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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays und vorzugsweise zum Einbringen in einen Displayhalter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, sowie ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.
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Aus dem Stand der Technik sind Feldgeräte bekannt, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
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Bei hygienischen Prozessen werden besonders hohe Anforderungen hinsichtlich derer Verarbeitung und/oder Sauberkeit gestellt. Beispiele für derartige hygienische Prozess sind Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, wo die Gefahr besteht, dass Ablagerungen und/oder Verunreinigungen die Haltbarkeit beeinträchtigenden und/oder zu gesundheitsschädlichen Kontaminationen von Lebensmitteln führen können.
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Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden die Gehäuse der Feldgeräte speziell ausgestaltet. Beispielsweise werden sie aus einem metallischen Werkstoff, wie bspw. 316L Edelstahl gefertigt und/oder so entworfen, dass es möglichst wenig Stellen gibt, an denen Ablagerungen und/oder Verunreinigungen anhaften können.
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Ferner werden die Feldgeräte häufig für diesen Anwendungszweck als hermetisch gekapselte Geräte ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass Bedien- und Anzeigeelemente üblicherweise hinter einer Sichtscheibe im Innenraum des Feldgerätes angeordnet und durch die Sichtscheibe hermetisch nach außen gekapselt sind. Derartige Bedien- und Anzeigeelemente können nicht nur Mittel zur Anzeige von Informationen aufweisen, sondern auch Mittel um eine Bedienung zu ermöglichen. Zur Bedienung werden bspw. kapazitive Tasten, welche als Teil des Bedien- und Anzeigeelements, bspw. durch eine entsprechende Folie, ausgebildet werden können, eingesetzt. Im nachfolgenden werden solche Bedien- und Anzeigeelemente auch als Display bezeichnet.
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Nachteilig hieran ist, dass eine Bedienung solcher kapazitiven Tasten des Displays und/oder eine gute Ablesbarkeit nur möglich ist, wenn das aufgrund der hermetischen Kapselung hinter der Sichtscheibe angeordnete Display möglichst plan und ohne Abstand an der Sichtscheibe anliegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie ein Display möglichst plan und ohne Abstand an einer Sichtscheibe eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik angeordnet werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und das Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 8.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays und vorzugsweise zum Einbringen in eine Displayhalter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, umfasst wenigstens:
- - einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Vorrichtungskörper mit einer auf einer ersten Seite des Vorrichtungskörpers ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays;
- - zumindest ein an einer zweiten Seite des Vorrichtungskörpers angeordnetes Federelement, welches derartig ausgebildet ist, dass in einem eingespannten Zustand, in dem die Vorrichtung an einer Trägerplatte befestigt ist, das Federelement eine Federkraft derartig auf die Trägerplatte ausübt, dass die Vorrichtung das in der Aufnahmefläche angeordnete Display in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche drückt/presst.
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mit einer Trägerplatte verbindbar ist und die durch eine federnde Aufhängung mittels des Federelements dafür sorgt, dass das Display gegen eine Sichtscheibe gedrückt wird. Durch die Vorrichtung können ferner sämtliche Toleranzen, die sich im eingebauten Zustand aufgrund von Toleranzen der einzelnen Bauteile ergeben, ausgeglichen werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass an dem Vorrichtungskörper an der zweiten Seite ferner zumindest ein Führungsstift angeordnet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte positionierbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass an der zweiten Seite ferner zumindest ein Rastelement, bspw. in Form einer Rastnase oder eines Rasthaken, ausgebildet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte befestigbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass mehrere Führungsstifte und/oder mehrere Rastelemente an der zweiten Seite ausgebildet sind und vorzugsweise jeweils zwei Führungsstifte bzw. jeweils zwei Rastelemente diagonal zueinander an unterschiedlichen Rändern des Grundkörpers angeordnet sind. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass zumindest ein Führungsstift und zumindest ein Rastelement am jeweils gleichen Rand angeordnet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner zumindest zwei Federelemente, die derartig an der zweiten Seite angeordnet sind, dass die beiden Federelemente an entgegengesetzten Rändern des Vorrichtungskörpers angeordnet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Federelemente derartig ausgebildet ist, dass dieses als federbarer viertelkreisförmiger Schenkel bzw. Balken ausgebildet ist, der an einem Ende an dem Grundkörper angebracht ist und an dem anderen Ende im eingespannten Zustand auf die Trägerplatte drückt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Feldgerät der Automatisierungstechnik wenigstens aufweisend:
