DE10220450A1

DE10220450A1 - Contactless connection cable

Info

Publication number: DE10220450A1
Application number: DE2002120450
Authority: DE
Inventors: Martin Gehrke; Torsten Pechstein; Hermann Straub
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-20
Also published as: AU2003227730A8; WO2003096139A2; WO2003096139A3; AU2003227730A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungskabel 1 zum Austausch von Daten zwischen einem ersten Gerät 3 und einem zweiten Gerät 2 und zur Übertragung von Energie von dem ersten Gerät 3 zum zweiten Gerät 2. Das Verbindungskabel 1 umfasst eine erste Schnittstelle zum lösbaren Anschluss an das erste Gerät 3, eine zweite Schnittstelle zum lösbaren Anschluss an das zweite Gerät 2 und eine Verbindungsleitung zur Übertragung von Daten und Energie zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle; wobei die erste und die zweite Schnittstelle so beschaffen sind, dass der Austausch von Daten zwischen dem ersten Gerät und der ersten Schnittstelle sowie dem zweiten Gerät und der zweiten Schnittstelle ohne galvanische Kopplung erfolgt und die Übertragung von Energie von dem ersten Gerät zur ersten Schnittstelle und von der zweiten Schnittstelle zum zweiten Gerät induktiv erfolgt. Bevorzugt erfolgt der Datenaustausch ebenfalls induktiv durch Modulation des Wechselspannungssignals zur Energieübertragung.The invention relates to a connecting cable 1 for exchanging data between a first device 3 and a second device 2 and for transmitting energy from the first device 3 to the second device 2. The connecting cable 1 comprises a first interface for detachable connection to the first device 3 , a second interface for releasable connection to the second device 2 and a connecting line for the transmission of data and energy between the first and the second interface; wherein the first and the second interface are such that the exchange of data between the first device and the first interface and the second device and the second interface takes place without galvanic coupling and the transmission of energy from the first device to the first interface and from the second interface to the second device takes place inductively. The data exchange preferably also takes place inductively by modulating the AC voltage signal for energy transmission.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungskabel zur Verbindung zweier elektrischer bzw. elektronischer Geräte, bzw. Module, insbesondere zwischen Sensoren und Meßumformern zur Übertragung von Daten bzw. von Daten und Energie. Bekannte Verbindungskabel zwischen Sensoren und Messumformern weisen auf beiden Seiten des Kabel Anschlussmöglichkeiten zur Kontaktierung des Sensors und des Messumformers auf. Die Kontaktgabe erfolgt dabei galvanisch, beispielsweise durch Buchsen mit komplementären Steckern, unter Ausbildung metallischer Kontakte. Die beschriebenen galvanischen Kontakte sind jedoch insofern nachteilig, als aufgrund einer Veränderung der Kontaktflächen, einer Verschmutzung oder einer Oxidation bzw. Kontaktkorrosion der Übergangswiderstand des galvanischen Kontakts veränderlich ist bzw. ganz unterbrochen werden kann. Eine zuverlässige Messung durch Auswerten des Messsignals und/oder eine zuverlässige Versorgung des mindestens einen Sensors mit elektrischer Energie wird dadurch beeinträchtigt bzw. sogar unmöglich. Insbesondere in einer feuchten oder chemisch aggressiven Umgebung, müssen daher hohe Anforderungen an die Gehäusung der Kontakte hinsichtlich Dichtigkeit und elektrischer Isolationseigenschaften gestellt werden, wobei im Falle von lösbaren Steckverbindern ein perfekter Schutz von galvanischen Kontakten praktisch nicht zu erreichen ist. Weiterhin besteht die Gefahr des Funkenabriß bei Trennung unter Last. Dies ist insbesondere in Umgebungen mit explosiven Substanzen unvertretbar. The present invention relates to a connecting cable for connection two electrical or electronic devices or modules, in particular between sensors and transmitters for the transmission of data or of data and energy. Known connecting cables between sensors and Transmitters point to both sides of the cable Connection options for contacting the sensor and the Transmitter on. The contact is made galvanically, for example through sockets with complementary plugs, under Training of metallic contacts. The described galvanic contacts are however disadvantageous in that due to a change in Contact surfaces, contamination or oxidation or Contact corrosion the contact resistance of the galvanic contact is changeable or can be completely interrupted. A reliable one Measurement by evaluating the measurement signal and / or a reliable one Supply of the at least one sensor with electrical energy thereby impaired or even impossible. Especially in a damp or chemically aggressive environment, therefore have high requirements to the housing of the contacts with regard to tightness and electrical Insulation properties are provided, being in the case of detachable Connectors perfect protection of galvanic contacts practical cannot be reached. There is also a risk of sparking at Separation under load. This is especially true in environments with explosive Substances unacceptable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verbindungskabel und eine Geräteanordnung mit einem Verbindungskabel bereitzustellen, welches die beschriebenen Nachteile überwindet. The present invention is therefore based on the object Connection cable and a device arrangement with a connection cable To provide, which overcomes the disadvantages described.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verbindungskabel gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die Geräteanordnung gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 13. The task is solved by the connection cable according to the independent claim 1 and the device arrangement according to the independent claim 13.

