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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Verlängerungsanordnung zur Verlängerung des Abstands zwischen einem Elektronikgehäuse und einer Sensoreinheit eines Messgerätes. Außerdem betrifft die Erfindung ein Messgerät und mehrere Verwendungen.
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Hintergrund
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Für Messungen in der Prozess- und Fabrikautomation werden verschiedene Arten von Messgeräten eingesetzt, beispielsweise Vibrationssensoren, kapazitive Sensoren, konduktive Sensoren, Drucksensoren und geführte oder freistrahlende Radarsensoren.
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Diese Messgeräte werden eingesetzt, um beispielsweise den Pegel eines Füllguts in dem Behälter zu bestimmen. Diese Messgeräte werden auch zur Erhöhung der Sicherheit in einer Fabrik, z. B. zur Bestimmung eine Leckage in einem schwer erreichbaren Bereich eingesetzt.
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Um einen komplexen Prozess zu überwachen, können in einem Messgerät verschiedene Sensorarten kombiniert werden. Die Konfiguration derartiger Messgeräte kann je nach Komplexität des Prozesses anspruchsvoll und zeitaufwendig sein.
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Insbesondere um ein derartiges Messgerät so zu positionieren, dass die Messdaten präzise und leicht lesbar sind, können für unterschiedliche Anwendungen individuell angepasste Messgeräte erforderlich sein.
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Dadurch entstehen nicht nur höhere Kosten für die Fertigung des angepassten Messgeräts, sondern in vielen Fällen noch zusätzliche Kosten für die Lagerhaltung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Konfiguration des Messgerätes zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verlängerungsanordnung zur Verlängerung des Abstands zwischen einem Elektronikgehäuse und einer Sensoreinheit eines Messgerätes. Die Verlängerungsanordnung weist ein Verlängerungselement auf und eine Leitungsanordnung, welche zur Verbindung der Elektronik des Elektronikgehäuses mit der Sensoreinheit eingerichtet ist. Die Leitungsanordnung ist an oder in der Wand des Verlängerungselements angebracht.
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Das Profil des Verlängerungselements kann z. B. zylindrisch, oval, vieleckig sein oder auch eine andere Querschnittsform aufweisen. Die Wandungen des Verlängerungselements können aus Kunststoff oder Metall bestehen, sodass das Verlängerungselement individuell je nach Bedarf gekürzt, verlängert, gekrümmt werden kann. Beispielsweise kann das Verlängerungselement als ein hohles Rohr ausgeführt sein.
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Das Verlängerungselement kann aus mehreren voneinander isolierten und unterschiedlichen Durchmesser ausgeführten Rohren realisiert werden. Beispielsweise kann das Verlängerungselement als ein doppelwandiges Rohr ausgeführt werden. Vorteilhafterweise kann die Befestigung des Abnehmers an das Verlängerungselement vereinfacht werden.
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Vorteilhafterweise ist keine individuelle Vorfertigung des Verlängerungselements notwendig. Anlagenbauer können Verlängerungselemente als Meterware lagern und passend zusägen. Die Leitungsanordnung kann eine individuelle Anzahl an integrierten Leitungen aufweisen. Durch die in der Wandung integrierten Leitungen können Sensorteile, die mit Energie versorgt werden müssen, einfach abgesetzt werden. Die Leitungsanordnung kann auch zur Übertragung von Messdaten der Sensoreinheit an die Elektronik des Elektronikgehäuses, oder zur Kommunikation zwischen Sensoreinheit und die Elektronik des Elektronikgehäuses dienen.
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Nach absägen des Verlängerungselements sind beispielsweise die Leitungen stirnseitig zugänglich und können mit Hilfe des Abnehmers kontaktiert werden (z.B. über Schleifkontakte). Es könnte auch so umgesetzt sein, dass die Leitung im Verlängerungselement als massiver Steckkontakt ausgeführt ist und die aufsteckbare Abnehmerseite als Buchse fungiert. Die Leitungen können als Bussystem ausgeführt werden bzw. kann ein Bussystem im Verlängerungselement integriert sein.
