EP1966646A1 - Heizeinrichtung für ein feldgerätedisplay - Google Patents

Heizeinrichtung für ein feldgerätedisplay

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Publication number
EP1966646A1
EP1966646A1 EP06829846A EP06829846A EP1966646A1 EP 1966646 A1 EP1966646 A1 EP 1966646A1 EP 06829846 A EP06829846 A EP 06829846A EP 06829846 A EP06829846 A EP 06829846A EP 1966646 A1 EP1966646 A1 EP 1966646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
field device
heating element
display module
device display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06829846A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Staiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vega Grieshaber KG filed Critical Vega Grieshaber KG
Publication of EP1966646A1 publication Critical patent/EP1966646A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/35—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133382—Heating or cooling of liquid crystal cells other than for activation, e.g. circuits or arrangements for temperature control, stabilisation or uniform distribution over the cell
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/04—Maintaining the quality of display appearance
    • G09G2320/041—Temperature compensation

Definitions

  • the present invention relates to a heater.
  • the present invention relates to a heating device for a field device display module, a heating arrangement for a field device display module, a measuring device with a heating arrangement and a method for reading a measured value from a field device display module.
  • Industrial manufacturing processes involve the transformation of solids or liquids in order to produce a new end product from an input product.
  • the manufacturing process may require that the input product for manufacturing the end product occurs in different aggregate states.
  • containers are filled alternately with filling goods or materials are heated and processed at a certain temperature.
  • information about the current state of the respective product should be as accurate as possible.
  • Measuring devices that can determine the physical properties of the material are therefore used at many points in the manufacturing process for the precise recording of the conditions, in particular of fill levels or pressures in containers.
  • the results of the measurements are converted into a form that can be interpreted by a user for display. Displays are used to display measured values, from which a user can read a measurement result.
  • the reading of the displays can depend on the external environment and can be impaired due to environmental influences such that reading is no longer possible.
  • a heating device for a field device display module a heating arrangement for a field device display module, a measuring device with a heating arrangement and a method for reading a measured value from a field device display module are created.
  • a heating device for a field device display module having a heating element and the heating element being adapted to the shape of the field device display module.
  • the heating element is set up to convert an electrical current into thermal energy and the heating element is on the field device display module can be coupled such that the field device display module can be heated by means of the heating element.
  • a heating arrangement for a field device display module comprising a heating device and a
  • Has heating element control device the heating element control device being set up in such a way that a current for the heating element is controlled in such a way that a predeterminable thermal energy can be supplied to the field device display module.
  • a measuring device is provided with a heating arrangement with the features listed above.
  • a method for displaying a measured value on a field device display module is specified. Accordingly, the heating arrangement is switched on and the field device display module is heated. After heating, the measured value is displayed.
  • a heating device By means of a heating device according to the invention, it may be possible to increase the reading reliability of a field device display. In particular, it may be possible to prevent the field device display or field device display module from freezing, which may be a cause of poorly readable displays of measured values on a field device display, a field device display module, a display or a display. Preventing freezing may be particularly advantageous in the case of an LCD display.
  • Displays can often be designed as LCD displays, which are based on liquid crystal displays.
  • An image point can be made visible at the selected points. A numerical value of a measured value can be represented from many of these pixels.
  • An LCD display can have a layer with liquid crystals.
  • the crystals can be moved in the liquid to influence the deflection angle. The lower the outside temperature and consequently the lower the temperature of the layer filled with liquid crystals, the slower the movement of the crystals in the layer can be. If the temperature is too low, it can
  • a field device display in particular a field device display module, can use an LCD display for display.
  • it can have a heating element that supplies the field device display module with a thermal energy that is sufficient to keep the operating temperature of the display so high that the display can still work and one despite low ambient temperatures Reading is possible.
  • the heating element can be coupled in a precisely fitting manner and very closely to the field device display module. Through close contact of the field device display module and the heating element, heat losses during heat transfer from the heating element to the field device display module can be avoided.
  • Heating element can be given. For example, it can be used to influence and / or specify how quickly the temperature of the field device display changes. It is possible to adjust the amount of thermal energy given off by the amount of an electrical current through the heating element. The level of the electrical current value may be easier to influence by means of an electrical circuit than the amount of heat directly.
  • the field of application of a field device that has a field device display with a heating arrangement can be expanded compared to a field device without a heating arrangement or a field device without a heating element.
  • a measured value determined by a field device and displayed by a field device can also take place or be displayed by means of a heating arrangement at locations where low temperatures prevail. For example, fill levels of containers in cold stores or in colder regions of the world can be read.
  • An existing measuring device, field device or sensor, in particular its display, can be expanded with the heating arrangement by means of a modular construction of the heating arrangement Further exemplary embodiments of the present invention are described below with regard to the heating device. These configurations also apply to the heating arrangement, for a field device display module, for the measuring device with a heating arrangement and the method for displaying a measured value.
  • a heating device is specified in which the heating element heats the field device display module by means of heat conduction.
  • the heat conduction can be caused by the contact, i.e. the production of a touch, the heating element can be achieved with the display.
  • the direct connection between the heating element and the display created by means of the contact can avoid losses.
  • a heating device is specified in which the heating element heats the field device display module by means of thermal radiation.
  • the display can still be heated by heating the display by means of heat radiation.
  • the display and the heating device may be spaced apart.
  • the heating element is designed as a heating film.
  • a heating foil can have a small thickness or height. This allows a heating foil to be coupled to the field device display module in a space-saving manner.
  • the heating film or the heating element has an adhesive side or an adhesive strip.
  • An adhesive side can be a side of the heating foil which is provided with an adhesive.
  • the heating foil can be glued to the field device display, in particular to a rear area of the field device display as seen in the reading direction of the field device display.
  • a heating device with a lighting device is specified, the lighting device being able to be coupled between the field device display module and the heating device.
  • a heating device which has an essentially transparent heating element.
  • a transparent heating element can make it possible to couple the heating element in front of the heating element, as seen in a reading direction of the display. Despite the existing heating element, the display can be read.
  • a transparent heating element may be produced, for example, by inserting a fine wire into a transparent layer or by vapor deposition on a transparent layer. The wire may be chosen so fine that it is essentially invisible to the human eye. Also with one vapor-coated glass or a wire in a glass may be able to produce a transparent heating element.
  • the heating arrangement has a first line system, via which the heating arrangement, in particular the heating element, is supplied with current.
  • the energy for heating the display can be provided via the line system for the power supply.
  • the first line system has an EMC filter (electromagnetic compatibility).
  • the EMC filter can be arranged in front of the heating element, viewed in one direction for energy supply or current spreading.
  • the EMC filter can suppress interference signals that are coupled in via the line system and thus protect the heating element and all downstream electronic components from damage.
  • a disturbing electromagnetic radiation could be generated by an induction furnace, for example.