- - ein Feldgerätegehäuse, welches einen Innenraum umschließt;
- - eine in das Feldgerätegehäuse integrierte oder befestigte Sichtscheibe für ein Display;
- - ein hinter der Sichtscheibe in dem Innenraum des Feldgerätegehäuse angeordnetes Display;
- - eine in dem Innenraum des Feldgerätegehäuses angeordnete Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Display in der Aufnahmefläche der Vorrichtung angeordnet ist und die Vorrichtung derartig in dem Innenraum angeordnet und eingespannt ist, dass das zumindest eine Federelement das in der Aufnahmefläche angeordnete Display an eine Rückseite der Sichtscheibe drückt/presst.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik umfasst ferner eine im Innenraum des Feldgerätegehäuse entsprechend angeordnete Trägerplatte, vorzugsweise eine Leiterplatte, wobei die Vorrichtung an der Trägerplatte befestigt ist und die Trägerplatte derartig in dem Innenraum angeordnet ist, dass die daran befestigte Vorrichtung durch das zumindest eine Federelement das in der Aufnahmefläche angeordnete Displays an die Rückseite der Sichtscheibe drückt/presst. Insbesondere kann die Ausgestaltung ferner einen, vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellten Displayhalter umfassen, wobei der Displayhalter Rastelemente aufweist, mittels denen der Displayhalter and der Trägerplatte befestigt ist und wobei der Displayhalter den Displayrahmen mit dem in der Aufnahmefläche angeordneten Display aufnimmt, wobei der Displayhalter vorzugsweise ferner die Sichtscheibe umfasst, so dass der Displayhalter, der Displayrahmen, die Trägerplatte und die Sichtblende eine Einheit bilden, die durch eine entsprechende Aufnahme im Feldgerätegehäuse in das Feldgerät, vorzugsweise in der Fertigung des Feldgerätes, integriert ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, welches für den Einsatz in hygienischen Anwendungen konzipiert ist und welches einen erfindungsgemäßen Displayrahmen aufweist,
- 2: eine Rückseite einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Displayrahmens,
- 3: einen erfindungsgemäßen Displayrahmen im eingebauten Zustand, und
- 4: einen Displayhalter, in den der Displayrahmen integriert ist.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik 10. Das Feldgerät 10 umfasst ein Feldgerätegehäuse 12, das einen Innenraum 13 umschließt. Das Feldgerätegehäuse 12 weist einen zumindest abschnittsweise rotationssymmetrischen Bereich 17 auf, in den der Feldkontaktstecker 21 integriert werden soll bzw. integriert ist. Das Feldgerät 10 umfasst ferner ein endseitig an dem Feldgerätegehäuse 12 angeordnete Sensorbaugruppe mit einem Sensor- und/oder Aktorelement 14 zum Stellen und/oder Erfassen einer Prozessgröße und einen Prozessanschluss 28. Bei dem Prozessanschluss 18 kann es sich um eine Gewindebauform oder um einen schraub- oder klemmbaren Flansch handeln.
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Das Sensor- und/oder Aktorelement 14 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Füllstandsensorelement zum Erfassen eines Füllstandes als Prozessgröße. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf die Art bzw. konkrete Ausgestaltung des Sensor- und/oder Aktorelements als Füllstandsensorelement beschränkt, sondern kann prinzipiell auf jedes andere Sensor- oder Aktorprinzip übertragen werden.
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Zum Bereitstellen und/oder Aufbereiten eines Sensor- und/oder Aktorsignals dient eine in einem Innenraum 13 des Feldgerätegehäuses eingebrachte elektronische Schaltung 15, die dazu ausgebildet ist, das Sensor- und/oder Aktorelement 14 zu betreiben.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die elektronische Schaltung drei Leiterplatten auf, wovon zwei Leiterplatten 15a und 15b in Längsrichtung des Gehäuses und eine Leiterplatte 15c in Querrichtung zu dem Gehäuse angeordnet sind. Die Leiterplatten 15a, 15b, 15c sind über entsprechenden Steckverbinder und Gegensteckverbinder 15d ineinandergesteckt und somit elektrisch kontaktiert. Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein.
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Die elektronische Schaltung umfasst ferner eine Anschlusselektronik 20 mit zumindest einer ersten Leiterplatte 25 mit einem Feldkontaktstecker 21, der in einer Längsachse der Leiterplatte 25 an einer Leiterplattenkante angeordnet und an dieser angelötet ist. Durch den Feldkontaktstecker 21 werden Daten, insbesondere Messwerte, und/oder Energie von dem Feldgerät 10 zu einer externen Einheit, bspw. einer übergeordneten Einheit oder einem anderen Feldgerät, übertragen.