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Die Leitungen können nach unterschiedlichen Verfahren an oder in der Wand des Verlängerungselements angebracht werden. Beispielsweise können die Leitungen in Form einer Beschichtung aufgedampft oder aufgedruckt werden. Die Leitungen können in Form einer eingelassenen Leiterbahn angebracht werden. Die Leitungen können auch über eine isolierte Schiene an der Wand des Verlängerungselements angebracht werden.
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Vorteilhafterweise kann beim Anbringen der Leitungen in oder an der Wand des Verlängerungselements die Gefahr eines Kabelbruchs oder Übergangswiderstände in Steckverbindungen oder Leitungslängen wie bei herkömmlichen Sensoren mit freiliegenden Kabeln in der Rohrverlängerung reduziert werden.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise beim Anbringen der Leitungen in oder an der Wand des Verlängerungselements das Lösen von Verbindungen bei Vibrationen oder Transport reduziert werden. Durch die geringe Stromaufnahme der Sensoren können die integrierten Leitungen einen sehr geringen Querschnitt bzw. Schichtdicke aufweisen. Dieses Merkmal kann die Positionierung des Messgerätes bei beengten Einbauverhältnissen vereinfachen.
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Die Verlängerungsanordnung dient zur Entkopplung von Energieversorgungseinheit und Auswertelektronik, die im Elektronikgehäuse eingeschlossen ist, und die Sensoreinheit, die aufsteckbar beispielsweise mittels eines Abnehmers auf dem Verlängerungselement angebracht ist.
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Die Sensoreinheit des Messgerätes kann beispielsweise einen Vibrationssensor, einen kapazitiven Sensor, einen konduktiven Sensor oder einen Drucksensor aufweisen. Das Messgerät kann auch mehrere Sensoreinheiten aufweisen, die nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten.
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Das Messgerät kann beispielsweise ein Vibrationsgrenzschalter sein, der z. B. als Grenzschalter den minimalen, maximalen oder sonstigen Grenzstand von granulierten und grobkörnigen, pulverförmigen und feinkörnigen Schüttgütern detektiert. Das Messgerät kann auch ein TDR-Sensor (TDR: Time-Domain Reflectometer) zur kontinuierlichen Füllstand- und Trennschichtmessung von Flüssigkeiten sein. Das Messgerät kann auch zur Druckmessung eingerichtet sein. Das Messgerät kann einen kapazitiven Sensor aufweisen, der zur Detektion der Leckage eingerichtet ist. Weitere Beispiele für derartige Geräte sind ein Impedanzgrenzschalter, ein Füllstandmessgerät mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend oder Laserfrontend oder ein Druckmessgerät.
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Durch die Verlängerungsanordnung kann die Positionierung des Messgerätes einfacher, kostengünstiger, flexibler und/oder präziser werden. Die Verlängerungsanordnung kann z. B. eine Gesamtlänge von 6 Metern und mehr aufweisen. Die Positionierung des Messgerätes kann insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen einfacher werden. Es kann der Bedarf an Hilfsgeräten reduziert werden, beispielsweise kann ein Kran nicht mehr benötigt werden oder ein kleinerer Kran für die Positionierung ausreichend sein, da die Leitungselemente in kleineren Stücken gelagert werden können. Auch können die Kosten für die Lagerhaltung und/oder den Transport reduziert werden, weil z. B. nur noch eine Auswahl an Standardlängen der Verlängerungselemente - und ggf. nur noch wenige kürzere Sonderlängen - der Verlängerungselemente bevorratet werden muss.
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Die Verlängerungsanordnung ist insbesondere vorteilhaft bei der Montage und Fertigung von Geräten mit abgesetzter Sensorik. Insbesondere bei Schweißungen werden keine freiliegenden Leitungen gefährdet.