  • An existing EMC filter can allow the heater assembly to operate in the vicinity of an induction oven or other device that emits electromagnetic radiation.
  • the first line system for supplying power to the heating arrangement is decoupled from a second line system.
  • the second line system is set up to provide a measured value. It finds a separate one
  • the heating arrangement can consequently obtain the power it requires via a separate line system, which can ensure that there is sufficient power for the operation of the heating arrangement.
  • One possible system in which the power supply and signals can be separated can be the 4-wire HART® bus system.
  • the first line system for the power supply is designed as a measurement bus line system.
  • the measurement bus line system is a measurement bus line system selected from the group consisting of a 2-wire HART® bus system, Profibus bus system and Fieldbus Foundation bus system. These bus systems can be integrated
  • the heating arrangement has a temperature measuring device.
  • the temperature measuring device is set up to measure an ambient temperature.
  • the heating element control device is set up such that a constant current can be supplied to the heating element from a predeterminable ambient temperature.
  • the constant current may be able to be supplied from below a predeterminable temperature threshold. It may therefore only begin to be heated from a predeterminable lower limit temperature. By measuring the ambient temperature, it may be recognizable when there is a risk of freezing the field device display module. It may also be avoidable to use energy for heating above the temperature threshold without having a need for heating.
  • the heating arrangement has a temperature measuring device.
  • the temperature measuring device is set up to measure an ambient temperature.
  • the heating element control device is set up to control the current for the heating element in such a way that the field device display module can be controlled via the
  • Heating element depending on the measured ambient temperature a thermal energy can be supplied.
  • the heating element can be provided with more energy in the form of a current when the ambient temperature drops. Conversely, the energy supply to the heating element can be reduced when the ambient temperature rises.
  • the heating arrangement has a temperature measuring device, the temperature measuring device being able to be coupled to the field device display module or field device display. Through the direct coupling, the temperature measuring device can measure the temperature of the field device display module.
  • the heating element control device can be set up to keep the temperature of the field device display module constant.
  • the heating element control device can represent a feedback control loop for the display temperature with the temperature measuring device and the heating device. In other words, this means that a current actual value of the display temperature can be determined with the temperature measuring device. This actual value can be compared with a preset target value and the heating element can be controlled depending on the discrepancy between the actual and target value determined in this comparison.
  • the actual value is less than the specified target value, more thermal energy can be supplied to the display. Conversely, if the actual value is above the target value, the heat energy supply to the field device display module can be reduced or completely switched off. In this way, the temperature of the display can be kept within a permissible range. Examples of permissible temperature ranges are from -4O 0 C to + 85 ° C, from -10 ° C to + 70 ° C or from - 40 ° C to + 8O 0 C.
  • the heating arrangement has a field device housing, the field device housing having a cavity.
  • the heating element control device is set up such that it can be accommodated in the cavity. Since several components can often be arranged in a field device housing interior or cavity, there can be a lack of space in the field device housing. This means that space can be used for the measurement electronics in a special electronics insert within the field device housing.
  • the heating element control device which is also to be accommodated in the cavity, is adapted to a free space, the heating element control device can be accommodated more easily in the field device housing.
  • the structural shape of the heating element control device can also be adapted to the electronics insert in such a way that it can engage with a structure on the electronics insert and can be attached to the electronics insert like a backpack.
  • the field measuring device housing is at least partially made of aluminum, as a result of which the housing can serve as a ground shield and interference radiation can be kept away from the interior of the housing.
  • the heating element control device is designed as a casting.
  • an assembly can be cast in a resin or plastic to fulfill the functionality of a heating element control device. Pouring in can give the assembly a predeterminable outer contour and casting in can make the assembly robust against mechanical influences.
  • the heating arrangement has an energy store.
  • the heating arrangement is not continuously active. It may also happen that the measuring device is provided with more power than the measuring device requires for operation. For example, when controlling a 4 to 20 mA signal, an additional current may arise that is not used by the measuring circuit for the measuring task.
  • Energy management can allow energy to be stored at a time when excess energy is present and the stored energy can be made available for heating at a later time.
  • the capacity of the energy store can be adapted to the heating power.
  • a fill level and / or pressure measuring device with a heating arrangement with the features described above is provided.
  • the present invention makes it possible to substantially prevent a display from freezing at low temperatures.
  • the display temperature can be raised by means of a heat supply. The temperature can be increased during the entire use of the measuring device. However, the display temperature can only be raised during the time that the display is to be read. For example, a display that can be used down to -40 ° C can be used at -65 0 C if the display temperature is raised by 25 ° C.
  • FIG. 1 shows a field device with a field device display and a heating element control device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a top view of a field device display with a heating element in an opened state according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a top view of a heating element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a heating element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a side view of a heating element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a heating arrangement in a field device housing according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 7 shows a front view of a casting part according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a rear view of a casting according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 9 shows a sectional view through a field device display module with a heating element according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 shows a sectional illustration through a field device display module with a lighting device and a heating element.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method for displaying a measured value on a field device display module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows a control loop of a heating arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a field device with a field device display and a heating element control device according to an exemplary embodiment of the present invention. It is the field device display 101 in a rear view with built-in Heating element (not shown in Fig. 1) shown.
  • the field device display 101 has the housing 112 and the rear end 102 of the display 101 has the signal connections 103.
  • the signal connections 103 can contact the spring contacts 111.
  • the bushing 110 which is also arranged on the rear end 102, can also be seen. They are also visible
  • Connection lines 113 via which the energy for the heating element is made available.
  • the field device display 101 has the display housing 112, the rear end 102 of the housing and the field device display module (not shown in FIG. 1).
  • the connecting lines 103 are connected to the connecting line 105 and the connecting line 114 by means of the plug 104.
  • the connecting line 105 leads to the heating element control device 106 or the thermostat 106, which is arranged as an additional module 106 on the electronics module 108.
  • the connecting line 114 does not lead directly to the heating element control device 106.
  • the connecting line 114 leads to the EMC filter 115, which is arranged in the M12 socket 116 of the field device housing.
  • the heating arrangement 117 is supplied with current via the M12 socket 116. However, before the current reaches the heating element control device 106, it passes through the EMC filter and is freed from interference.
  • the current reaches the thermostat 106 via the connecting line 118, which connects the EMC filter to the thermostat 106.
  • the thermostat 106 is arranged in a space 107 between the electronics insert 108 and the measuring device housing 109.
  • the functions typical of the field device are implemented in the electronics insert 108.
  • the heating arrangement represents an additional function to the measuring functions, which can be partially accommodated in the additional module 106.
  • the field device display 101 can be snapped onto the electronic insert 108 by means of a bayonet lock, so that the contact surfaces 103 come into contact with the spring contacts 111. As a result, information can be transmitted, for example a measured value to be displayed, between the electronics insert 108 and the display 101. A measured value is displayed independently of the heating of the display.
