DE202011004742U1

DE202011004742U1 - Sensor für die Automatisierungstechnik

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Publication number: DE202011004742U1
Application number: DE202011004742U
Authority: DE
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2021-04-02

Abstract

Sensor für die Automatisierungstechnik zum Nachweis einer Messgröße, insbesondere zum Nachweis von Gegenständen, mit einem Messelement (10) zum Messen einer physikalischen Größe, mit einem ersten Anschluss (31) zum Verbinden des Sensors (100) mit einem ersten Bussystem, wobei der erste Anschluss (31) eine erste serielle Schnittstellenfunktionalität für eine bidirektionale Kommunikation mit dem ersten Bussystem aufweist, mit einem zweiten Anschluss (32) zum Verbinden des Sensors (100) mit einem zweiten Bussystem und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (20) zum Ansteuern des Messelements (10), zum Verarbeiten eines Messsignals des Messelements (10) und zum Ausgeben eines Ausgangssignals an den ersten und/oder den zweiten Anschluss (31, 32), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (32) eine zweite serielle Schnittstellenfunktionafunktionalität verschieden ist, für eine bidirektionale Kommunikation mit dem zweiten Bussystem aufweist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, abhängig von einem...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für die Automatisierungstechnik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Sensoren für die Automatisierungstechnik zum Nachweis einer Messgröße, insbesondere zum Nachweis von Gegenständen, weisen ein Messelement zum Messen einer physikalischen Größe, einen ersten Anschluss zum Verbinden des Sensors mit einem ersten Bussystem, wobei der erste Anschluss eine erste serielle Schnittstellenfunktionalität für eine bidirektionale Kommunikation mit dem ersten Bussystem aufweist, einen zweiten Anschluss zum Verbinden des Sensors mit einem zweiten Bussystem und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern des Messelements, zum Verarbeiten eines Messsignals des Messelements und zum Ausgeben eines Ausgangssignals an den ersten und/oder den zweiten Anschluss auf.
Ein solcher Sensor ist aus EP 2 063 331 A1 bekannt. Hier kann der zweite Anschluss, an dem das Ausgangssignal ausgegeben wird, ein Schaltausgang sein, der in der Regel zwei Werte annehmen kann.
Mit diesem Schaltausgang zu verbindende elektronische Geräte müssen auf den Schaltausgang abgestimmt sein. Im Hinblick auf neue Kommunikationsarten kann die Kommunikation mit herkömmlichen Sensoren, die allein einen Schaltausgang zur Ausgabe des Ausgangssignals aufweisen, vergleichsweise umständlich sein.
Als eine Aufgabe der Erfindung kann daher angesehen werden, einen Sensor bereitzustellen, der besonders flexibel und leicht bedienbar einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem in der folgenden Beschreibung, insbesondere in Zusammenhang mit den Figuren, beschrieben.
Bei dem Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Anschluss eine zweite serielle Schnittstellenfunktionalität, die von der ersten seriellen Schnittstellenfunktionalität verschieden ist, für eine bidirektionale Kommunikation mit dem zweiten Bussystem aufweist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, abhängig von einem Aktivierungssignal an dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss die erste und/oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität zu aktivieren.
Als Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, zwei verschiedene Schnittstellen bereitzustellen, über die jeweils eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Sensor und Bussystemen möglich ist.
Als wesentliche Idee der Erfindung kann erachtet werden, dass die Steuer- und Auswerteeinheit durch das Aktivierungssignal erkennen kann, ob an dem ersten oder an dem zweiten Anschluss eine Verbindung, beispielsweise über ein Kabel, zu dem ersten und/oder dem zweiten Bussystem besteht. Zudem kann die Steuer- und Auswerteeinheit erkennen, für welchen der Anschlüsse eine Kommunikation erfolgen soll, und kann den Sensor entsprechend steuern.