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Die Verlängerungsanordnung kann vor Ort durch technisch weniger qualifiziertes Personal auf eine passende Länge gebracht werden, z. B. mittels Sägen oder Krümmen.
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Das Anbringen der Leitungsanordnung in der Wandung kann so erfolgen, dass ein störungssicherer Betrieb des Messgerätes gewährleistet wird. Insbesondere kann das Anbringen der Leitungsanordnung in der Wandung des Verlängerungselements die kapazitiven Kopplungen und Übersprechen verringern und dadurch die elektromagnetische Verträglichkeit des Messgerätes erhöhen.
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In einer Ausführungsform weist die Verlängerungsanordnung einen Anschlussadapter, welcher zum mechanischen Verbinden des Verlängerungselements mit einem zweiten Verlängerungselement eingerichtet ist, auf. Vorteilhafterweise können mittels des Anschlussadapters verschiedene Bögen, Längen, Abgänge realisiert werden.
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In einer Ausführungsform ist der Anschlussadapter zum elektrischen Verbinden der Leitungsanordnung mit einer zweiten Leitungsanordnung des zweiten Verlängerungselements eingerichtet.
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Die elektrische Verbindung kann z. B. über eine Steckverbindung oder Schleifkontakte erfolgen.
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In einer Ausführungsform ist die Leitungsanordnung zur Energieversorgung der Sensoreinheit eingerichtet.
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In einer Ausführungsform ist die Leitungsanordnung zur Übertragung von Messdaten der Sensoreinheit an die Elektronik des Elektronikgehäuses eingerichtet.
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In einer Ausführungsform weist die Leitungsanordnung eine Leitung auf. Die Leitung ist in Form einer Beschichtung an der Wand des Verlängerungselements aufgedampft oder aufgedruckt.
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In einer Ausführungsform weist die Leitungsanordnung eine Leitung auf. Die Leitung ist in Form einer eingelassenen Leiterbahn in der Wand des Verlängerungselements ausgeführt.
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In einer Ausführungsform weist die Leitungsanordnung eine Leitung auf. Die Leitung ist über eine isolierte Schiene an der Wand des Verlängerungselements angebracht.
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Vorteilhafterweise kann beim Anbringen der Leitungen in oder an der Wand des Verlängerungselements die Gefahr eines Kabelbruchs oder Übergangswiderstände in Steckverbindungen oder Leitungslängen wie bei herkömmlichen Sensoren mit freiliegenden Kabeln in der Rohrverlängerung reduziert werden.
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In einer Ausführungsform weist die Verlängerungsanordnung mehrere Verlängerungselemente, welche zur Anbringung mehrerer Sensoreinheiten eingerichtet sind, auf, wobei für jede Sensoreinheit ein individueller Abstand zwischen dem Elektronikgehäuse und der entsprechenden Sensoreinheit einstellbar ist.
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Über ein Adaptersystem können verschiedene Sensoriken und/ oder Auswerte- und Steuereinheiten je nach Bedarf einfach und schnell montiert bzw. aufgesteckt werden. Vorteilhafterweise können verschiedene Arten von Sensoriken in einem Messgerät angebracht werden. Damit können komplexe physikalische Prozesse überwacht werden.
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In einer Ausführungsform weist die Verlängerungsanordnung ein Verstärkermodul auf, das in der Verlängerungsanordnung angeordnet ist, und welches eingerichtet ist, das Messsignal auf seinem Weg von der Sensoreinheit zur Elektronik des Elektronikgehäuses zu verstärken. Das ist insbesondere vorteilhaft für Messgeräte, welche längere Sensoren aufweisen, insbesondere mit Längen über 6 m.