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Bei dem Feldkontaktstecker 21 kann es sich insbesondere um einen Rundsteckverbinder, bspw. einen M12-Rundsteckverbinder handeln. Gleichwohl kann es sich aber auch um andere gängige Steckverbinder handeln, die geeignet sind, Daten und/oder Energie zu übertragen. Beispielsweise kann es sich auch um einen Ethernet-Stecker handeln. Ferner kann es sich bei dem Feldkontaktstecker 21 auch um eine Kabelverschraubung handeln, durch die eine Leitung zur elektrischen Kontaktierung in den Innenraum des Feldgerätes geführt ist.
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Die Anschlusselektronik 20 umfasst ferner zumindest einen Gegensteckverbinder 22, der derartig auf der ersten Leiterplatte 25 angeordnet und angebracht sein kann, dass eine Steckachse 23 zu einer Hauptebene in der die erste Leiterplatte 25 ausgebildet ist geneigt bzw. gekippt ist. Über den Gegensteckverbinder 22 der Anschlusselektronik ist diese mit einer der Leiterplatten der elektronischen Schaltung über einen dort vorhandenen dazu passenden Steckverbinder 15e verbunden. Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein. Ferner können auf der ersten Leiterplatte 25 elektronische Komponenten für EMV- und/oder Explosionsschutz-Maßnahmen 24 aufgebracht sein.
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Die in dem Feldgerät 10 befindliche elektronische Schaltung 15 ist zumindest teilweise in einem Elektronikbecher 16 angeordnet, welcher einen festen Sitz im Feldgerätegehäuse hat und ggfl. auch dazu dient, die leiterplatten der elektronischen Schaltung zu fixieren. Der Elektronikbecher 16 ist dabei im Wesentlichen an eine Außenkontur des Feldgerätegehäuses angepasst. Ferner können die in dem Elektronikbecher befindlichen elektronischen Schaltungsteile mittels einer Vergussmasse 27 vergossen sein.
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Das Feldgerätegehäuse 12 weist ferner eine Gehäuseöffnung 18 auf, durch die der Feldkontaktstecker nach außen geführt ist. Zur mechanischen Fixierung und/oder Ausrichtung bzw. Positionierung ist über den Feldkontaktstecker eine passgenaue Steckerhülse 26 in bzw. an dem Feldgerätegehäuse angebracht. Die Steckerhülse ist an dem Feldgerätegehäuse außenseitig angeschweißt. Um während des Schweißvorgangs die Steckerhülse zu fixieren, kann diese mittels einer Befestigungseinrichtung an dem Elektronikbecher befestigt sein. Dies kann beispielsweise über ein Rastmechanismus an dem in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Elektronikbecher erfolgen. Beispielsweise kann ein erstes Befestigungselement durch eine an den Elektronikbecher angespritzte Rastgeometrie, z.B. in Form einer Rastnase, realisiert sein. Um ein Einrasten bzw. Einklipsen zu ermöglichen ist an der Steckerhülse eine umlaufende Nut als zweites Befestigungselement implementiert. Durch das Zusammenspiel der beiden Befestigungselemente wird verhindert, dass der Feldkontaktstecker während des Schweißvorgangs, bspw. durch die Dynamik der Schweißanlage oder den Einfluss von Schutzgasströmen, nicht beeinflusst wird, da die Steckerhülse an dem Elektronikbecher fixiert ist. Ferner hat ein Laserstrahl freien Zugang zur Schweißstelle.
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An einem oberen Ende des Feldgerätes 10 weist das Feldgerätegehäuse 12 ein Display zur Anzeige und/oder Bedienung 19 auf. Das Display kann zur Bedienung kapazitive Tasten aufweisen. Diese können bspw. durch eine entsprechende kapazitive Folie realisiert sein. Um den hygienischen Anforderungen gerecht zu werden, ist das Display hinter einer in dem Gehäuse 12 integrierten Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 im Innenraum 13 des Feldgerätes angeordnet. Um eine möglichst gute Darstellung bzw. Ablesbarkeit der Information auf dem hinter der Sichtscheibe 11 platzierten Display 19 zu haben und/oder eine reibungsfreie Bedienung von kapazitiven Tasten zu haben, ist es notwendig, dass das Display 19 möglichst plan und/oder gleichmäßig an der Rückseite der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 anliegt. Hierzu dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Displayrahmen 30, der das Display einerseits aufnimmt und andererseits entsprechend hinter der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 platziert.
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2 zeigt einen solchen erfindungsgemäßen Displayrahmen, der einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Grundkörper mit einer auf einer ersten Seite (Vorderseite) 32 des Vorrichtungskörpers 31 ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays aufweist.
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2 zeigt eine zweite Seite (Rückseite) 33 des erfindungsgemäßen Displayrahmens 30. An der Rückseite 33 können mehrere Rastelemente 36 in Form von Rasthaken ausgebildet sein, die dazu dienen, den Displayrahmen 30 an einer Trägerplatte 50 lösbar befestigen zu können.