  • FIG. 2 shows a top view of a display with a heating element in an opened state according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the housing 112 of the field device display 101 has a round shape.
  • the display board 201 is adapted to the round shape of the display housing 101 and has the four input devices 202 for the input of user information.
  • the heating arrangement can also be switched on and off by means of these input devices.
  • connection lines 113 which supply the heating element 203 with the current for generating heat, emerge from the hole 110 in the circuit board 201.
  • the circuit board 201 has a connector plug 204 with which the field device display module (not shown in FIG. 2), for example an LCD display, is connected to the circuit board 201.
  • the connector plug 204 is shown in FIG. 2 as a flex connector 204.
  • 3 shows a top view of a heating element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the heating element 203 has a substantially rectangular shape.
  • the two connections 303 and 304 are provided in the connection area 301 symmetrically to the axis of symmetry 302.
  • connections 303 and 304 are arranged on the upper side of the rectangular base body 305.
  • the connections 303 and 304 form peg-shaped extensions on the upper side of the rectangular base body 305.
  • connection areas 303 and 304 also have a rectangular shape.
  • the heating element 203 is thus composed of three rectangular shapes, the rectangular base body 305, the connection 303 and the connection 304.
  • the heating element 203 has a left side, a right side, an upper and a lower side.
  • the sides, which are shown on the left and right in the figure, are shorter than the sides, which are shown in FIG. 3 above and below.
  • the upper side and the lower side have a length of 45 mm.
  • the length of the left side and the right side is 32 mm.
  • the connector 303 has an inner side 306 or surface and the connector 304 has an inner side 307 or surface.
  • the inner side 306 of the connector 303 faces the inner side 307.
  • the outer side 308 of the connector 303 and the outer side 309 of the connector 304 are 36 mm apart.
  • the inner side 307 and the outer side 309 have a distance of max. 10 mm, ie the thickness of the connection 304 is 10 mm.
  • the rectangular base body 305 has two long sides and two short sides.
  • the total length of the length of a short side of the rectangular base body 305 plus the length of the side 308 or 309 is max. 40mm.
  • the perspective view of the heating element 203 in FIG. 4 and the side view of the heating element 203 in FIG. 5 show the film character of the heating element.
  • the elongated extension 503 of the heating film 203 is substantially greater than the thickness 502 of the heating film 203.
  • the heating film 203 n FIG. 5 has an adhesive side 501 with which it can be glued to a field device display module.
  • 6 shows a heating arrangement in a field device housing according to an exemplary embodiment of the present invention. 6 schematically shows the arrangement of the heating arrangement 117 in the field device housing 109 or sensor housing 109.
  • the sensor housing 109 has an M12 socket 116. EMC filter 115 with ground shield 601 is arranged in M12 socket 116. To avoid interference, the sensor housing is made of aluminum. The aluminum housing 109 acts as a ground shield, which essentially keeps interference radiation out of the housing.
  • the potting block 701 encloses the assembly 702 on which the conductor tracks and electronic components are arranged are.
  • the potting block 701 is made of resin or plastic. With a corresponding casting mold, an outer structure, such as the guide rail 704, can be formed during the casting and hardening of the casting block 701.
  • the connecting lines 703 contact the module 702 and represent an interface between the module 702 and external other modules.
  • the module 702 performs the electrical function of the casting 106.
  • the casting part 106 from FIG. 7 is the thermostat 106 of a heating arrangement or the heating element control device 106. To record the temperature, the heating element control device 106 can also be connected to an external temperature measuring device (not shown in FIG. 7).
  • FIG. 8 shows a rear view of a casting according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a sectional view through a field device display module with a heating element according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 shows the reading direction 902 in which the field device display module 901 is read.
  • the heating film 203 can be seen behind the field device display module 901.
  • the heating film 203 is arranged with its adhesive side 501 on the side of the field device display module facing away from the viewing direction 902.
  • Both the cross section of the field device display module 901 and the cross section of the heating foil have a rectangular shape.
  • the long side of the cross section of the field device display module 901 fastened with the adhesive side 501 and the long side of the Cross-section of the heating foil 203 have a different length.
  • the length of the long side of the heating foil 203 is shorter than the length of the long side of the field device display module 901.
  • the height of the field device display module 901 running at right angles to the long side and the height 502 of the heating foil 203 running perpendicular to the long side are of different heights.
  • the height 502 of the heating foil 203 is less than the height of the field device display module 901.
  • FIG. 10 shows a sectional illustration through a field device display module with a lighting device and a heating element.
  • the heating foil 203 in FIG. 10 is not directly adhered to the underside facing away from the viewing direction 902.
  • the lighting device 1001 is arranged between the field device display module 901 and the heating foil 203.
  • the heating film 203 is therefore coupled to the back of the lighting 1001.
  • heating of the lighting 1001 and at the same time heating of the field device display module 901 can be achieved by means of the heating foil.
  • waste heat generated by the lighting 1001 can be used to heat the field device display module
  • the section through the lighting device 1001 also has a rectangular shape. However, the long side of the lighting device 1001 is longer than the long side of the field device display module 901. Therefore, the lighting device 1001 projects beyond the field device display module on both sides.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method for displaying a measured value on a field device display module according to an example Embodiment of the present invention. It shows the initial state S1 in which the heating arrangement is switched off.
  • the field device display module can also be switched off in this state.
  • the energy that is not required in this state can be passed on to another consumer. In particular, this energy can be used to charge a capacitor or energy store in order to have energy available for heating during reading.
  • the heating arrangement is switched on in step S2, as a result of which the display can be heated in step S3.
  • the display can be heated in step S3.
  • Liquid crystals become movable, and measurement values can also be displayed at low temperatures, at which otherwise no display could take place.
  • the display finally takes place in step S4.
  • the display can either be switched off again by a switch or an expiring timer, so that the switched-off state is again present in step S5.
  • the temperature of the field device display module 901 is measured by means of the temperature measuring device 1201, which is arranged on the field device display module 901.
  • the measured value is forwarded to the heating element control device 106, in which it is determined whether more thermal energy is to be supplied to the field device display module 901.
  • a current is provided in the connecting line 1202 by the heating element control device 106 and is converted into heat energy in the heating foil 203.
  • the heating foil 203 is coupled under the field device display module 901.
  • the field device display 901 is heated until the heating element control device 106 determines that a previously set target temperature has been reached.
  • the setpoint temperature corresponds to a temperature at which the field device display module, in particular a measured value shown, can be read. After the target temperature has been reached, the energy supply to the heating foil is stopped.

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Abstract

Es wird eine Heizeinrichtung für ein Feldgerätedi splaymodul (901) bereitgestellt, wobei die Heizeinrichtung ein Heizelement, z. B. eine Heizfolie (203), aufweist. Das Heizelement ist an die Form des Feldgerätedisplaymoduls angepasst und derart eingerichtet, einen elektrischen Strom in Wärmeenergie zu wandeln. Das Heizelement ist derart mit dem Feldgerätedisplaymodul koppelbar, dass mittels des Heizelements das Feldgerätedisplaymodul beheizbar ist.

