DE202007004799U1

DE202007004799U1 - Modulares Messgerät

Info

Publication number: DE202007004799U1
Application number: DE200720004799
Authority: DE
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: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2017-03-31

Abstract

Modulares Messgerät, umfassend
ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Sensormodul (3) mit mindestens einem Sensor zum Ausgeben eines messgrößenabhängigen elektrischen Primärsignals an einen Sensorausgang;
ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Elektronikmodul (2) mit einem sensorseitigen Eingang, der mittels einer elektrischen Verbindung an den Sensorausgang angeschlossen ist, wobei das Elektronikmodul (2) ein Gehäuse (10), das einen elektrisch nicht leitenden Kunststoff aufweist, und Schaltungskomponenten (4) mit einem induktiven Übertrager (5) umfasst, wobei die Schaltungskomponenten mit dem Übertrager in dem Gehäuse (10) angeordnet und zumindest abschnittsweise von einer Schirmung (7) umgeben sind, welche in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Sensormodul (3) und das Elektronikmodul (2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schirmung ein mehrfach durchbrochenes Material mit zumindest einer leitfähigen Oberfläche umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft modulare Messgeräte, insbesondere potentiometrische Messgeräte, amperometrische Messgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, Trübungsmessgeräte und Messgeräte für andere physikalische bzw. chemische Messgrößen, insbesondere im Bereich der industriellen Prozessmesstechnik.
Die Anmelderin fertigt beispielsweise ein pH-Messgerät unter der Bezeichnung „Memosens", welches als Sensormodul eine pH-Einstabmesskette umfasst, auf der ein Elektronikmodul mit einer induktiv koppelnden Schnittstelle zu einer Übertragungsleitung für Daten und Energie montiert ist. Zur Montage werden zunächst Schaltungskomponenten des Elektronikmoduls mittels einer Montagehülse auf der Einstabmesskette montiert, und mit den Leitungen für Temperaturmessung, pH-Potential und Referenzpotential verbunden. Danach wird eine Metallfolie als Schirmungselement um die Schaltungskomponenten des Elektronikmoduls montiert. Schließlich wird das Elektronikgehäuse zum Schutz der Schaltungskomponenten aufgesetzt und zur Einstabmesskette hin abgedichtet, wobei das freie Volumen in dem Gehäuse mit einer Vergussmasse aufgefüllt ist.
Es hat sich gezeigt, dass das Schirmungselement eine hinreichend homogene Verteilung der Vergussmasse in dem Elektronikgehäuse erschwert. Andererseits ist das Schirmungselement unverzichtbar um einen störungsfreien Betrieb des Elektronikmoduls zu ermöglichen. Gleichermaßen können Lufteinschlüsse in dem Schirmungselement im Gehäuse verbleiben, die nur durch Fertigung unter Vakuum zu vermeiden sind. Ein solches Fertigungsverfahren ist jedoch unverhältnismäßig teuer.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares Messgerät anzugeben, welches die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Die Aufgabe wird gelöst durch das modulare Messgerät gemäß des unabhängigen Schutzanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße modulare Messgerät umfasst
ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Sensormodul mit mindestens einem Sensor zum Ausgeben eines messgrößenabhängigen elektrischen Primärsignals an einen Sensorausgang;
ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Elektronikmodul mit einem sensorseitigen Eingang, der mittels einer elektrischen Verbindung an den Sensorausgang angeschlossen ist, wobei das Elektronikmodul ein Gehäuse, das einen elektrisch nicht leitenden Kunststoff aufweist, und Schaltungskomponenten mit einem induktiven Übertrager umfasst, wobei die Schaltungskomponenten mit dem Übertrager in dem Gehäuse angeordnet und zumindest abschnittsweise von einer Schirmung umgeben sind, welche in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Sensormodul und das Elektronikmodul miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung ein mehrfach durchbrochenes Material mit zumindest einer leitfähigen Oberfläche umfasst.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Schirmung beispielsweise eine durchbrochene Folie mit einer leitfähigen Oberfläche umfassen, beispielsweise eine Metallfolie oder eine metallisierte Kunststofffolie.
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schirmung ein Drahtgeflecht.
In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schirmung hülsenförmig ausgebildet.
Die Schirmung steht bevorzugt in galvanischem Kontakt mit einem Bezugspotential der Schaltungskomponenten, insbesondere mit der Schaltungsmasse der Schaltungskomponenten.
Die Kontaktierung der Schirmung kann beispielsweise mittels eines Leitklebers, einer Punktschweißverbindung oder mittels Löten realisiert sein.
Zur Montage des modularen Messgeräts können beispielsweise zunächst die Schaltungskomponenten des Elektronikmoduls auf dem Sensormodul montiert werden. Dann wird die Schirmung zum Schutz der Schaltungskomponenten montiert und kontaktiert. Schließlich werden die geschirmten Schaltungskomponenten in das Gehäuse eingebracht, wobei ein Endabschnitt des Gehäuses vorzugsweise mit einem Endabschnitt des Sensormoduls axial überlappt, um das modulare Messgerät dicht zu verschließen. Das Gehäuse kann vor dem Einbringen der Schaltungskomponenten mit einer definierten Menge einer Vergussmasse gefüllt sein, oder die Vergussmasse kann nach dem Einbringen der Schaltungskomponenten in das Gehäuse durch eine geeignete Öffnung injiziert werden.
Die Schirmung bzw. Schirmhülse kann sich auch in axialer Richtung über das Gehäuse in einen dem Gehäuse zugewandten Endabschnitt des Sensors hinein erstrecken. Dies ist insbesondere bei als Einstabmessketten aufgebauten pH-Sensoren von Interesse, bei denen die innere pH-Elektrode eine sehr hohe Impedanz aufweist und insoweit auf gute Schirmung angewiesen ist. Gewöhnlich ist die pH-Elektrode einer Einstabmesskette koaxial von der Referenzhalbzelle umgeben, wobei der Referenzelektrolyt eine brauchbare Schirmung bietet. Allerdings ist der Referenzelektrolyt selten bis an die Oberkante der Einstabmesskette in die Referenzhalbzelle eingefüllt, so dass in dem Abschnitt zwischen der Oberkante des Referenzelektrolyten bis zur Oberkante der Einstabmesskette die pH- Elektrode nicht geschirmt ist. Insoweit ist es vorteilhaft wenn die Schirmhülse in diesen Endabschnitt des Sensormoduls zwischen der Oberkante des Referenzelektrolyten und der Oberkante der Einstabmesskette hineinragt, um die Schirmung zu vervollständigen.
Die Erfindung wird nun anhand von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt:
1a-1c: Eine Abfolge der Montageschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen modularen pH-Messgerätes.
Das in 1c gezeigte pH-Messgerät 1 umfasst ein Elektronikmodul 2 und ein Sensormodul 3, wobei das Elektronikmodul 2 mit dem Sensormodul 3 fest verbunden ist. Das Sensormodul 3 umfasst eine Einstabmesskette mit zwei koaxial angeordneten Glasrohren zur Ausbildung der pH-Halbzelle und der Referenzhalbzelle. Weitere Einzelheiten zu 1c ergeben sich nach den Erläuterungen zu 1a und b, in denen die Montage des pH-Messgerätes skizziert ist.
Zur Montage des pH-Messgerätes wird, wie in 1 dargestellt, zunächst eine Leiterkarte 4 mit Schaltungskomponenten und der Ferritkernspule 5 eines induktiven Übertragers auf dem Sensormodul montiert mit letzterem funktionell verbunden, hierzu werden die Ausgangsleitungen des Sensormoduls an Anschlussflächen 6 der Signaleingänge der Leiterkarte 4 mittels Punktschweißen angeschlossen. Zur Schirmung der Leiterkarte 4 wird eine Schirmhülse 7 über die Leiterkarte 4 geschoben. Die Schirmhülse 4 umfasst eine leitfähige Folie 8 mit periodischen Durchbrüchen 9. Die Durchbrüche 9 sind so bemessen, dass sie einerseits das Durchfließen einer Vergussmasse ermöglichen und andererseits die Schirmwirkung nicht beeinträchtigen. Die Kontaktierung zwischen der Schirmhülse 7 und der Masse der Leiterkarte 4 wird über einen hier nicht näher dargestellten Leitkleberkontakt bewirkt.
Nach abgeschlossener Montage der Schirmhülse 7, werden, wie in 1b gezeigt, die Leiterkarte 4 mit der Übertagerspule 5 und die sie umgebende Schirmhülse 7 sowie ein Endabschnitt des Sensormoduls 3 in eine Kammer 11 eines Gehäusekörpers 10 eingebracht. Die Kammer 11 ist mit einer definierten Menge einer Vergussmasse gefüllt, die vorzugsweise so bemessen ist, dass sie das freie Volumen in der Kammer 11 vollständig ausfüllt, wenn die genannten Teile in die Kammer eingebracht sind.
Der Zustand des fertigen pH-Messgeräts 1 ist in 3 dargestellt. Die Ringspule des induktiven Übertragers sitzt in einer dafür vorgesehenen vorgesehenen Aussparung in der stirnseitigen Wand der Kammer 11. Von der äußeren Stirnfläche des Gehäusekörpers 10 erstreckt sich koaxial ein Sackloch 13 in den Gehäusekörper welches axial mit der Ringkernspule überlappt. Beim bestimmungsgemäßen Betrieb des pH-Messgeräts wird eine zur Ringspule komplementäre Spule in das Sackloch eingebracht, um eine induktive Kopplung zur Übertragung von Energie und Daten zu bewirken.