Das erfindungsgemäße Verbindungskabel zum Austausch von Daten zwischen einem ersten Gerät und einem zweiten Gerät und zur Übertragung von Energie von dem ersten Gerät zum zweiten Gerät umfaßt eine erste Schnittstelle zum lösbaren Anschluß an das erste Gerät, eine zweite Schnittstelle zum lösbaren Anschluß an das zweite Gerät, und eine Verbindungsleitung zur Übertragung von Daten und Energie zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle; wobei die erste und die zweite Schnittstelle so beschaffen sind, daß der Austausch von Daten zwischen dem ersten Gerät und der ersten Schnittstelle sowie dem zweiten Gerät und der zweiten Schnittstelle ohne galvanische Kopplung erfolgt, und die Übertragung von Energie von dem ersten Gerät zur ersten Schnittstelle und von der zweiten Schnittstelle zum zweiten Gerät induktiv erfolgt. The connecting cable according to the invention for the exchange of data between a first device and a second device and for transmission of energy from the first device to the second device comprises a first Interface for detachable connection to the first device, a second Interface for detachable connection to the second device, and one Connection line for the transmission of data and energy between the first and second interfaces; being the first and the second Interface are designed so that the exchange of data between the first device and the first interface as well as the second device and the second interface takes place without galvanic coupling, and the Transfer of energy from the first device to the first interface and from the second interface to the second device takes place inductively.

Das Verbindungskabel dient insbesondere zum Anschluss eines Sensors an eine übergeordnete Einheit, insbesondere einen Meßumformer oder ein Leitsystem, wobei die Energieversorgung des Sensors von der übergeordneten Einheit über das Verbindungskabel erfolgt. Das erfindungsgemäße Verbindungskabel dient insbesondere zum Anschluß von pH-, Redox-, Temperatur-, Trübungs-, Chlorid-, Sauerstoff-, Leitfähigkeits- Druck-, Durchfluß- und Füllstandssensoren, an eine übergeordnete Einheit. The connecting cable is used in particular to connect a sensor a higher-level unit, in particular a transmitter or a Control system, the energy supply of the sensor from the higher-level unit via the connecting cable. The Connection cable according to the invention is used in particular for connecting pH, redox, temperature, turbidity, chloride, oxygen, conductivity Pressure, flow and level sensors, to a higher-level unit.

Das erste bzw. zweite Gerät kann ebenfalls ein Verbindungskabel sein, so daß das Verbindungskabel als Verlängerungskabel dient. The first or second device can also be a connecting cable, so that the connecting cable serves as an extension cable.

Die erste und die zweite Schnittstelle sind insbesondere zur insbesondere optischen, oder induktiven, Datenübertragung ausgelegt, während die Energieübertragung induktiv erfolgt. The first and the second interface are in particular for optical, or inductive, data transmission designed while the Energy transfer takes place inductively.

Im Falle der optischen Übertragung von Daten an den Schnittstellen, stehen grundsätzlich zwei Prinzipien zur Verfügung. Einerseits kann das Verbindungskabel mindestens einen Lichtleiter aufweisen, der sich zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle erstreckt und an beiden Schnittstellen jeweils eine Apertur bzw. Stirnfläche zum Einkoppeln bzw. Auskoppeln eines Lichtsignals umfaßt. In diesem Fall wird das Lichtsignal vom Verbindungskabel ohne Wandlung übertragen. In the case of optical transmission of data at the interfaces, stand basically two principles are available. On the one hand, it can Connecting cables have at least one light guide, which is between the first and the second interface extends and at both Interfaces each have an aperture or end face for coupling or Decoupling a light signal includes. In this case the light signal transmitted from the connecting cable without conversion.