Description

Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplay
Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der US Provisional Patent Anmeldung Nr. 60/757,557, eingereicht am 27. Dezember 2005 und der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2005 062 421.9, eingereicht am 27. Dezember 2005, deren gesamte Offenbarung hiermit bezugnehmend einbezogen wird.
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplaymodul, eine Heizanordnung für ein Feldgerätedisplaymodul, ein Messgerät mit einer Heizanordnung und ein Verfahren zum Ablesen eines Messwertes von einem Feldgerätedisplaymodul.
Technologischer Hintergrund
Bei industriellen Herstellungsprozessen geht es darum, Feststoffe oder Flüssigkeiten umzuformen um aus einem Eingangsprodukt ein neues Endprodukt herzustellen. In der chemischen Industrie beispielsweise kann es der Herstellungsprozess erfordern, dass das Eingangsprodukt zur Herstellung des Endproduktes in unterschiedlichen Aggregatszuständen vorkommt.
Behälter werden beispielsweise im Wechsel mit Füllgütern befüllt oder Materialen werden erwärmt und unter einer bestimmten Temperatur weiterverarbeitet. Um den Herstellungsprozess überwachen zu können, sollte eine möglichst genau Information über den aktuell herrschenden Zustand des jeweiligen Produktes vorliegen. Zur genauen Aufnahme der Zustände, insbesondere von Füllständen oder Drücken in Behältern kommen daher an vielen Stellen in dem Fertigungsprozess Messgeräte zum Einsatz, die die physikalischen Eigenschaften des Materials bestimmen können.
Die Ergebnisse der Messungen werden in eine für einen Anwender interpretierbare Form zur Darstellung umgewandelt. Zur Darstellung von Messwerten werden Displays genutzt, von denen ein Anwender ein Messergebnis ablesen kann.
Das Ablesen der Displays kann von der äußeren Umgebung abhängen und aufgrund von Umwelteinflüssen derart beeinträchtigt werden, dass ein Ablesen nicht mehr möglich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein sicher ablesbares Display anzugeben.
Demgemäß wird eine Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplaymodul, eine Heizanordnung für ein Feldgerätedisplaymodul, ein Messgerät mit einer Heizanordnung und ein Verfahren zum Ablesen eines Messwertes von einem Feldgerätedisplaymodul geschaffen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplaymodul angegeben, wobei die Heizeinrichtung ein Heizelement aufweist und wobei das Heizelement an die Form des Feldgerätedisplaymodul angepasst ist. Das Heizelement ist eingerichtet, einen elektrischen Strom in Wärmeenergie zu wandeln und das Heizelement ist derart an das Feldgerätedisplaymodul koppelbar, dass mittels des Heizelements, das Feldgerätedisplaymodul beheizbar ist.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Heizanordnung für ein Feldgerätedisplaymodul geschaffen, wobei die Heizanordnung eine Heizeinrichtung und eine
Heizelementsteuereinrichtung aufweist, wobei die Heizelementsteuereinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Strom für das Heizelement derart gesteuert wird, dass dem Feldgerätedisplaymodul eine vorgebbare Wärmeenergie zuführbar ist.
Gemäß noch einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Messgerät, mit einer Heizanordnung mit den oben aufgeführten Merkmalen bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anzeigen eines Messwertes auf einem Feldgerätedisplaymodul angegeben. Demnach wird die Heizanordnung eingeschalten und das Feldgerätedisplaymodul geheizt. Nach dem Heizen erfolgt die Anzeige des Messwertes.
Mittels einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mag es möglich sein, die Ablesesicherheit eines Feldgerätedisplays zu erhöhen. Insbesondere mag es möglich sein ein Einfrieren des Feldgerätedisplays oder Feldgerätedisplaymoduls zu verhindern, was eine Ursache für schlecht ablesbare Anzeigen von Messwerten auf einem Feldgerätedisplay, einem Feldgerätedisplaymodul, einer Anzeige oder eines Displays sein mag. Das Verhindern eines Einfrierens mag insbesondere bei einem LCD-Display vorteilhaft sein. Oft können Anzeigen als LCD-Displays ausgebildet sein, die auf Flüssigkristallanzeigen basieren. Ein LC-Display oder LCD-Display (= Liquid Crystal Display =Flüssigkristall Display) kann ein Bildschirm sein, bei dem spezielle Flüssigkristalle genutzt werden, die die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen können um Licht in bestimmten Winkeln ablenken zu können. Durch punktweises Ansteuern der Flüssigkristalle kann an den angesteuerten Stellen ein Bildpunkt sichtbar gemacht werden. Aus vielen dieser Bildpunkte kann beispielsweise ein Zahlenwert eines Messwertes dargestellt werden.
Ein LCD-Display kann eine Schicht mit Flüssigkristallen aufweisen. Zur Beeinflussung des Ablenkwinkels können die Kristalle in der Flüssigkeit bewegt werden. Je tiefer eine Außentemperatur ist und je tiefer folglich die Temperatur der mit Flüssigkristallen gefüllten Schicht ist, desto träger kann eine Bewegung der Kristalle in der Schicht sein. Bei zu tiefen Temperaturen kann das die
Flüssigkristallschicht so stark einfrieren, dass keine Werte mehr angezeigt werden können, da im Wesentlichen keine Bewegung der Kristalle mehr möglich ist.
Ein Feldgerätedisplay, insbesondere ein Feldgerätedisplaymodul kann zur Anzeige ein LCD-Display benutzen. Um zu verhindern, dass das Feldgerätedisplay bei tiefen Temperaturen einfrieren kann, kann es ein Heizelement aufweisen, das dem Feldgerätedisplaymodul eine Wärmeenergie zuführt, die ausreichend ist, die Betriebstemperatur des Displays so hoch zu halten, dass das Display noch arbeiten kann und trotz tiefer Umgebungstemperaturen eine Ablesung möglich ist.
Wenn die Form des Heizelements an die Form des Feldgerätedisplaymoduls angepasst ist, kann das Heizelement passgenau und sehr eng an dem Feldgerätedisplaymodul anliegend angekoppelt werden. Durch den engen Kontakt des Feldgerätedisplaymoduls und des Heizelements können Wärmeverluste bei einer Wärmeübertragung von dem Heizelement zu dem Feldgerätedisplaymodul vermieden werden.
Mittels einer Steuereinrichtung kann die Höhe der Wärmeenergie, die das
Heizelement abgeben kann, vorgegeben werden. Es kann damit beispielsweise beeinflusst und/oder vorgegeben werden, wie schnell sich die Temperatur des Feldgerätedisplays ändert. Es ist möglich, die Höhe der abgegebenen Wärmeenergie über die Höhe eines elektrischen Stromes durch das Heizelement einzustellen. Die Höhe des elektrischen Stromwertes mag mittels einer elektrischen Schaltung leichter beeinflussbar sein, als die Wärmemenge direkt.