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Das Verlängerungselement kann eingerichtet sein, das Elektronikgehäuse mit der Sensoreinheit und darüber hinaus mit zumindest einer zweiten Sensoreinheit zu verbinden, welche in eine andere Richtung zeigt oder zumindest an einem anderen Ort angebracht ist als die erste Sensoreinheit, wobei eine Vielzahl von weiteren Sensoreinheiten vorgesehen sein können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Messgerät mit einer Verlängerungsanordnung, welches eine Sensoreinheit aufweist. Die Sensoreinheit ist zum Messen eines Füllstands oder Grenzstands mittels Vibration, kapazitiv, konduktiv oder durch Druckmessung ausgeführt.
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In einer Ausführungsform ist die Sensoreinheit auf die Verlängerungsanordnung aufsteckbar und/oder aufgeschraubt eingerichtet.
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Dieser Aspekt dient vorteilhaftweise zur einfachen und schnellen Montage eines Messgerätes. Die Montage kann weiterhin durch technisch weniger qualifiziertes Personal ausgeführt werden.
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In einer Ausführungsform weist das Messgerät einen aufsteckbaren Abnehmer, der Abnehmer, der an einem Ende des Verlängerungselements aufgesteckt ist, und zum Aufstecken der Sensoreinheit auf den Abnehmer eingerichtet ist, auf.
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Dieser Aspekt dient vorteilhafterweise zur einfachen und schnellen Montage eines Messgerätes einer komplexen Form und verschiedenen Sensoriken.
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In einer Ausführungsform weist das Messgerät einen zweiten aufsteckbaren Abnehmer, der an einem anderen Ende des Verlängerungselements aufgesteckt ist, und zum Aufstecken des Elektronikgehäuses auf den zweiten Abnehmer eingerichtet ist, auf.
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Die Abnehmer können ein Dichtungssystem verfügen. Daher kann weiterhin das Dichtungssystem der Abnehmer das Verlängerungselement gegenüber äußeren Einflüssen schützen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verwendung einer Verlängerungsanordnung zur Verlängerung des Abstands zwischen einem Elektronikgehäuse und einer Sensoreinheit eines Messgerätes.
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Vorteilhafterweise dient die Verwendung der Verlängerungsanordnung zur Minimierung der Elektroniktemperatur gegenüber der Prozesstemperatur.
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Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.
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Figurenliste
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Dabei zeigt:
- 1 schematisch ein Messgerät mit einer Verlängerungsanordnung gemäß einer Ausführungsform.
- 2 schematisch ein Messgerät mit einer Verlängerungsanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 3 schematisch ein Messgerät mit einer Verlängerungsanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Verlängerungsanordnung (100) eines Messgerätes (200). Diese Ausführungsform weist ein lineares Verlängerungselement (101) auf.
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Die Verlängerungsanordnung (100) ist eingerichtet zur Verlängerung des Abstands zwischen einem Elektronikgehäuse (201) und einer Sensoreinheit (202) eines Messgerätes (200). Die Verlängerungsanordnung (100) ist zum Verbinden des Elektronikgehäuses mit der Sensoreinheit eingerichtet. Die Verlängerungsanordnung (100) weist das lineare Verlängerungselement (101) auf und eine Leitungsanordnung (110), welche zur Verbindung der Elektronik des Elektronikgehäuses (201) mit der Sensoreinheit (202) eingerichtet ist. Die Leitungsanordnung (110) ist zur Energieversorgung der Sensoreinheit (202) und zur Übertragung von Messdaten der Sensoreinheit (202) an die Elektronik des Elektronikgehäuses (201) eingerichtet.
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In dieser Ausführungsform ist die Leitungsanordnung (110) in der Wand (120) des Verlängerungselements (101) angebracht. Die Leitungsanordnung (110) weist zwei Leitungen auf. Durch die in der Wandung integrierten Leitungen (110) ist die Sensoreinheit (202) mit Energie versorgt. Die Leitungsanordnung (110) dient auch zur Übertragung von Messdaten der Sensoreinheit (202) an die Elektronik des Elektronikgehäuses (201). Die Leitungen (110) sind in der Wand des Verlängerungselements (101) in Form einer Beschichtung aufgedruckt.