Andererseits können die Schnittstellen jeweils einen Optokoppler aufweisen, welcher Daten zwischen einer Schnittstelle und dem angeschlossenen elektrischen Gerät optisch ein bzw. auskoppelt, wobei ein z. B. vom Optokoppler der ersten Schnittstelle empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Signal gewandelt wird, welches elektrisch zum Optokoppler der zweiten Schnittstelle übertragen wird, um dort wieder in ein optisches Signal gewandelt zu werden. Die Energie zum Betrieb der Optokoppler wird von dem an die erste Schnittstelle angeschlossenen ersten Gerät über die erste Schnittstellen bereitgestellt. On the other hand, the interfaces can each have an optocoupler, which data between an interface and the connected electrical device optically couples in or out, a z. B. from Optocoupler of the first interface received optical signal in a electrical signal is converted, which is electrically to the optocoupler second interface is transmitted to there again in an optical signal to be changed. The energy for operating the optocouplers is from the first device connected to the first interface via the first Interfaces provided.

Besonders bevorzugt ist jedoch die induktive Übertragung der Daten, wozu diese als Digitalsignal einem Wechselstromsignal zur induktiven Energieübertragung aufmoduliert werden können. Hierbei ist zweckmäßig zu unterscheiden, ob die Daten in Richtung der Energieübertragung übermittelt werden sollen oder umgekehrt. Bei der induktiven Übermittlung von Daten in Richtung der Energieübertragung werden diese dem Wechselstromsignal aktiv aufmoduliert. Die Datenübermittlung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt vorzugsweise durch Lastmodulation. Zum Datenaustausch weisen die erste und die zweite Schnittstelle jeweils einen geeigneten Wandler auf, der auszukoppelnde digitale Daten dem Wechselstromsignal je nach Übertragungsrichtung bezogen auf den Energiefluß durch aktive Modulation oder Lastmodulation überlagert. Gleichermaßen sind die Wandler geeignet, an der jeweiligen Schnittstelle eingekoppelte Signale zu demodulieren. However, the inductive transmission of the data is particularly preferred, for which purpose this as a digital signal an AC signal for inductive Energy transmission can be modulated. This is useful too distinguish whether the data is transmitted in the direction of energy transmission should be or vice versa. With the inductive transmission of data in In the direction of energy transfer, these become the AC signal actively modulated. The data transfer in the opposite direction is preferably done by load modulation. For data exchange, the first and the second interface each have a suitable converter, the digital data to be decoupled depending on the AC signal Direction of transmission related to the energy flow through active modulation or load modulation superimposed. The transducers are equally suitable to demodulate signals coupled into the respective interface.

Eine derzeit besonders bevorzugte Ausführungsform weist Schnittstellen mit Wandlern auf, welche ein eingekoppeltes Wechselstromsignal mit aufmoduliertem digitalen Datensignal in ein Gleichstromsignal zur Energieübertragung und ein symmetrisches Datensignal wandeln. Das Gleichstromsignal und das symmetrische Datensignal wird zwischen der ersten und der zweiten Datenleitung vorzugsweise über ein vieradriges Kabel übertragen. A currently particularly preferred embodiment has interfaces Converters that have a coupled AC signal modulated digital data signal into a direct current signal Convert energy transfer and a symmetrical data signal. The DC signal and the balanced data signal is between the first and the second data line preferably via a four-wire cable transfer.

Zur induktiven Übertragung von Energie und Daten sind beliebige Anordnungen der Einkopplungs- bzw. Auskopplungselemente denkbar. Insbesondere sind einerseits koaxial angeordnete Spulen geeignet und andererseits Ringkernsegmente, welche mit dem jeweils komplementären Koppelelement einen geschlossenen Ringkern bilden. Any number are possible for the inductive transmission of energy and data Arrangements of the coupling or decoupling elements are conceivable. Coaxially arranged coils are particularly suitable on the one hand and on the other hand toroidal segments, which are complementary to each Coupling element form a closed toroid.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste Schnittstelle bzw. die zweite Schnittstelle des Verbindungskabels ein erstes Koppelelement mit einem ersten Teil eines Ferritkernüberträgers und das jeweils anzuschließende Gerät ein zweites Koppelelement mit einem zweiten Teil des Ferritkernübertragers aufweist. According to a preferred embodiment of the present invention proposed that the first interface or the second interface of the Connecting cable a first coupling element with a first part of a Ferrite core transmitter and the device to be connected in each case a second Has coupling element with a second part of the ferrite core transformer.