Das Messelement kann grundsätzlich jedes Sensorelement sein, das einen Umgebungszustand erfasst. Beispielsweise kann das Messelement ein induktives, ein kapazitives, ein magnetisches und/oder ein optoelektronisches Messelement, insbesondere für einen Näherungsschalter, sein. Ferner kann das Messelement auch als Neigungsmesselement oder Thermoelement ausgeführt sein.
Dementsprechend kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Sensor grundsätzlich um jede Art von Sensor zum Nachweis einer Messgröße oder eines Gegenstands handeln. Insbesondere ist die Erfindung vorteilhaft für Sensoren im industriellen Bereich einsetzbar, beispielsweise für induktive, kapazitive oder optische Sensoren sowie für Temperatur- oder Drucksensoren. Dabei kann es sich auch um Identifizierungssensoren, wie RFID-Leseköpfe, handeln.
Als Aktivierungssignal an dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss soll im Sinn der Erfindung ein elektrisches Signal verstanden werden, das an mindestens einem elektrischen Kontakt, der zu dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss gehört, anliegt. Eine Eigenschaft dieses elektrischen Signals, beispielsweise eine Spannungshöhe, wird von dem Sensor erfasst und die Steuer- und Auswerteeinheit aktiviert abhängig von der Eigenschaft des elektrischen Signals, also beispielsweise abhängig von der Spannungshöhe, die erste und/oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität.
Eine aktivierte erste serielle Schnittstellenfunktionalität soll in dem Sinn verstanden werden, dass der Sensor elektrische Zustände an elektrischen Kontakten des ersten Anschlusses gemäß dem Standard der entsprechenden Schnittstelle, beispielsweise dem USB-Standard, ausgibt. Entsprechend ist eine aktivierte zweite serielle Schnittstellenfunktionalität, insbesondere in Bezug auf den IO-Link-Standard, zu verstehen.
Ist eine Schnittstellenfunktionalität deaktiviert, so kann zwar vorgesehen sein, dass elektrische Zustände, die an elektrischen Kontakten des Anschlusses, der zur jeweiligen Schnittstellenfunktionalität gehört, registriert und verarbeitet werden. Zudem können diese elektrischen Zustände auch gemäß dem zu der Schnittstellenfunktionalität gehörenden Schnittstellen-Standard interpretiert werden. Die Steuer- und Auswerteeinheit gibt bei deaktivierter Schnittstellenfunktionalität aber keine Signale an den entsprechenden Anschluss aus, die dem Schnittstellenstandard der deaktivierten Schnittstellenfunktionalität entsprechend zu interpretieren sind. Außerdem werden dann von der Steuer- und Auswerteeinheit keine Ausgangssignale an elektrischen Kontakten ausgegeben, die allein zu dem Anschluss mit der deaktivierten Schnittstellenfunktionalität gehören.
Die Begriffe des ersten und zweiten Bussystems sind breit zu verstehen. Insbesondere sollen hierunter alle Ports fallen, die geeignet sind, eine Kommunikation gemäß einem seriellen Schnittstellenstandard zwischen dem ersten oder zweiten Anschluss und einem an den Port angeschlossenes Gerät zu ermöglichen. Bevorzugt kann ein Bussystem ein IO-Link-Master oder ein Port eines IO-Link-Masters sein.
Die Steuer- und Auswerteeinheit soll im Wesentlichen alle intelligenten elektronischen Komponenten des Sensors umfassen. Grundsätzlich kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch aus einer Mehrzahl von Mikrocontrollern, FPGAs, CPLDs, GALs oder anderen programmierbaren Logik-Komponenten und gegebenenfalls zugeordneten Speicherbausteinen, aufgebaut sein, durch welche beispielsweise unterschiedliche Funktionalitäten realisiert werden.
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Sensors ist vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, den Sensor in einem Konfigurationsmodus zu betreiben, wenn die erste serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, den Sensor in einem Betriebsmodus zu betreiben, wenn die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, und in dem Betriebsmodus ein Ausgangssignal an den zweiten Anschluss auszugeben. Der Konfigurationsmodus soll sich von dem Betriebsmodus dadurch unterscheiden, dass Einstellungen des Sensors änderbar sind oder eine Software des Sensors verändert werden kann. Hierzu zählt insbesondere das Aufspielen einer Firmware und das Ändern und/oder Hinzufügen von Parametern.
