits mit der Kabelbaugruppe 8 verbunden ist. Die Kabelbaugruppe 8 weist ein Gehäuse mit einer Hülse 10 auf, durch die ein oder mehrere mittels der zweiten Steckverbindung mit der Leiterkarte 5 verbundene Einzelkabel geführt sind. Aus der Kabelbaugruppe 8 ist ein Sondenkabel 7 herausgeführt. Das Sondenkabel 7 kann das eine oder die mehreren mit der Leiterkarte 5 verbundenen Einzelkabel als Adern umfassen. Es dient dazu, mit einer übergeordneten Datenverarbeitungseinrichtung, z.B. einem Messumformer oder einem sonstigen Rechner, verbunden zu werden, die Sondensignale empfängt und/oder Steuerbefehle oder Parameter für die Messung an die Sonde 1 ausgibt.
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Die Leiterkarte 5 weist eine elektrische Sensorschaltung auf, die der Verarbeitung, insbesondere der Verstärkung, der von dem oder den Strahlungsdetektoren erhaltenen Primärmesssignale, und dem Verarbeiten von von der übergeordneten Datenverarbeitungseinheit empfangenen Daten dient. Die Sensorschaltung dient außerdem zur Weiterleitung von aus den Primärmesssignalen erzeugten Sondensignalen über das Sondenkabel 7 an die übergeordnete Datenverarbeitungseinrichtung. Die erste Steckverbindung dient zur elektrischen Verbindung der Sensorbaugruppe mit der Sensorschaltung. Die zweite Steckverbindung 6 dient entsprechend zur elektrischen Verbindung der Sensorschaltung mit dem Sondenkabel 7.
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Zur Sicherung der zweiten Steckverbindung 6 zwischen der Leiterkarte 5 und der Kabelbaugruppe 8 weist die Sonde 1 ein Sicherungselement 9 auf, das im Folgenden anhand der 3a bis c weiter beschrieben wird.
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In 3a, 3b und 3c ist das Sicherungselement 9 aus drei verschiedenen Perspektiven dargestellt. Es weist einen Sicherungselementkörper 11 auf, der beispielsweise aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens oder mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden kann.
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Der Sicherungselementkörper 11 weist im hier dargestellten Beispiel einen scheibenförmigen Grundkörper auf, an dem zwei Schnapphaken 12 gebildet sind. Die Schnapphaken 12 ragen in senkrechter Richtung aus einer Fläche 17 des scheibenförmigen Grundkörpers des Sicherungselementkörpers 11 heraus und weisen an ihrem freien Ende eine Rastnase 13 auf. In dem Sicherungselementkörper 11 ist außerdem eine als Aufnahme für ein Kabelsteckelement der zweiten Steckverbindung der Sonde 1 dienende Aufnahme 15 gebildet, die als von der Fläche 17 umgebene längliche Vertiefung in dem scheibenförmigen Grundkörper mit einem gegenüber der Fläche 17 abgesenkten Boden 16 ausgestaltet ist. Die beiden Schnapphaken 12 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Aufnahme 15 angeordnet. Senkrecht zu der Längserstreckung der Aufnahme 15 verläuft ein Schlitz 18 durch den Sicherungselementkörper 11 und durch den Boden 16 der Aufnahme 15. Im Boden 16 ist der Schlitz 18 zu einer Öffnung 19 erweitert. Im vorliegenden Beispiel verläuft ein weiterer Schlitz senkrecht zum Schlitz 18 durch den Boden 16 derart, dass eine Kreuzungsstelle zwischen den beiden Schlitzen die Öffnung 19 bildet.
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Die Länge des Schlitzes 18 ist derart bemessen, dass ein mit einem oder mehreren Kabeln verbundenes Kabelsteckelement 22 (4) von hinten durch den Schlitz 18 geschoben werden kann. Nach einer anschließenden Drehung des Sicherungselementkörpers 11 relativ zum Kabelsteckelement 22 um 90 ° kann das kabelseitige Ende des Kabelsteckelements 22 in die Aufnahme 15 zurückgeschoben werden, so dass der Boden 16 eine kabelseitige Stirnfläche des Kabelsteckelements 22 hintergreift, wobei das oder die mit dem Kabelsteckelement 22 verbundenen Kabel 21 durch die Öffnung 19 geführt sind. Das kabelseitige Ende des Kabelsteckelements 22 wird somit in der Aufnahme 15 formschlüssig gehalten.
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In 4 und 5 ist die Steckverbindung zwischen der Leiterkarte 5 und dem Kabel 7 der in 1 und 2 dargestellten Sonde 1 im Detail dargestellt. In 4 ist die durch das Kabelsteckelement 22 und das auf der Leiterkarte 5 angeordnete Gegensteckelement 23 gebildete Steckverbindung 6 noch nicht durch das Sicherungselement 9 gesichert. Das Kabelsteckelement 22 ist mit mehreren Einzelkabeln 21 verbunden, die durch die Öffnung 19 im Sicherungselementkörper 11 geführt sind und in der dahinter angeordneten Kabelbaugruppe 8 (in 4 nicht dargestellt) als Adern des Sondenkabels 7 zusammengeführt werden. Das Sicherungselement 9 ist in 4 so orientiert, dass die Aufnahme 15 durch eine Bewegung des Sicherungselements 9 in Steckrichtung über das kabelseitige Ende des Kabelsteckelements 22 geschoben werden kann.