Die erste und die zweite Schnittstelle weisen bevorzugt Schnittstellengehäuse mit geeigneten mechanische Kopplungselemente auf, mit denen sie an komplementären Komplungselementen des ersten bzw. zweiten Gerätes anschließbar sind. Die mechanischen Kopplungselemente weisen bevorzugt Kopplungselemente eines Steckverbinders auf, also mindestens ein Steckerelement, und/oder mindestens eine Buchse zur Aufnahme eines Steckerelementes. Es sind jedoch auch Schnittstellengehäuse mit weitgehend planaren Stirnflächen geeignet, wobei die mechanische Befestigung beispielsweise durch eine Überwurfmutter erfolgen kann, welche mit einem komplementären Gewinde in Eingriff gelangt. The first and the second interface preferably have Interface housing with suitable mechanical coupling elements, with which they work on complementary complementary elements of the first or second device can be connected. The mechanical coupling elements preferably have coupling elements of a connector, that is at least one plug element, and / or at least one socket for Inclusion of a connector element. However, there are also Interface housing with largely planar end faces suitable, whereby the mechanical attachment, for example by a union nut can take place, which with a complementary thread in engagement arrives.

Für eine zuverlässige Übertragung von Energie und Daten ist es wesentlich, daß die erste bzw. die zweite Schnittstelle angemessen zu der komplementären Schnittstelle des jeweilig angeschlossenen Gerätes positioniert ist. Dies wird vorzugsweise durch die Kopplungsmittel und ggf. durch optionale Führungselemente wie Aussparungen und komplementäre Vorsprünge gewährleistet, die beim Anschluß der Schnittstellen an die komplementären Schnittstellen der jeweiligen Geräte miteinander in Eingriff gelangen. For reliable transmission of energy and data, it is essential that the first and the second interface are appropriate to the complementary interface of the connected device is positioned. This is preferably done by the coupling means and possibly through optional guide elements such as recesses and complementary ones Protrusions guaranteed when connecting the interfaces to the complementary interfaces of the respective devices with each other reach.

Die Schnittstellengehäuse sind vorzugsweise so beschaffen, daß sie die Schnittstellenelektronik gegenüber der Umwelt hermetisch abdichten, so daß keinerlei Flüssigkeit oder Gas in die Schnittstellenelektronik eindringen kann. Die Schnittstellengehäuse sind vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches den am jeweiligen Einsatzort zu erwartenden Bedingungen gewachsen ist. Hierzu gehört beispielsweise Medienfestigkeit, und Temperaturbeständigkeit. The interface housing are preferably designed so that they Seal interface electronics hermetically against the environment so that no liquid or gas can penetrate into the interface electronics. The interface housings are preferably made of one material, which the conditions to be expected at the respective location has grown. This includes, for example, media resistance, and Temperature resistance.

Das erfindungsgemäße Verbindungskabel gewährleitset eine zuverlässige zweifache galvanische Trennung zwischen den angeschlossenen Geräten und ist explosionsgeschützt. The connecting cable according to the invention ensures a reliable double galvanic isolation between the connected devices and is explosion-proof.

Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen. Further features, aspects and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the Invention, which are illustrated in the drawings. Thereby everyone described or illustrated features for themselves or in any Combination the subject of the invention, regardless of its Summary in the claims or their relationship and regardless of their wording or representation in the Description or in the drawings.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 einen Blockdiagramm der Schnittstellen einer erfindungsgemäßen Geräteanordnung mit einem Verbindungskabel, welches einen Sensors mit einem Transmitter verbindet; Fig. 1 is a block diagram of the interfaces of a device arrangement according to the invention with a connecting cable, which connects a sensor with a transmitter;

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungskabels, dessen Schnittstellen zylindrische Kopplungselemente aufweisen; und Figure 2a is a schematic representation of a connection cable of the invention, the interfaces comprise cylindrical coupling elements. and