Claims

Modulares Messgerät, umfassend ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Sensormodul (3) mit mindestens einem Sensor zum Ausgeben eines messgrößenabhängigen elektrischen Primärsignals an einen Sensorausgang; ein zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisches Elektronikmodul (2) mit einem sensorseitigen Eingang, der mittels einer elektrischen Verbindung an den Sensorausgang angeschlossen ist, wobei das Elektronikmodul (2) ein Gehäuse (10), das einen elektrisch nicht leitenden Kunststoff aufweist, und Schaltungskomponenten (4) mit einem induktiven Übertrager (5) umfasst, wobei die Schaltungskomponenten mit dem Übertrager in dem Gehäuse (10) angeordnet und zumindest abschnittsweise von einer Schirmung (7) umgeben sind, welche in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Sensormodul (3) und das Elektronikmodul (2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung ein mehrfach durchbrochenes Material mit zumindest einer leitfähigen Oberfläche umfasst.
Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Schirmung eine durchbrochene Folie mit einer leitfähigen Oberfläche umfasst.
Messgerät nach Anspruch 2, wobei die Schirmung eine Metallfolie umfasst.
Messgerät nach Anspruch 2, wobei die Schirmung eine metallisierte Kunststofffolie umfasst.
Messgerät nach Anspruch 1 wobei die Schirmung ein Drahtgeflecht umfasst.
Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schirmung hülsenförmig ausgebildet ist.
Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schirmung in galvanischem Kontakt mit einem Bezugspotential der Schaltungskomponenten (4) steht, insbesondere mit der Schaltungsmasse der Schaltungskomponenten.
Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse Vergussmasse enthält.
Messgerät nach Anspruch 8, wobei das freie Volumen des Gehäuses im Wesentlichen vollständig mit Vergussmasse gefüllt ist.