Prinzipiell können die erste und die zweite Schnittstelle, also der erste und der zweite Anschluss, weitgehend oder vollständig symmetrisch oder identisch aufgebaut sein. D. h., dass insbesondere auch an dem ersten Anschluss Ausgangssignale, insbesondere Schaltsignale, ausgegeben werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass höchstens eine serielle Schnittstellenfunktionalität, nicht aber beide seriellen Schnittstellenfunktionalitäten gleichzeitig aktivierbar sind. Damit wird der Sensor entweder in dem Betriebsmodus oder in dem Konfigurationsmodus betrieben.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass in dem Konfigurationsmodus der Sensor durch Eingaben eines Benutzers über das erste Bussystem konfiguriert wird. Bevorzugt ist die Steuer- und Auswerteeinheit aber dazu eingerichtet, in dem Konfigurationsmodus den Sensor automatisch über das erste Bussystem zu konfigurieren.
Die seriellen Schnittstellenfunktionalitäten können prinzipiell jeglicher Art sein, solange sie eine bidirektionale Kommunikation erlauben. Es ist aber bevorzugt, dass die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität eine IO-Schnittstellenfunktionalität ist.
Die erste serielle Schnittstellenfunktionalität ist vorzugsweise eine USB-Schnittstellenfunktionalität, kann aber auch eine zu RS-232, RS-485 oder IEEE-1394, insbesondere Fire-Wire, kompatible Schnittstellenfunktionalität sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors umfasst das Aktivierungssignal eine Versorgungsspannung für den Sensor.
Für eine USB-Verbindung beträgt die Versorgungsspannung beispielsweise ca. 5 Volt, während die über eine IO-Link-Schnittstelle bereitgestellte Versorgungsspannung bei über 10 Volt liegt, typischerweise bei 24 V oder 18 V bis 30 V. Diese beiden Schnittstellen können nun voneinander unterschieden werden, indem die anliegende Versorgungsspannung mit einem Schwellwert verglichen wird, der zwischen den für die jeweiligen Schnittstellen typischen Versorgungsspannungen liegt.
Das Aktivierungssignal kann aber auch alternativ oder zusätzlich ein von der Versorgungsspannung verschiedenes Datensignal umfassen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, sobald die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, diese unabhängig von dem Aktivierungssignal aktiviert zu belassen. Die erste serielle Schnittstellenfunktionalität kann dann nur nach einem Neustart des Sensors wieder aktiviert werden. Hiermit kann erreicht werden, dass der Sensor in dem Betriebsmodus verbleibt, sobald dieser einmal eingenommen ist, und ein Umschalten zum Konfigurationsmodus unabhängig von einem folgenden Aktivierungssignal ausgeschlossen ist. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine höhere Stabilität gegenüber Schwankungen der vom zweiten Bussystem kommenden Signale, wie beispielsweise Schwankungen der Versorgungsspannung, erreicht.
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Sensors ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, bei einem Einschalten des Sensors, insbesondere ausschließlich bei einem Einschalten des Sensors, das Aktivierungssignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der ersten und der zweiten seriellen Schnittstellenfunktionalität umzuschalten oder zu wählen. Hierdurch kann vermieden werden, dass die erste serielle Schnittstellenfunktionalität, die in der Regel selten aktiviert werden soll, im normalen Betrieb durch eine Schwankung eines Signals von dem zweiten Bussystem unbeabsichtigt aktiviert wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal an einen Schaltausgang des zweiten Anschlusses und/oder analogen Ausgang des zweiten Anschlusses auszugeben, wenn die Versorgungsspannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. An einem Schaltausgang kann ein Ausgangssignal eine diskrete Anzahl an Werten, insbesondere zwei Werte, annehmen, während an einem anlogen Ausgang ein Ausgangssignal einen beliebigen Wert innerhalb eines kontinuierlichen Wertebereichs annehmen kann. Vorzugsweise werden für den Schaltausgang und/oder den analogen Ausgang, insbesondere ausschließlich, elektrische Kontakte des ersten und/oder des zweiten Anschlusses verwendet. Dabei ist die erste und/oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität für den ersten bzw. zweiten Anschluss deaktiviert. In anderen Worten wird hier das Ausgangssignal als Schaltsignal oder als analoges Signal an dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss ausgegeben, das heißt das Ausgangssignal wird nicht gemäß einem der zweiten seriellen Schnittstellenfunktionalität entsprechenden Schnittstellen-Standard ausgegeben.