Fig. 2b eine schematische Darstellung eines Verbindungskabels, dessen Schnittstellen Ringkernsegmente als Kopplungselemente aufweisen. Fig. 2b is a schematic representation of a connecting cable, the interfaces of which have toroidal core segments as coupling elements.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Verbindungskabel einer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Verbindungskabel 1 ist zur Verbindung eines eines Sensors 2 bspw. eines prozessmesstechnischen Sensor zum Messen des pH-Werts, des Drucks, der Temperatur, der Trübung, des Chloridgehalts, des Sauerstoffgehalts oder der Leitfähigkeit eines Mediums, mit einen Meßumformer bzw. Transmitter 3 mit einer ersten Schnittstelle 11 an den Sensor 2 und mit einer zweiten Schnittstelle an den Transmitter 3 angeschlossen. In Fig. 1, a connecting cable according to the invention of a whole is designated by the reference number 1 . The connecting cable 1 is for connecting a sensor 2, for example a process measurement sensor for measuring the pH value, the pressure, the temperature, the turbidity, the chloride content, the oxygen content or the conductivity of a medium, with a transmitter or transmitter 3 a first interface 11 to the sensor 2 and connected to the transmitter 3 with a second interface.

Die Bereitstellung der Energie vom Transmitter 3 für den Sensor 2 und der Datenaustausch zwischen dem Transmitter 3 und dem Sensor 2 werden folgendermaßen realisiert. The provision of the energy from the transmitter 3 for the sensor 2 and the data exchange between the transmitter 3 and the sensor 2 are implemented as follows.

Der Transmitter 3 umfaßt einen Wandler 31, der Energie und Daten einer internen RS485-Schnittstelle in ein Wechselstromsignal wandelt. Die RS485- Schnittstelle ist vierpolig, wobei zwei Pole als Gleichstromquelle dienen, und zwei Pole digitale Signale bereitstellen, die durch die Differenzspannung zwischen den beiden Polen dargestellt werden. Der Wandler 31 wandelt das Gleichstromsignal in ein Wechselstromsignal, dem das digitale Datensignal beispielsweise durch Amplitudenodulation (ASK nach dem englischen Amplitude Shift Keying) aufmoduliert wird. Das Wechselstromsignal wird über ein geeignetes kabelseitiges Kopplungselement, beispielsweise ein zylindrisches Koppelelement mit Ferritkern, induktiv ausgekoppelt. Das Verbindungskabel weist an seiner transmitterseitigen Schnittstelle ein komplementäres transmitterseitiges Kopplungselement auf, welches das ausgekoppelte Signal induktiv einkoppelt, wobei die Kopplungselemente voneinander galvanisch getrennt sind. The transmitter 3 comprises a converter 31 , which converts energy and data of an internal RS485 interface into an AC signal. The RS485 interface has four poles, with two poles serving as a direct current source and two poles providing digital signals which are represented by the differential voltage between the two poles. The converter 31 converts the direct current signal into an alternating current signal, to which the digital data signal is modulated, for example by amplitude modulation (ASK according to the English amplitude shift keying). The alternating current signal is inductively coupled out via a suitable cable-side coupling element, for example a cylindrical coupling element with a ferrite core. The connecting cable has at its transmitter-side interface a complementary transmitter-side coupling element which inductively couples the decoupled signal, the coupling elements being galvanically isolated from one another.

Das Verbindungskabel verfügt in seiner transmitterseitigen Schnittstelle über einen Wandler 12, welcher das Wechselspannungssignal demoduliert, und an einer internen RS-485-Schnittstelle ein Gleichspannungssignal und ein Digitalsignal bereitstellt. In its interface on the transmitter side, the connecting cable has a converter 12 which demodulates the AC voltage signal and provides a DC voltage signal and a digital signal on an internal RS-485 interface.

Das Gleichspannungssignal und das Digitalsignal werden über eine vieradrige Verbindungsleitung zur sensorseitigen Schnittstelle des Verbindungskabels übertragen, die einen Wandler 11 umfaßt, der die über Verbindungsleitung empfangene Gleichspannungsenergie in ein Wechselstromsignal wandelt, dem das digitale Datensignal beispielsweise durch Amplitudenodulation (ASK) aufmoduliert wird. The DC voltage signal and the digital signal are transmitted via a four-wire connection line to the sensor-side interface of the connection cable, which comprises a converter 11 , which converts the DC voltage energy received via the connection line into an AC signal, to which the digital data signal is modulated, for example by amplitude modulation (ASK).