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Auf jeder Seite der Leiterkarte 5 ist ein Kontaktierungsblech 24 angeordnet, das im vorliegenden Beispiel einen leiterkartenseitigen Abschnitt des Kabelsteckelements 22 übergreift. Die Kontaktierungsbleche 24 dienen zur Anbindung eines Schirmgeflechts zur EMV-Schirmung der auf der Leiterkarte 5 angeordneten Sensorschaltung.
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Wenn das Sicherungselement 9, wie in 5 dargestellt, über das kabelseitige Ende des Kabelsteckelements 22 geschoben ist, so dass sein kabelseitiges Ende in der Aufnahme 15 aufgenommen und darin formschlüssig gehalten ist, rasten die Rastnasen 13 der Schnapphaken 12 jeweils an einer von dem Sicherungselement 9 abgewandten Kante des Kontaktierungsblechs 24 ein. Die Fläche 17 des Sicherungselementkörpers 11 liegt in dieser Position an die gegenüberliegende Kante der Kontaktierungsbleche 24 an. Dadurch ist ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung 6 durch Formschluss des Sicherungselements 9 unterbunden.
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Das Sicherungselement 9 dient gleichzeitig auch zur Sicherung der Steckverbindung zwischen der Leiterkarte 5 und dem Sensorkopf 3. In 3a und 3c ist zu sehen, dass der Sensorelementkörper 11 auf seiner von den Schnapphaken 12 abgewandten Rückseite vier Abstandhalter 14 aufweist, die sich aus der Rückfläche des Sensorelementkörpers 11 in entgegengesetzter Richtung zu den Schnapphaken 12 erstrecken. Diese Abstandhalter 14 weisen im zusammengebauten Zustand der Sonde in Richtung der Hülse 10 der Kabelbaugruppe 8 (2). Eine Bewegung der Leiterkarte 5 in Richtung der Hülse 10, die zu einem ungewollten Lösen der Steckverbindung zwischen der Leiterkarte 5 und dem Sensorkopf 3 führen könnte, wird somit durch das Anschlagen der Abstandhalter 14 gegen die als Anschlagfläche dienende, der Leiterkarte 5 zugewandten Stirnfläche der Hülse 10 verhindert. Vorteilhaft weist das freie Ende der Abstandhalter 14 einen Abstand von mehr als 0,2 mm und weniger als 1 mm von der Stirnfläche der Hülse 10 auf, um zu vermeiden, dass eine permanente Druckkraft auf die Steckverbindung 6 zwischen dem Gegensteckelement 23 und dem Kabelsteckelement 22 bzw. auf die Leiterkarte 5 ausgeübt wird.
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Da der Sicherungselementkörper 11 im vorliegenden Beispiel durch ein generatives Fertigungsverfahren oder ein Spritzguss-Verfahren hergestellt ist, ist es möglich, die Länge der Abstandhalter 14 und/oder der Schnapphaken 12 an verschiedene Sensortypen anzupassen. Bei Herstellung durch ein Spritzguss-Verfahren kann dies beispielsweise durch Einleger oder Schieber im Formnest realisiert werden. Das Sicherungselement 9 kann somit in ganz ähnlicher Weise in unterschiedlichsten Sonden eingesetzt werden.
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Zum Lösen der Steckverbindung zwischen Kabelsteckelement 22 und dem Gegensteckelement 23 können die Schnapphaken 12 nach außen abgewinkelt werden, um die Rastnasen 13 von den Kontaktblechen 24 abzuheben. Hierzu weist der Sicherungselementkörper 11 innerhalb der Schnapphaken 12 verlaufende Bohrungen 20 auf (3c), die von der von den Schnapphaken 12 abgewandten Rückseite des Sicherungselementkörpers 11 her zugänglich sind. In 6 ist ein Werkzeug dargestellt, das zwei Arme 25 aufweist, die in die Bohrungen 20 eingeführt werden können. Die Arme 25 gehen jeweils in einen Griff 26 über und können an der Übergangsstelle mittels eines elastisch verformbaren Federelements 27 miteinander verbunden sein. Es ist aber auch möglich, beide Arme 25 einzeln zu verwenden. Durch Zusammenführen der Griffe 26 werden die Arme 25 ausgelenkt und kippen so die beiden Schnapphaken 12 aus der Senkrechten heraus, derart, dass die Rastnasen von den Kontaktierungsblechen 24 abgehoben werden und eine Bewegung des Sicherungselements 9 entgegen der Steckrichtung des Kabelsteckelements 22 freigeben. Nach Lösen des Sicherungselements 9 kann die Steckverbindung 6 ebenfalls gelöst werden.
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Es versteht sich von selbst, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel in vielfältiger Weise abgewandelt werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So dienen im vorliegenden Beispiel als Gegenrastelement für die Schnapphaken des Sicherungselementes die Kontaktierungsbleche der Leiterkarte. Es ist aber möglich, andersartige Gegenrastelemente vorzusehen. Gleichermaßen können die Schnapphaken in anderer Form als Rastelemente ausgestaltet sein. Auch die Anzahl von Schnapphaken und Abstandhaltern kann jeweils an die Erfordernisse der jeweils zu sichernden Steckverbindung angepasst werden.
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Das erfindungsgemäße Sicherungselement bzw. die Leiterkartenanordnung mit Steckverbindung und Sicherungselement kann wie hier beschrieben in einer Trübungssonde eingesetzt werden. Gleichermaßen kann es in anderen zum Eintauchen in ein Messmedium, z.B. eine Messflüssigkeit, bestimmte Messsonden eingesetzt werden, beispielsweise in einer SAK- oder Nitratsonde oder in einer Spektrometersonde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012106421 A1 [0002]