Wird an dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss ein Schaltsignal oder ein analoges Signal ausgegeben, ist es nicht erforderlich, den ersten und/oder den zweiten Anschluss mit dem ersten oder dem zweiten Bussystem zu verbinden. Vielmehr kann auch eine Verbindung zu einem Relais, einer Schalt- oder Steuereinrichtung, einem Speise- oder Auswertegerät oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung hergestellt werden.
Die folgende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist insbesondere bevorzugt, wenn ein Schaltausgang und/oder ein analoger Ausgang genutzt wird, um von einer Ausgabe am Schaltausgang und/oder am analogen Ausgang auf die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität umzuschalten. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität zu aktivieren, wenn ein Schwellwertvergleich der Versorgungsspannung ein bestimmtes Ergebnis liefert und zusätzlich an dem zweiten Anschluss eine bestimmte Signalfolge vom zweiten Bussystem, insbesondere einer Abfolge von High-Signalen, registriert wird. Sind die erste und die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität eine USB- beziehungsweise eine IO-Schnittstellenfunktionalität, so kann das bestimmte Ergebnis des Schwellwertvergleichs ein Überschreiten des Schwellwerts sein. Dieser liegt hier vorzugsweise zwischen 6 Volt und 9 Volt. Grundsätzlich kann als bestimmte Signalfolge jede von der Versorgungsspannung verschiedene Signalfolge vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die bestimmte Signalfolge ein für die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität typisches Wake-up-Signal.
Besondere Raum- und Kostenersparnisse ergeben sich bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors, bei der der erste Anschluss und der zweite Anschluss durch ein und denselben Anschluss, insbesondere durch ein und denselben Steckverbinder, gebildet sind. Hier wird also mindestens ein elektrischer Kontakt dieses Anschlusses sowohl für den ersten als auch für den zweiten Anschluss genutzt, das heißt sowohl bei aktivierter erster Schnittstellenfunktionalität als auch bei aktivierter zweiter Schnittstellenfunktionalität. Folglich kann hier zu einer bestimmten Zeit entweder die erste oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert sein.
Der Steckverbinder, durch den der erste und der zweite Anschluss gebildet sind, ist bevorzugt ein dichtender Rundsteckverbinder, insbesondere ein 4- oder 5-poliger dichtender Rundsteckverbinder. Hierdurch wird eine besondere Robusteinheit gegenüber äußeren Einflüssen erreicht.
Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Sensors wird dieser über den ersten Anschluss mit elektrischer Energie versorgt, wenn der Sensor mit dem ersten Bussystem verbunden ist, und/oder der Sensor wird über den zweiten Anschluss mit elektrischer Energie versorgt, wenn der Sensor mit dem zweiten Bussystem verbunden ist. Vorteilhafterweise kann dann auf eine separate Energieversorgung des Sensors verzichtet werden.
Bei einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors ist eine Anzeigeeinrichtung vorhanden, insbesondere mindestens eine LED, zum Anzeigen, ob der Sensor in dem Betriebsmodus oder dem Konfigurationsmodus betrieben wird. Hierbei kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch dazu eingerichtet sein, über die Anzeigeeinrichtung das Ende eines von einer Konfigurationssoftware ausgeführten Konfigurationsprozesses anzuzeigen.