Das Wechselstromsignal wird über einen geeignetes sensorseitiges Kopplungselement induktiv ausgekoppelt. The AC signal is via a suitable sensor Coupling element coupled out inductively.

Der Sensor 2 weist ein komplementäres kabelseitiges Kopplungselement auf, welches das ausgekoppelte Signal induktiv einkoppelt. The sensor 2 has a complementary cable-side coupling element which inductively couples the decoupled signal.

Der Sensor 2 umfaßt weiterhin in seiner kabelseitigen Schnittstelle einen Wandler 22, welcher das Wechselspannungssignal demoduliert, und an einer internen RS-485-Schnittstelle ein Gleichspannungssignal und ein Digitalsignal bereitstellt. The sensor 2 further comprises a converter 22 in its cable-side interface, which demodulates the AC voltage signal, and provides a DC voltage signal and a digital signal on an internal RS-485 interface.

Die Energieversorgung der Wandler des Verbindungskabels und des Sensors 2 wird jeweils über das demodulierte Gleichspannungssignal gewährleistet. Die zum Sensor übertragenen digitalen Signale dienen dazu, dem Sensor in bekannter Weise Befehle und Daten zu übermitteln. The energy supply to the converters of the connecting cable and the sensor 2 is ensured in each case via the demodulated DC voltage signal. The digital signals transmitted to the sensor are used to transmit commands and data to the sensor in a known manner.

Der Sensor 2 umfaßt weiterhin einen Wandler 21, welcher analoge Primärsignale eines Elementarsensors zur Erfassung einer Meßgröße in digitale Signale wandelt. The sensor 2 further comprises a converter 21 , which converts analog primary signals from an elementary sensor into digital signals in order to detect a measured variable.

Die Signalübertragung vom Sensor 2 zum Transmitter 3 erfolgt entgegen der Richtung des Energieflusses durch eine als Lastmodulation durchgeführte Amplitudenmodulation (ASK) des Wechselstromsignals an der kabelseitigen Schnittstelle des Sensors 2 und der transmitterseitigen Schnittstelle des Verbindungskabels. Eine komplementäre Demodulation erfolgt in der sensorseitigen Schnittstelle des Verbindungskabels 1 und in der kabelseitigen Schnittstelle des Transmitters 3. The signal transmission from the sensor 2 to the transmitter 3 takes place against the direction of the energy flow through an amplitude modulation (ASK) of the alternating current signal carried out as load modulation at the cable-side interface of the sensor 2 and the transmitter-side interface of the connecting cable. Complementary demodulation takes place in the sensor-side interface of the connecting cable 1 and in the cable-side interface of the transmitter 3 .

Im Transmitter 3 erfolgt die Verarbeitung der vom Sensor übertragenen Signale oder von externen Befehlen in bekannter Weise. Ein optionaler Datenaustausch zwischen dem Transmitter und einem Leitsystem kann beispielsweise über den HART-Standard, nach dem Fieldbus- oder dem Profibus-Protokoll erfolgen. The transmitter 3 processes the signals transmitted by the sensor or external commands in a known manner. An optional data exchange between the transmitter and a control system can take place, for example, via the HART standard, according to the Fieldbus or the Profibus protocol.

Die erste und die zweite Schnittstelle an den Enden des Verbindungskabels sind jeweils in einem hermetisch dichten Schnittstellengehäuse angeordnet. Vorzugsweise ist die Ummantelung der Verbindungsleitung zwischen den Schnittstellen mit ihren Enden hermetisch dicht mit dem jeweiligen Schnittstellengehäuse verbunden. Der Grad der Dichtheit ist der jeweiligen Anforderung anzupassen. In den meisten Anwendungsfällen ist ein Schutz gegen Spritzbenetzung hinreichend, so daß in diesen Fällen keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Druckfestigkeit ggf. vorhandener Fügestellen an den Schnittstellengehäusen bzw. zwischen den Schnittstellengehäusen und der Verbindungsleitung zu stellen sind. Sollte jedoch in besonderen Anwendungsfällen mit einer statischen oder dynamischen Druckbeaufschlagung zu rechnen sein, so ist Druckfestigkeit zu gewährleisten. The first and the second interface at the ends of the connection cable are each arranged in a hermetically sealed interface housing. Preferably, the sheath of the connecting line between the Interfaces with their ends hermetically sealed with the respective Interface housing connected. The degree of tightness is the respective one Adjust requirement. Protection is in most use cases sufficient against spray wetting, so that in these cases none special requirements with regard to the compressive strength of any existing Joining points on the interface housing or between the Interface housings and the connecting line are to be provided. Should however in special applications with a static or dynamic pressurization can be expected, then compressive strength is too guarantee.