Der Einsatzbereich eines Feldgerät, das ein Feldgerätedisplay mit einer Heizanordnung aufweist, kann gegenüber einem Feldgerät ohne einer Heizanordnung oder einem Feldgerät ohne Heizelement erweitert werden. Ein von einem Feldgeräte ermittelter und von einem Feldgerät angezeigter Messwert kann mittels einer Heizanordnung auch an Orten erfolgen bzw. angezeigt werden, an denen tiefe Temperaturen vorherrschen. Beispielsweise können Füllstände von Behältern in Kühlhäusern oder in kälteren Regionen der Erde abgelesen werden.
Oft kann es ausreichen, das Feldgerätedisplay nur während der Dauer der Ablesung zu beheizen. Mittels Vorsehens eines Ein-/ Ausschalter mag es möglich sein das Display während der Ablesedauer zu beheizen.
Mittels eines modularen Aufbaus der Heizanordnung kann ein bestehendes Messgerät, Feldgerät oder Sensor, insbesondere dessen Display, mit der Heizanordnung erweitert werden Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Heizeinrichtung beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch für die Heizanordnung, für ein Feldgerätedisplaymodul, für das Messgerät mit einer Heizanordnung und das Verfahren zum Anzeigen eines Mess wertes.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Heizeinrichtung angegeben, bei der das Heizelement mittels Wärmeleitung das Feldgerätedisplaymodul heizt.
Die Wärmeleitung kann durch den Kontakt, d.h. die Herstellung einer Berührung, des Heizelements mit dem Display erreicht werden. Die mittels des Kontaktes geschaffene direkte Verbindung zwischen dem Heizelement und dem Display kann Verluste vermeiden.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Heizeinrichtung angegeben, bei der das Heizelement mittels Wärmestrahlung das Feldgerätedisplaymodul heizt.
Wenn ein unmittelbares Anbringen des Heizelements an dem Feldgerätedisplay nicht möglich ist, kann trotzdem durch die Erwärmung des Displays mittels Wärmestrahlung eine Erwärmung des Displays erfolgen. Es kann beispielsweise vorkommen, dass das Display und die Heizeinrichtung beabstandet sind.
Gemäß noch einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Heizelement als Heizfolie ausgebildet. Eine Heizfolie kann eine geringe Dicke bzw. Höhe aufweisen. Dadurch kann eine Heizfolie platzsparend mit dem Feldgerätedisplaymodul gekoppelt werden.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizfolie oder das Heizelement eine Klebeseite oder einen Klebesteifen auf. Bei einer Klebeseite kann es sich um eine Seite der Heizfolie handeln, die mit einem Klebstoff versehen ist.
Mittels der Klebeseite kann die Heizfolie an dem Feldgerätedisplay, insbesondere an einem in Ableserichtung des Feldgerätedisplay gesehen hinteren Bereich des Feldgerätedisplay aufgeklebt werden.
Ferner wird gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Heizeinrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung angegeben, wobei die Beleuchtungseinrichtung zwischen dem Feldgerätedisplaymodul und der Heizeinrichtung ankoppelbar ist.
Gemäß noch einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Heizeinrichtung angegeben, die ein im Wesentlichen durchsichtiges Heizelement aufweist.
Ein durchsichtiges Heizelement kann die Ankoppelung des Heizelements, in einer Ableserichtung des Display gesehen, vor dem Heizelement ermöglichen. Trotz dem vorhandenen Heizelement kann das Display abgelesen werden. Ein durchsichtiges Heizelement mag beispielsweise mittels eines Einbringens eines feinen Drahtes in eine durchsichtige Schicht oder dem Bedampfen einer durchsichtigen Schicht hergestellt werden. Dabei mag der Draht so fein gewählt werden, dass er für das menschliche Auge im Wesentlichen nicht sichtbar ist. Auch mittels einem bedampften Glas oder einem Draht in einem Glas mag ein durchsichtiges Heizelement herstellbar sein.
Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Heizanordnung beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch für die Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplaymodul, für das Messgerät mit einer Heizanordnung und das Verfahren zum Anzeigen eines Messwertes.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung ein erstes Leitungssystem auf, über das die Heizanordnung, insbesondere das Heizelement, mit Strom versorgt wird.
Über das Leitungssystem zur Stromversorgung kann die Energie für das Beheizen des Display bereitgestellt werden.
Gemäß einem noch anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das erste Leitungssystem ein EMV Filter (Elektromagnetische Verträglichkeit) auf. Das EMV Filter kann, in einer Richtung für die Energieversorgung bzw. Stromausbreitung gesehen, vor dem Heizelement angeordnet sein.
Das EMV Filter kann Störsignale, die über das Leitungssystem eingekoppelt werden unterdrücken und so das Heizelement und sämtliche nachgeschalteten elektronischen Bauelemente vor Beschädigungen schützen. Eine störende elektromagnetische Strahlung könnte beispielsweise von einem Induktionsofen erzeugt werden. Ein vorhandenes EMV Filter kann den Betrieb der Heizanordnung, in der Nachbarschaft eines Induktionsofen oder eines anderen Geräts, das eine elektromagnetische Strahlung aussendet, ermöglichen. Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist das erste Leitungssystem zur Stromversorgung der Heizanordnung von einem zweiten Leitungssystem entkoppelt. Das zweite Leitungssystem ist zur Bereitstellung eines Messwertes eingerichtet. Es findet somit eine getrennte
Übertragung von Signalen und von Energie bzw. Leistung zu dem Feldgerät statt.
Die Heizanordnung kann folglich die von ihr benötigte Leistung über ein separates Leitungssystem beziehen, wodurch sichergestellt werden kann, dass ausreichend Leistung für den Betrieb der Heizanordnung vorhanden ist. Ein mögliches System, bei dem eine Trennung der Stromversorgung und Signale stattfinden kann, kann das 4-Leiter HART® Bussystem sein.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das erste Leitungssystem zur Stromversorgung als ein Messbus- Leitungssystem ausgebildet.
Da ein einziges Leitungssystem für die Leistungsversorgung und die Übertragung von Messwerten genutzt werden kann, können Leitungen zu dem Feldgerät eingespart werden.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Messbus-Leitungssystem ein Messbus-Leitungssystem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Leiter HART® Bussystem, Profibus Bussystem und Fieldbus Foundation Bussystem. Diese Bussysteme können eine integrierte
Stromversorgung über eine Signalleitung ermöglichen, in der die Messsignale und die Energie bereitgestellt werden. Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung eine Temperaturmesseinrichtung auf. Außerdem ist die Temperaturmesseinrichtung eingerichtet, eine Umgebungstemperatur zu messen. Die Heizelementsteuereinrichtung ist derart eingerichtet, dass dem Heizelement ab einer vorgebbaren Umgebungstemperatur ein konstanter Strom zuführbar ist.