Insbesondere wenn der erste und der zweite Anschluss durch zwei separate Anschlüsse gebildet sind, kann es vorkommen, dass gleichzeitig der erste Anschluss mit dem ersten Bussystem und der zweite Anschuss mit dem zweiten Bussystem verbunden ist. Für diesen Fall ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors vorteilhaft, bei der die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, eine Priorität zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss zu steuern. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in diesem Fall immer die erste serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert wird. Hierbei kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch dazu eingerichtet sein, in dem Konfigurationsmodus eine Priorität zwischen dem ersten und zweiten Anschluss gemäß einer von einem Benutzer über die erste serielle Schnittstellenfunktionalität vorgenommene Eingabe festzulegen.
Eine besonders einfache Bedienung wird bei einer Variante des erfindungsgemäßen Sensors erreicht, bei der die Steuer- und Auswerteeinheit einen Speicher aufweist, in dem mindestens Programmdaten und eine Konfigurationssoftware des Sensors gespeichert sind, und bei der die Konfigurationssoftware zum automatischen oder interaktiven Konfigurieren des Sensors durch einen Benutzer eingerichtet ist und über das erste Bussystem geladen werden kann, wenn der Sensor an das erste Bussystem angeschlossen ist. Hierbei kann die Konfigurationssoftware dazu eingerichtet sein, automatisch auf einem an dem ersten Bussystem angeschlossenen Rechner zu starten.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal ausschließlich über den zweiten Anschluss auszugeben. Die erste serielle Schnittstellenfunktionalität wird folglich nicht zur Ausgabe des Ausgangssignals genutzt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine schematische Perspektivdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors und
2 eine schematische Perspektivdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors.
Äquivalente Komponenten sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 100 und 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 100.
Zunächst werden die Gemeinsamkeiten beider Ausführungsformen beschrieben.
Sowohl bei dem erfindungsgemäßen Sensor 100 aus 1 als auch bei dem aus 2 sind als wesentliche Komponenten mindestens ein Messelement 10, eine Steuer- und Auswerteeinheit 20 sowie ein erster Anschluss 31 und ein zweiter Anschluss 32 vorhanden. Der erste Anschluss 31, der hier ein USB-Anschluss ist, weist eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 41 auf. Der zweite Anschluss 32, der hier ein IO-Link kompatibler Anschluss ist, weist eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 42 auf.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 20 ist dazu eingerichtet, über die elektrischen Kontakte 41 des ersten Anschlusses 31 mittels einer ersten seriellen Schnittstellenfunktionalität Daten zu einem ersten Bussystem zu senden und Daten von diesem zu empfangen. Zudem ist die Steuer- und Auswerteeinheit 20 dazu eingerichtet, die elektrischen Kontakte 42 des zweiten Anschlusses 32 mittels einer zweiten seriellen Schnittstellenfunktionalität zur bidirektionalen Kommunikation mit einem zweiten Bussystem zu nutzen.
Es werden somit für eine Verbindung des Sensors 100 mit dem ersten Bussystem die elektrischen Kontakte 41 des ersten Anschusses 31 genutzt, während für eine Verbindung des Sensors 100 mit dem zweiten Bussystem die elektrischen Kontakte 42 des zweiten Anschlusses 32 genutzt werden.
Mindestens zwei elektrische Kontakte 41 des ersten Anschlusses 31 und zwei elektrische Kontakte 42 des zweiten Anschlusses 32 sind zur Datenkommunikation vorgesehen. Mindestens zwei andere elektrische Kontakte 41 des ersten Anschlusses 31 sowie mindestens zwei andere elektrische Kontakte 42 des zweiten Anschlusses 32 können für eine Energieversorgung des Sensors 100 genutzt werden.
Bei einer USB-Verbindung am ersten Anschluss 31 kann die Energieversorgung mit der über USB bereitgestellten Versorgungsspannung von etwa 5 V erfolgen.