Die Schnittstellengehäuse weisen zumindest im Bereich der Kopplungselemente ein isolierendes Material auf. The interface housing have at least in the area of Coupling elements on an insulating material.

Die Schnittstellengehäuse sind so gestaltet, daß sie induktiven Kopplungselemente in geeigneter Weise bezüglich der komplementären Kopplungselemente positionierbar sind. The interface housings are designed to be inductive Coupling elements in a suitable manner with respect to the complementary Coupling elements are positionable.

In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2a gezeigt ist, weist eine der Schnittstellen 13 einen Stecker 15 auf, in dem eine zylindrische Spule mit einem Ferritkern angeordnet ist, und die andere Schnittstelle weist eine komplementäre Buchse 16 auf, welche von einer zylindrischen Spule umgeben ist. In a currently preferred embodiment, shown in Fig. 2a, one of the interfaces 13 has a plug 15 in which a cylindrical coil with a ferrite core is arranged, and the other interface has a complementary socket 16 , which is of a cylindrical Coil is surrounded.

Die zu verbindenden elektrische Geräte weisen jeweils geeignete komplementäre Buchsen 23 bzw. Stecker 33 auf. Beim Anschließen des Verbindungskabels 1 an das erste 3 bzw. das zweite 2 Gerät werden die Stecker 15, 33 in die komplementären Buchsen 23, 16 eingesteckt. Die beschriebene Anordnung gewährleitstet daß das Verbindungskabel immer in der gleichen Orientierung zwischen dem ersten und dem zweiten Gerät angeschlossen ist. Dies ist insofern wichtig, als die Energieversorgung der Wandler nur über die erste Schnittstelle 14 erfolgen kann. The electrical devices to be connected each have suitable complementary sockets 23 or plugs 33 . When connecting the connecting cable 1 to the first 3 or the second 2 device, the plugs 15 , 33 are inserted into the complementary sockets 23 , 16 . The arrangement described ensures that the connecting cable is always connected in the same orientation between the first and the second device. This is important insofar as the energy supply to the converter can only take place via the first interface 14 .

In der in Fig. 2b. gezeigten Ausführungsform sind die Kopplungselemente als Ringkernsegmente 19, 20 in den Stirnflächen von vorzugsweise rotationssymmetrischen bzw. zylindrischen Schnittstellengehäusen angeordnet. Die azimutale Ausrichtung bezüglich der komplementären Koppler 24, 34 der Geräteschnittstellen wird durch geeignete Vorsprünge und Aussparungen in den Stirnflächen der Schnittstellengehäuse gewährleistet. Die eindeutige Zuordnung der Verbindungskabelschnittstellen zu dem jeweiligen Gerät kann beispielsweise durch unterschiedliche Muster oder Symmetrien von Vorsprüngen und Aussparungen an den Schnittstellen erfolgen. In the in Fig. 2b. In the embodiment shown, the coupling elements are arranged as toroidal core segments 19 , 20 in the end faces of preferably rotationally symmetrical or cylindrical interface housings. The azimuthal alignment with respect to the complementary couplers 24 , 34 of the device interfaces is ensured by suitable projections and cutouts in the end faces of the interface housing. The connection cable interfaces can be clearly assigned to the respective device, for example, by different patterns or symmetries of projections and recesses at the interfaces.