Der konstante Strom mag dabei ab dem Unterschreiten einer vorgebbaren Temperaturschwelle zuführbar sein. Es mag damit erst ab einer vorgebbaren unteren Grenztemperatur mit dem Beheizen begonnen werden. Mittels des Messens der Umgebungstemperatur mag erkennbar sein, wann die Gefahr eines Einfrierens des Feldgerätedisplaymoduls besteht. Es mag außerdem vermeidbar sein, über der Temperaturschwelle Energie für das Beheizen aufzuwenden ohne einen Bedarf für das Beheizen zu haben.
Gemäß noch einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung eine Temperaturmesseinrichtung auf. Außerdem ist die Temperaturmesseinrichtung eingerichtet, eine Umgebungstemperatur zu messen. Die Heizelementsteuereinrichtung ist derart eingerichtet, den Strom für das Heizelement derart zu steuern, dass dem Feldgerätedisplaymodul über das
Heizelement in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur eine Wärmeenergie zuführbar ist.
Dabei kann dem Heizelement mehr Energie in der Form eines Stromes zur Verfügung gestellt werden, wenn die Umgebungstemperatur sinkt. Umgekehrt kann die Energiezufuhr zu dem Heizelement erniedrigt werden, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung eine Temperaturmesseinrichtung auf, wobei die Temperaturmesseinrichtung an das Feldgerätedisplaymodul oder Feldgerätedisplay koppelbar ist. Durch die direkte Kopplung kann die Temperaturmesseinrichtung die Temperatur des Feldgerätedisplaymoduls messen. Die Heizelementsteuereinrichtung kann eingerichtet sein, die Temperatur des Feldgerätedisplaymoduls konstant zu halten.
Die Heizelementsteuereinrichtung kann mit der Temperaturmesseinrichtung und der Heizeinrichtung eine rückgekoppelte Regelschleife für die Displaytemperatur darstellen. In anderen Worten bedeutet das, dass mit der Temperaturmesseinrichtung ein aktueller Ist-Wert der Displaytemperatur bestimmt werden kann. Dieser Ist-Wert kann mit einem voreingestellten Soll-Wert verglichen werden und abhängig von der bei diesem Vergleich festgestellten Abweichung von Ist- und Soll-Wert kann das Heizelement angesteuert werden.
Wenn der Ist-Wert geringer als der vorgegebene Soll-Wert ist, kann dem Display mehr Wärmeenergie zugeführt werden. Umgekehrt kann, wenn der Ist-Wert über dem Soll-Wert liegt, die Wärmeenergiezufuhr an das Feldgerätedisplaymodul reduziert oder ganz abgeschalten werden. So kann die Temperatur des Display in einem zulässigen Bereich gehalten werden. Beispiele für zulässige Temperaturbereiche sind von -4O0C bis +85°C, von -10°C bis +70°C oder von - 40°C bis +8O0C.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung ein Feldgerätegehäuse auf, wobei das Feldgerätegehäuse einen Hohlraum aufweist. Die Heizelementsteuereinrichtung ist derart eingerichtet, dass sie in dem Hohlraum unterbringbar ist. Da oftmals mehrere Bauteile in einem Feldgerätegehäuseinneren oder Hohlraum angeordnet werden können, kann es zu einer Platzknappheit in dem Feldgerätegehäuse kommen. So kann für die Messelektronik in einem speziellen Elektronikeinsatz Platz innerhalb des Feldgerätegehäuses beansprucht werden.
Ist die bauliche Form der Heizelementsteuereinrichtung, die zusätzlich in dem Hohlraum untergebracht werden soll, an einen freien Platz angepasst, kann die Heizelementsteuereinrichtung leichter in dem Feldgerätegehäuse untergebracht werden. Auch kann die bauliche Form der Heizelementsteuereinrichtung derart an den Elektronikeinsatz angepasst sein, dass sie mit einer Struktur an dem Elektronikeinsatz in Eingriff gehen kann und wie ein Rucksack an dem Elektronikeinsatz angebracht werden kann.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Feldmessgerätegehäuse zumindest teilweise aus Aluminium hergestellt, wodurch das Gehäuse als Masseschirm dienen kann und eine Störstrahlung aus dem Gehäuseinneren ferngehalten werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Heizelementsteuereinrichtung als Vergussteil ausgebildet.
Für die Ausbildung als Vergussteil kann eine Baugruppe zur Erfüllung der Funktionalität einer Heizelementsteuereinrichtung in ein Harz oder Kunststoff eingegossen werden. Das Eingießen kann der Baugruppe eine vorgebbare Außenkontur verleihen und das Eingießen kann die Baugruppe robust gegen mechanische Einwirkungen machen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Heizanordnung einen Energiespeicher auf.
Es kann vorkommen, dass die Heizanordnung nicht ununterbrochen aktiv ist. Es kann auch vorkommen, dass dem Messgerät mehr Leistung zur Verfügung gestellt wird, als das Messgerät zum Betrieb benötigt. So kann beispielsweise bei der Regelung eines 4 bis 20 mA Signals ein zusätzlicher Strom anfallen, der nicht von der Messschaltung für die Messaufgabe genutzt wird.
Ein Energiespeicher mit einer entsprechenden Laderegelung bzw.
Energiemanagement kann es erlauben Energie zu einem Zeitpunkt, in dem überschüssige Energie vorhanden ist, zu speichern und die gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt zum Heizen zur Verfügung zu stellen. Dabei kann die Kapazität des Energiespeichers an die Heizleistung angepasst sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Füllstands- und/oder Druckmessgerät mit einer Heizanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen bereitgestellt.
Anschaulich kann als eine Grundidee der Erfindung gesehen werden, dass die vorliegende Erfindung erlaubt, ein Einfrieren eines Displays bei tiefen Temperaturen im Wesentlichen zu verhindern. Dazu kann mittels einer Wärmezufuhr die Displaytemperatur angehoben werden. Die Anhebung der Temperatur kann während des gesamten Einsatzes des Messgerätes erfolgen. Die Displaytemperatur kann jedoch auch nur während der Zeit, in der eine Ablesung des Display erfolgen soll, angehoben werden. So kann beispielsweise ein Display, das bis -40°C eingesetzt werden kann bei -650C genutzt werden, wenn die Displaytemperatur um 25°C angehoben wird.