Liegt eine IO-Link-Verbindung am zweiten Anschluss 32 vor, so kann stattdessen auch die über den IO-Link bereitgestellte Versorgungsspannung genutzt werden. Diese ist höher als die USB-Spannungsversorgung und kann insbesondere etwa 24 V betragen.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 20 weist einen Speicher 21 auf, in dem Programmdaten 22 und eine Konfigurationssoftware 23 gespeichert sind. Die Programmdaten 22 dienen dem normalen Betrieb, in dem die Messelemente ein Messsignal aufnehmen und ein hieraus erzeugtes Ausgangssignal an den zweiten Anschluss ausgegeben wird. Diese Vorgänge können als Betriebsmodus des Sensors 100 bezeichnet werden. Mit der Konfigurationssoftware 23 können Einstellungen am Sensor 100 vorgenommen werden. Für diesen Zweck ist die Konfigurationssoftware 23 dazu eingerichtet, an einem Rechner, der über das erste Bussystem mit dem ersten Anschluss 31 verbunden ist, ausgeführt werden zu können. Wird die Konfigurationssoftware 23 des Sensors 100 ausgeführt, so kann dies als Konfigurationsmodus des Sensors 100 bezeichnet werden.
Zudem ist eine Anzeigeeinrichtung 50 vorhanden, die als LED ausgebildet sein kann. Diese signalisiert, ob die erste oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, und/oder ob der Sensor 100 in dem Betriebsmodus oder dem Konfigurationsmodus betrieben wird.
Nachfolgend werden Unterschiede zwischen den in 1 und in 2 gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Hierbei wird insbesondere die verschiedene Ausgestaltung des ersten und des zweiten Anschlusses 31, 32 erläutert.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind der erste Anschluss 31 und der zweite Anschluss 32 durch zwei separate Steckverbinder 31 und 32 gebildet. Dabei sind die elektrischen Kontakte 41 des ersten Anschusses 31 getrennt von den elektrischen Kontakten 42 des zweiten Anschlusses 32 ausgeführt. Es wird kein elektrischer Kontakt 41, 42 sowohl für die erste als auch für die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität verwendet, das heißt kein elektrischer Kontakt 41, 42 gehört sowohl zu dem ersten Anschluss 31 als auch zu dem zweiten Anschluss 32.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors 100 sind hingegen der erste Anschluss 31 und der zweite Anschluss 32 durch einen gemeinsamen Anschluss 30, das heißt durch ein und denselben Steckverbinder 30, gebildet. In diesem Fall wird mindestens ein gemeinsamer elektrischer Kontakt 40 sowohl als elektrischer Kontakt 41 des ersten Anschlusses 31 als auch als elektrischer Kontakt 42 des zweiten Anschlusses 32 genutzt. Vorzugsweise werden zwei gemeinsame elektrische Kontakte 40 sowohl für eine Energieversorgung über die erste Schnittstellenfunktionalität als auch für eine Energieversorgung über die zweite Schnittstellenfunktionalität genutzt. Weiterhin werden bevorzugt zwei gemeinsame elektrische Kontakte 40 für eine Datenkommunikation sowohl über die erste als auch die zweite Schnittstellenfunktionalität verwendet.
Im Folgenden wird beschrieben, in welcher Weise die Steuer- und Auswerteeinheit 20 die erste und zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert und deaktiviert. Dies gilt sowohl für die in 1 gezeigte Ausführungsform als auch für die in 2 dargestellte Ausführungsform.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 20 wertet eine anliegende Versorgungsspannung aus, um zu erkennen, ob eine Verbindung über den ersten Anschluss 31, das heißt über den USB-Anschluss, oder über den zweiten Anschluss 32, der als IO-Link genutzt werden kann, vorliegt. Hierfür wertet die Steuer- und Auswerteeinheit 20 zusätzlich ein Datensignal aus, das an elektrischen Kontakten 41, 42 empfangen wird, welche von den elektrischen Kontakten der Energieversorgung verschieden sind.