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Ferner weist der Displayrahmen 30 mehrere Führungsstifte 35 auf, die dazu dienen, eine axiale Ausrichtung des in der Aufnahmefläche angeordneten Displays 19 zu der Trägerplatte 50, an der der Displayrahmen 30 befestigbar ist, zu gewährleisten. Die Führungsstifte 35 können dabei diagonal zueinander auf der Rückseite 33 des Grundkörpers 31 angeordnet sein.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Displayrahmen 30 an der Rückseite 33 vier Federelement 34 auf, die dazu dienen, dass in der Aufnahmefläche 37 befindliche Display 19 im eingespannten Zustand in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche 60 zu drücken bzw. pressen. Hierzu sind die Federelemente 34 als federbare viertelkreisförmige Schenkel bzw. Balken ausgebildet, die an einem Ende an dem Grundkörper 31 angebracht sind und an dem anderen Ende im eingespannten Zustand auf die Trägerplatte 50 drücken, so dass das Display in Richtung des Normalenvektors 60 gedrückt bzw. gepresst wird. Der Displayrahmen kann aus einem Kunststoff, insbesondere durch ein Spritzgussverfahren, hergestellt sein.
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Figure 3 zeigt den Displayrahmen 30 in dem eingebauten Zustand, d.h. der Displayrahmen 30 ist an einer im Innenraum 13 entsprechend positionierten Trägerplatte 50 befestigt, so dass das in der Aufnahmefläche 37 angeordnet und dort ggfls. fixierte Display 19 durch den Displayrahmen 30 an die Sichtscheibe 11 gedrückt wird. Bei der Trägerplatte handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Leiterplatte 50, die bspw. dazu eingerichtet sein kann, die Auswertung und/oder Ansteuerung bzw. Bedienung des Displays 19 zu ermöglichen. Der Displayrahmen 30 ist hierbei über die Führungsstifte 35, die in entsprechende Bohrungen auf der Leiterplatte 50 eingeführt sind, axial ausgerichtet. Befestigt ist der Displayrahmen 30 über zwei Rasthaken 36, die an einer dem Displayrahmen 30 abgewandten Seite der Leiterplatte 50 zum Fixieren eingreifen.
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Figure 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, bei der der zuvor beschriebene Displayrahmen 30 samt Träger- bzw. Leiterplatte in einen Displayhalter 40 integriert ist. Der Displayhalter 40 ist dabei bevorzugt derartig ausgeführt, dass dieser ebenfalls eigene Rastelemente 41, insbesondere in Form von Rasthaken, aufweist, mit denen er ebenfalls an der Träger- bzw. Leiterplatte 50 befestigt ist. Auf diese Weise bilden der Displayrahmen 30 mit dem Display 19, die Leiterplatte 50 und der Displayhalter 40 eine Einheit bzw. eine Baugruppe. Ferner kann der Displayhalter 30 auch die Bedien- bzw. Sichtplatte 11 aufweisen. Diese Einheit bzw. Baugruppe kann durch eine entsprechende Aufnahme im Feldgerätegehäuse 12 in das Feldgerät 10 bei der Fertigung integriert werden, wie dies in 1 dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Feldgerät der Automatisierungstechnik
- 11
- Sichtscheibe
- 12
- Feldgerätegehäuse
- 13
- Innenraum
- 14
- Sensor- und/oder Aktorelement
- 15
- Elektronische Schaltung
- 15a-15c
- Leiterplatten
- 15d
- Steck- und Gegensteckverbinder
- 15e
- Steckverbinder
- 16
- Elektronikbecher
- 16a
- Rastnase
- 17
- Rotationssymmetrischer Bereich
- 18
- Gehäuseöffnung
- 19
- Display
- 20
- Anschlusselektronik
- 21
- Feldkontaktstecker
- 22
- Gegensteckverbinder der Anschlusselektronik
- 24
- Elektronische Bauteile, bspw. für EMV- und/oder Ex-Schutzmaßnahmen
- 25
- Erste Leiterplatte der Anschlusselektronik
- 26
- Steckerhülse für Feldkontaktstecker
- 26a
- Umlaufende Nut zum Einrasten bzw. Einklipsen
- 27
- Vergussmasse
- 28
- Prozessanschluss
- 30
- Displayrahmen
- 31
- Grund- bzw. Vorrichtungskörper
- 32
- Vorderseite
- 33
- Rückseite
- 34
- Federelemente
- 35
- Führungsstifte
- 36
- Rastelement des Displayrahmens
- 37
- Aufnahmefläche für das Display
- 40
- Displayhalter
- 41
- Rastelemente des Displayhalters
- 50
- Trägerplatte bzw. Leiterplatte
- 60
- Normalenvektor auf die Aufnahmefläche