Kurze Zusammenfassung der Zeichnungen
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben:
Fig. 1 zeigt ein Feldgerät mit einem Feldgerätedisplay und einer Heizelementsteuer- einrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines Feldgerätedisplay mit einem Heizelement in einem aufgeklappten Zustand gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Heizelement gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Heizelements gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Heizelements gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine Heizanordnung in einem Feldgerätegehäuse gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht eines Vergussteils gemäß einem exemplarischen Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Rückansichtansicht eines Vergussteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Feldgerätedisplaymodul mit einem Heizelement gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Fig. 10 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Feldgerätedisplaymodul mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Heizelement.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anzeigen eines Messwertes auf einem Feldgerätedisplaymodul gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 zeigt einen Regelkreis einer Heizanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. In der folgenden Beschreibung der Fig. 1 bis Fig. 11 werden die gleichen Bezugsziffern für gleiche oder sich entsprechende Elemente verwendet.
Fig. 1 zeigt ein Feldgerät mit einem Feldgerätedisplay und einer Heizelementsteuereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist das Feldgerätedisplay 101 in einer Rückansicht mit eingebautem Heizelement (in Fig. 1 nicht zu sehen) gezeigt. Das Feldgerätedisplay 101 weist das Gehäuse 112 auf und der rückwärtige Abschluss 102 des Displays 101 weist die Signalanschlüsse 103 auf. Die Signalanschlüsse 103 können die Federkontakte 111 kontaktieren. Ebenfalls ist die Durchführung 110, die auch an dem rückwärtigen Abschluss 102 angeordnet ist, zu sehen. Außerdem sichtbar sind die
Anschlussleitungen 113, über die die Energie für das Heizelement zur Verfügung gestellt wird.
Das Feldgerätedisplay 101 weist das Displaygehäuse 112, den rückwärtigen Abschluss 102 des Gehäuses und das Feldgerätedisplaymodul (in Fig. 1 nicht zu sehen) auf.
Mittels des Steckers 104 erfolgt eine Verbindung der Anschlussleitungen 103 mit der Anschlussleitung 105 und der Anschlussleitung 114. Die Anschlussleitung 105 führt auf die Heizelementsteuereinrichtung 106 oder das Thermostat 106, das als Zusatzmodul 106 an dem Elektronikeinsatz 108 angeordnet ist.
Die Anschlussleitung 114 führt nicht direkt auf die Heizelementsteuereinrichtung 106. Die Anschlussleitung 114 führt zu dem EMV Filter 115, das in der M12-Buchse 116 des Feldgerätegehäuses angeordnet ist. Über die M12-Buchse 116 wird die Heizanordnung 117 mit Strom versorgt. Bevor der Strom jedoch auf die Heizelementsteuereinrichtung 106 gelangt, passiert er das EMV Filter und wird von Störungen befreit.
Über die Anschlussleitung 118, die das EMV Filter mit dem Thermostat 106 verbindet, gelangt der Strom auf das Thermostat 106. Das Thermostat 106 ist in einem Zwischenraum 107 zwischen dem Elektronikeinsatz 108 und dem Messgerätegehäuse 109 angeordnet. In dem Elektronikeinsatz 108 sind die feldgerätetypischen Funktionen realisiert. Die Heizanordnung stellt eine Zusatzfunktion zu den Messfunktionen dar, die teilweise in dem zusätzlichen Modul 106 untergebracht werden kann.
Das Feldgerätedisplay 101 kann mittels eines Bayonett- Verschlusses auf den Elektonikeinsatz 108 aufgeschnappt werden, so dass die Kontaktflächen 103 mit den Federkontakten 111 in Verbindung treten. Dadurch kann eine Informationsübertragung, beispielsweise ein darzustellender Messwert, zwischen dem Elektronikeinsatz 108 und dem Display 101 erfolgen. Die Darstellung eines Messwertes erfolgt unabhängig von der Beheizung des Displays.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines Displays mit einem Heizelement in einem aufgeklappten Zustand gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse 112 des Feldgerätedisplays 101 weist eine runde Form auf. Die Displayplatine 201 ist an die runde Form des Displaygehäuses 101 angepasst und weist die vier Eingabeeinrichtungen 202 für die Eingabe von Anwenderinformationen auf. Mittels dieser Eingabeeinrichtungen kann auch die Heizanordnung ein- und ausgeschalten werden.
Über das Loch 110 in der Platine 201 treten die Anschlussleitungen 113 hervor, die das Heizelement 203 mit dem Strom für die Wärmeerzeugung versorgen.
Außerdem weist die Platine 201 einen Anschlussstecker 204 auf, mit dem das Feldgerätedisplaymodul (in Fig. 2 nicht gezeichnet), beispielsweise ein LCD- Display, an der Platine 201 angeschlossen ist. Der Anschlussstecker 204 ist in Fig. 2 als Flexstecker 204 dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Heizelement gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Heizelement 203 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Im Anschlussbereich 301 sind symmetrisch zur Symmetrieachse 302 die beiden Anschlüsse 303 und 304 vorgesehen.
Die Anschlüsse 303 und 304 sind bezogen auf Fig. 3 an der oberen Seite des rechteckigen Grundkörpers 305 angeordnet. Die Anschlüsse 303 und 304 bilden zapfenförmige Fortsätze an der oberen Seite des rechteckigen Grundkörpers 305.
Die Anschlussbereiche 303 und 304 weisen ebenfalls eine rechteckige Form auf. Somit ist das Heizelement 203 aus drei rechteckigen Formen, dem rechteckigen Grundkörper 305, dem Anschluss 303 und dem Anschluss 304 zusammengesetzt.
In Fig. 3 weist das Heizelement 203 eine linke Seite, eine rechte Seite, eine obere und eine untere Seite auf. Die Seiten, welche in der Figur links bzw. rechts dargestellt sind, sind kürzer als die Seiten, welche in der Fig. 3 oben bzw. unten dargestellt sind. Die obere Seite und die untere Seite weisen eine Länge von 45 mm auf. Die Länge der linken Seite und der rechten Seite beträgt 32 mm.
Der Anschluss 303 weist eine innere Seite 306 bzw. Fläche und der Anschluss 304 weist eine innere Seite 307 bzw. Fläche auf. Die innere Seite 306 des Anschluss 303 liegt der inneren Seite 307 gegenüber. An der inneren Seite 306 und der inneren Seite
307 sind die Anschlussleitungen 1 13 angeschlossen.
Die äußere Seite 308 des Anschlusses 303 und die äußere Seite 309 des Anschlusses 304 weisen einen Abstand von 36 mm auf. Die innere Seite 306 und die äußere Seite
308 weisen einen Abstand von max. 10 mm auf, d.h. die Dicke des Anschlusses 303 beträgt 10 mm. Ebenso weist die innere Seite 307 und die äußere Seite 309 einen Abstand von max. 10 mm auf, d.h. die Dicke des Anschlusses 304 beträgt 10 mm.