Wird der Sensor 100 eingeschaltet, vergleicht die Steuer- und Auswerteeinheit 20 zunächst eine anliegende Versorgungsspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert, der zwischen der USB-Versorgungsspannung und der IO-Link-Versorgungsspannung liegt. Ist die Versorgungsspannung kleiner als der Schwellwert, so bewertet die Steuer- und Auswerteeinheit 20 die Versorgungsspannung als USB-Versorgungsspannung. Als Folge aktiviert die Steuer- und Auswerteeinheit 20 die erste serielle Schnittstellenfunktionalität, das heißt eine USB-Schnittstellenfunktionalität. Bei aktivierter erster serieller Schnittstellenfunktionalität wird zudem der Sensor 100 in dem Konfigurationsmodus betrieben.
Übersteigt nun die Versorgungsspannung den Schwellwert, so deaktiviert die Steuer- und Auswerteeinheit 20 die erste serielle Schnittstellenfunktonalität. Empfängt der Sensor 100 außerdem eine bestimmte Signalfolge, ein sogenanntes Wake-up-Signal, an elektrischen Kontakten 41, 42, die von den für die Versorgungsspannung genutzten elektrischen Kontakten verschieden sind, so aktiviert die Steuer- und Auswerteeinheit 20 die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität, das heißt die IO-Link-Schnittstelle. Zudem wird von dem Konfigurationsmodus in den Betriebsmodus gewechselt.
Wird aber das Wake-up-Signal nicht empfangen, wenn die Versorgungsspannung den Schwellwert überschreitet, so schaltet zwar die Steuer- und Auswerteeinheit 20 ebenfalls von dem Konfigurationsmodus auf den Betriebsmodus um. In diesem Fall wird aber die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität nicht aktiviert. Vielmehr werden elektrische Kontakte 42 des zweiten Anschlusses 32 als Schaltausgang oder als analoger Ausgang verwendet. Ein Umschalten zur zweiten seriellen Schnittstellenfunktionalität kann aber immer noch dann erfolgen, wenn das Wake-up-Signal registriert wird.
Sobald einmal die erste serielle Schnittstellenfunktionalität deaktiviert worden ist, wird diese von der Steuer- und Auswerteeinheit 20 auch dann nicht wieder aktiviert, wenn die Versorgungsspannung den Schwellwert unterschreiten sollte. Hierdurch wird eine größere Sicherheit gegenüber Schwankungen erreicht. Sollte eine Rückkehr zur ersten seriellen Schnittstellenfunktionalität erwünscht sein, ist hierfür ein Neustart, also ein Aus- und erneutes Einschalten, des Sensors 100 erforderlich.
Vorteilhafterweise können mit dem erfindungsgemäßen Sensor 100 zwei verschiedene serielle Schnittstellenfunktionalitäten bereitgestellt werden, die auch dann zuverlässig erkannt und voneinander unterschieden werden können, wenn für beide ein gemeinsamer Anschluss 30 vorgesehen ist. Hierdurch wird eine besonders einfache und gleichzeitig flexible Bedienung des Sensors 100 erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2063331 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE-1394 [0023]

Claims

Sensor für die Automatisierungstechnik zum Nachweis einer Messgröße, insbesondere zum Nachweis von Gegenständen, mit einem Messelement (10) zum Messen einer physikalischen Größe, mit einem ersten Anschluss (31) zum Verbinden des Sensors (100) mit einem ersten Bussystem, wobei der erste Anschluss (31) eine erste serielle Schnittstellenfunktionalität für eine bidirektionale Kommunikation mit dem ersten Bussystem aufweist, mit einem zweiten Anschluss (32) zum Verbinden des Sensors (100) mit einem zweiten Bussystem und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (20) zum Ansteuern des Messelements (10), zum Verarbeiten eines Messsignals des Messelements (10) und zum Ausgeben eines Ausgangssignals an den ersten und/oder den zweiten Anschluss (31, 32), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (32) eine zweite serielle Schnittstellenfunktionalität, die von der ersten seriellen Schnittstellenfunktionalität verschieden ist, für eine bidirektionale Kommunikation mit dem zweiten Bussystem aufweist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, abhängig von einem Aktivierungssignal an dem ersten und/oder dem zweiten Anschluss (31, 32) die erste und/oder die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität zu aktivieren.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, – den Sensor (100) in einem Konfigurationsmodus zu betreiben, wenn die erste serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, – den Sensor (100) in einem Betriebsmodus zu betreiben, wenn die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, und – in dem Betriebsmodus das Ausgangssignal an den zweiten Anschluss (32) auszugeben.
Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, in dem Konfigurationsmodus den Sensor (100) automatisch über das erste Bussystem zu konfigurieren.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität eine IO-Link-Schnittstellenfunktionalität ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste serielle Schnittstellenfunktionalität eine zu USB, RS-232, RS-485 oder IEEE 1394, insbesondere Fire-Wire, kompatible Schnittstellenfunktionalität ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal eine Versorgungsspannung für den Sensor (100) umfasst.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal ein von einer Versorgungsspannung verschiedenes Datensignal umfasst.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, sobald die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität aktiviert ist, diese unabhängig von dem Aktivierungssignal aktiviert zu belassen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, bei einem Einschalten des Sensors (100), insbesondere ausschließlich bei einem Einschalten des Sensors (100), das Aktivierungssignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der ersten und der zweiten seriellen Schnittstellenfunktionalität umzuschalten.
Sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal an einen Schaltausgang des zweiten Anschlusses (32) und/oder an einen analogen Ausgang des zweiten Anschlusses (32) auszugeben, wenn die Versorgungsspannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, die zweite serielle Schnittstellenfunktionalität zu aktivieren, wenn ein Schwellwertvergleich der Versorgungsspannung ein bestimmtes Ergebnis liefert und zusätzlich an dem zweiten Anschluss (32) eine bestimmte Signalfolge vom zweiten Bussystem, insbesondere eine Abfolge von High-Signalen, registriert wird.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (31) und der zweite Anschluss (32) durch ein und denselben Anschluss (30), insbesondere durch ein und denselben Steckverbinder (30), gebildet sind.
Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (30) ein, insbesondere 4- oder 5-poliger, dichtender Rundsteckverbinder ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (100) über den ersten Anschluss (31) mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn der Sensor (100) mit dem ersten Bussystem verbunden ist, und/oder dass der Sensor (100) über den zweiten Anschluss (32) mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn der Sensor (100) mit dem zweiten Bussystem verbunden ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung (50) vorhanden ist, insbesondere eine LED, zum Anzeigen, ob der Sensor (100) in dem Betriebsmodus oder dem Konfigurationsmodus betrieben wird.
Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, über die Anzeigeeinrichtung (50) das Ende eines von einer Konfigurationssoftware (23) ausgeführten Konfigurationsprozesses anzuzeigen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, eine Priorität zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (32) zu steuern, wenn gleichzeitig der erste Anschluss (31) mit dem ersten Bussystem und der zweite Anschluss (32) mit dem zweiten Bussystem verbunden ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) einen Speicher (21) aufweist, in dem mindestens Programmdaten (22) und eine Konfigurationssoftware (23) des Sensors (100) gespeichert sind, dass die Konfigurationssoftware (23) zum automatischen oder interaktiven Konfigurieren des Sensors (100) durch einen Benutzer eingerichtet ist und über das erste Bussystem geladen werden kann, wenn der Sensor (100) an das erste Bussystem angeschlossen ist.
Sensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationssoftware (23) dazu eingerichtet ist, nach Verbindung des Sensors (100) mit dem ersten Bussystem automatisch oder nach Bestätigung durch einen Benutzer auf einem an dem ersten Bussystem angeschlossenen Rechner zu starten.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (20) dazu eingerichtet ist, das Ausgangssignal ausschließlich über den zweiten Anschluss (32) auszugeben.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (10) ein induktives, ein kapazitives, ein magnetisches oder ein optoelektronisches Messelement (10), insbesondere für einen Näherungsschalter, oder ein Neigungsmesselement (10) ist.