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Das Verlängerungselement (110) ist ein hohles Rohr aus Metall. Das Elektronikgehäuse (201) und die Sensoreinheit (202) sind auf die Verlängerungsanordnung (100) mittels Abnehmer (206, 207) aufsteckbar angebracht. Die Abnehmer (206, 207) sind an beiden Enden des Verlängerungselements (101) aufgesteckt. Die Sensoreinheit (202) ist als Vibrationssensor ausgeführt und weist eine Schwinggabel (204) auf.
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Weiterhin weist die Verlängerungsanordnung (110) ein Verstärkermodul (150) auf, das in der Verlängerungsanordnung (110) angeordnet ist. Das Verstärkermodul (150) ist eingerichtet, das Messsignal auf seinem Weg von der Sensoreinheit (202) zur Elektronik des Elektronikgehäuses (201) zu verstärken. Das ist insbesondere vorteilhaft für Messgeräte, die längere Sensoren aufweisen, insbesondere mit einer Länge über 6 m.
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2 zeigt eine schematische Skizze einer weiteren Ausführungsform einer Verlängerungsanordnung (100) eines Messgerätes (200). Diese Ausführungsform weist zwei lineare Verlängerungselemente (101, 103) und ein eckiges Verlängerungselement (102) auf. Die Verlängerungselemente (101,102) sind mittels eines Anschlussadapters (130) mechanisch verbunden. Die Verlängerungselemente (102,103) sind mittels eines Anschlussadapters (131) mechanisch verbunden.
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Weiterhin sind die Leitungen (110, 111) und (111,112) mittels desselben Anschlussadapters (130,131) elektrisch verbunden.
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Der Abnehmer (206) ist an ein freies Ende des Verlängerungselements (103) aufgesteckt. Der Abnehmer (207) ist an ein freies Ende des Verlängerungselements (101) aufgesteckt. Das Elektronikgehäuse (201) ist auf das Verlängerungselement (103) mittels Abnehmer (206) aufsteckbar angebracht. Die Sensoreinheit (202) ist auf das Verlängerungselement (101) aufsteckbar angebracht.
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3 zeigt eine schematische Skizze einer weiteren Ausführungsform einer Verlängerungsanordnung (100) eines Messgerätes (200). Diese Ausführungsform weist drei lineare Verlängerungselemente (101, 103, 104) und ein T-förmiges Verlängerungselement (105) auf.
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Die Verlängerungselemente (101,105) sind mittels des Anschlussadapters (131) mechanisch verbunden. Die Verlängerungselemente (105,103) sind mittels eines Anschlussadapters (130) mechanisch verbunden. Die Verlängerungselemente (105,104) sind mittels eines Anschlussadapters (132) mechanisch verbunden.
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Weiterhin sind die Leitungen (110, 111) und (111, 112) mittels desselben Anschlussadapters (130, 131) elektrisch verbunden. Die Leitungen (111a, 113) sind mittels des Anschlussadapters (132) elektrisch verbunden.
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In dieser Ausführungsform weist das Messgerät (200) zwei Arten von Sensoreinheiten (202, 203) auf. Die Sensoreinheit (202) ist als ein Vibrationssensor ausgeführt. Die Sensoreinheit (203) ist als ein kapazitiver Sensor ausgeführt. Die Sensoreinheit (202) ist auf dem Verlängerungselement (101) mittels des Abnehmers (207) aufgesteckt. Die Sensoreinheit (203) ist auf dem Verlängerungselement (104) mittels des Abnehmers (208) aufgesteckt. Das Elektronikgehäuse (201) ist mittels des Abnehmers (206) aufsteckbar auf dem Verlängerungselement (103) angebracht.
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Messsignale der beiden Sensoreinheiten (202, 203) werden an eine oder mehrere Elektronikeinheiten des Elektronikgehäuses (201) mittels der Leitungsanordnung (110, 111, 111a, 112, 113) übermittelt und damit bewertet.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