Das beschriebene Verbindungskabel und die Geräteanordnung löst die gestellte Aufgabe insofern, als eine Energieversorgung und ein Datenaustausch zwischen zwei elektrischen Geräten nunmehr ohne eine Gefährdung der elektrischen Kontakte durch Korrosion erfolgen kann. Zudem ist die Gefahr des Funkenabriss bei der Trennung des Verbindungskabels von den angeschlossenen Geräten nicht mehr gegeben, so daß das Verbindungskabel für explosionsgeschützte Anwendungen geeignet ist. The connection cable described and the device arrangement solve the task in so far as an energy supply and a Data exchange between two electrical devices now without one Electrical contacts can be endangered by corrosion. moreover is the danger of sparking when disconnecting the connection cable no longer given by the connected devices, so that Connection cable is suitable for explosion-proof applications.

Claims

1. Connection cable ( 1 ) for exchanging data between a first device ( 3 ) and a second device ( 2 ) and for transmitting energy from the first device ( 3 ) to the second device ( 2 ), comprising
a first interface ( 14 ; 18 ) for detachable connection to the first device ( 3 ); a second interface ( 13 ; 17 ) for detachable connection to the second device ( 2 ); and a connecting line for transferring data and energy between the first and second interfaces;
wherein the first and second interfaces are such that the exchange of data between the first device ( 3 ) and the first interface and the second device ( 2 ) and the second interface takes place without galvanic coupling, and the transmission of energy from the first device to the first interface and from the second interface to the second device takes place inductively.

2. Connection cable ( 1 ) according to claim 1, wherein the first and the second interface ( 14 , 13 ; 18 , 17 ) each have an inductive coupler ( 16 , 15 ; 20 , 19 ) for the inductive data and energy exchange.

3. Connection cable ( 1 ) according to claim 2, wherein at least one inductive coupler comprises a cylindrical coupling element ( 15 , 16 ).

4. Connection cable ( 1 ) according to claim 3, wherein the cylindrical coupling element ( 15 ) is arranged in a plug of a connector.

5. Connection cable ( 1 ) according to claim 3, wherein the cylindrical coupling element surrounds a cylindrical socket ( 16 ) of a connector.

6. Connection cable ( 1 ) according to claim 2, wherein at least one inductive coupler comprises a segment ( 19 , 20 ) of a toroidal coupler.

7. Connection cable ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, wherein the first interface ( 14 ; 18 ) has a first converter ( 12 ) which demodulates a modulated AC signal signal received by the inductive coupler ( 16 ; 20 ), and wherein the demodulated signal is fed into the connecting line.

8. Connection cable ( 1 ) according to claim 7, wherein the first converter ( 12 ) has a four-pole output, which outputs a DC voltage signal and a symmetrical digital signal.

9. Connection cable ( 1 ) according to claim 8, wherein the four-pin output has the RS 485 format.

10. Connecting cable ( 1 ) according to one of claims 7 to 9, wherein the second interface ( 13 ; 17 ) has a second converter ( 11 ) which converts the signal fed into the connecting line into a modulated AC voltage signal which is transmitted via the inductive coupler ( 15 ; 19 ) the second interface ( 13 ; 17 ) is coupled out inductively.

11. Connection cable ( 1 ) according to one of claims 7 to 10, wherein the second interface ( 13 ; 17 ) has a converter ( 11 ) which is suitable for an AC voltage signal fed by the second interface ( 13 ; 17 ) which of the second device ( 2 ) for data transmission is modulated by load modulation, to demodulate and to output a demodulated data signal to the connecting line.

12. Connection cable ( 1 ) according to any one of claims 7 to 11, wherein the first interface ( 14 ; 18 ) has a converter ( 12 ) which is suitable for modulating the AC signal fed by the first device ( 3 ) by load modulation to data to be transmitted to the first device ( 3 ).

13. Device arrangement, comprising a first device ( 3 ), a second device ( 2 ), and a connecting cable ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the first device ( 3 ) has a first device interface which leads to the first interface ( 14 ; 20 ) of the connecting cable ( 1 ) is compatible with regard to energy transmission and data exchange, and the second device ( 2 ) has a second device interface which is compatible with the second interface ( 13 ; 17 ) of the connecting cable ( 1 ) with regard to energy transmission and data exchange.

14. Device arrangement according to claim 13, wherein the second device ( 2 ) is a sensor for detecting a measured variable, and the first device ( 3 ) is a transmitter for supplying energy to the sensor, and for processing and / or forwarding the data detected by the sensor, and / or to control the sensor.

15. Device arrangement according to claim 14, wherein the sensor is a pH, Redox, temperature, turbidity, chloride, oxygen, conductivity Pressure, flow or level sensor is.