Der rechteckige Grundkörper 305 weist zwei lange Seiten und zwei kurze Seiten auf. Die Gesamtlänge der Länge einer kurzen Seite des rechteckigen Grundkörpers 305 zuzüglich der Länge der Seite 308 bzw. 309 beträgt max. 40mm.
Der perspektivischen Darstellung des Heizelements 203 in Fig. 4 und der Seitenansicht des Heizelements 203 in Fig. 5 ist der Foliencharakter des Heizelements zu entnehmen. Die längliche Ausdehnung 503 der Heizfolie 203 ist wesentlich größer als die Dicke 502 der Heizfolie 203. Die Heizfolie 203 n Fig. 5 weist eine Klebeseite 501 auf, mit der sie an einem Feldgerätedisplaymodul festgeklebt werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Heizanordnung in einem Feldgerätegehäuse gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 6 zeigt schematisch die Anordnung der Heizanordnung 117 in dem Feldgerätegehäuse 109 oder Sensorgehäuse 109.
Das Sensorgehäuse 109 weist eine M12-Buchse 116 auf. In der M12-Buchse 116 ist das EMV Filter 115 mit dem Masseschirm 601 angeordnet. Zur Vermeidung von Störungen ist das Sensorgehäuse aus Aluminium gefertigt. Das Aluminiumgehäuse 109 wirkt als Masseschirm, der Störstrahlung im Wesentlichen aus dem Gehäuse fernhält.
Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht eines Vergussteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Vergussblock 701 umschließt die Baugruppe 702, auf der die Leiterbahnen und elektronischen Bauteile angeordnet sind. Der Vergussblock 701 ist aus Harz oder Kunststoff hergestellt. Mit einer entsprechenden Gussform, kann während dem Eingießen und Aushärten des Vergussblocks 701 eine äußere Struktur, wie die Führungsschiene 704 ausgebildet werden.
Die Anschlussleitungen 703 kontaktieren die Baugruppe 702 und stellen eine Schnittstelle zwischen der Baugruppe 702 und externen anderen Baugruppen dar. Die Baugruppe 702 führt die elektrische Funktion des Vergussteils 106 aus. Das Vergussteil 106 aus Fig. 7 ist das Thermostat 106 einer Heizanordnung bzw. die Heizelementsteuereinrichtung 106. Zur Aufnahme der Temperatur kann die Heizelementsteuereinrichtung 106 auch mit einer externen Temperaturmesseinrichtung (nicht in Fig. 7 gezeigt) verbunden sein.
Fig. 8 zeigt eine Rückansichtansicht eines Vergussteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Feldgerätedisplaymodul mit einem Heizelement gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. Die Fig. 9 zeigt die Ableserichtung 902 in der die Ablesung des Feldgerätedisplaymoduls 901 erfolgt.
In der Ableserichtung 902 oder Blickrichtung 902 gesehen, hinter dem Feldgerätedisplaymodul 901 ist die Heizfolie 203 zu sehen. Die Heizfolie 203 ist mit ihrer Klebeseite 501 an der der Blickrichtung 902 abgewandten Seite des Feldgerätedisplaymoduls angeordnet.
Sowohl der Querschnitt des Feldgerätedisplaymoduls 901 als auch der Querschnitt der Heizfolie weisen eine rechteckige Form auf. Die mit der Klebseite 501 befestigte Längsseite des Querschnitts des Feldgerätedisplaymoduls 901 und die Längsseite des Querschnitts der Heizfolie 203 weisen eine unterschiedliche Länge auf. Die Länge der Längsseite der Heizfolie 203 ist kürzer als die Länge der Längsseite des Feldgerätedisplaymoduls 901.
Die rechtwinklig zur Längsseite verlaufende Höhe des Feldgerätedisplaymoduls 901 und die rechtwinklig zur Längsseite verlaufende Höhe 502 der Heizfolie 203 sind unterschiedlich hoch. Die Höhe 502 der Heizfolie 203 ist geringer als die Höhe des Feldgerätedisplaymoduls 901.
Fig. 10 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Feldgerätedisplaymodul mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Heizelement. Im Gegensatz zu Fig. 9 ist in Fig. 10 die Heizfolie 203 nicht direkt auf die der Blickrichtung 902 abgewandten Unterseite geklebt. Hingegen ist zwischen dem Feldgerätedisplaymodul 901 und der Heizfolie 203 die Beleuchtungseinrichtung 1001 angeordnet. Daher ist die Heizfolie 203 auf der Rückseite der Beleuchtung 1001 angekoppelt.
Mittels der Heizfolie kann folglich eine Erwärmung von der Beleuchtung 1001 und gleichzeitig eine Erwärmung des Feldgerätedisplaymoduls 901 erreicht werden. Gleichzeitig kann eine von der Beleuchtung 1001 erzeugte Abwärme genutzt werden um das Feldgerätedisplaymodul zu erwärmen
Auch der Schnitt durch die Beleuchtungseinrichtung 1001 weist eine rechteckige Form auf. Allerdings ist die Längsseite der Beleuchtungseinrichtung 1001 länger als die Längsseite des Feldgerätedisplaymoduls 901. Daher ragt die Beleuchtungseinrichtung 1001 über das Feldgerätedisplaymodul beidseitig hinaus.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anzeigen eines Messwertes auf einem Feldgerätedisplaymodul gemäß einem exemplarischen Ausfiihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es zeigt den Ausgangszustand Sl, in dem die Heizanordnung ausgeschalten ist. Auch das Feldgerätedisplaymodul kann in diesem Zustand abgeschalten sein. Die Energie, die in diesem Zustand nicht benötigt wird kann an einen anderen Verbraucher weitergegeben werden. Insbesondere kann mit dieser Energie ein Kondensator oder Energiespeicher aufgeladen werden um Energie für das Heizen während des Ablesens verfügbar zu haben.
Es erfolgt im Schritt S2 das Einschalten der Heizanordnung, wodurch das Display im Schritt S3 aufgeheizt werden kann. Durch das Aufheizen können eingefrorene
Flüssigkeitskristalle beweglich werden, und eine Anzeige von Messwerten kann auch bei niedrigen Temperaturen erfolgen, bei denen sonst keine Anzeige erfolgen könnte.
Die Anzeige erfolgt schließlich im Schritt S4. Das Display kann entweder durch einen Schalter oder ein ablaufendes Zeitglied wieder ausgeschalten werden, so dass im Schritt S5 wieder der ausgeschaltene Zustand vor liegt.
Fig. 12 zeigt einen Regelkreis einer Heizanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Mittels der Temperaturmesseinrichtung 1201, die an dem Feldgerätedisplaymodul 901 angeordnet ist, wird die Temperatur des Feldgerätedisplaymoduls 901 gemessen. Der Messwert wird an die Heizelementsteuereinrichtung 106 weitergeleitet, in der bestimmt wird, ob dem Feldgerätedisplaymodul 901 mehr Wärmeenergie zuzuführen ist.
In der Anschlussleitung 1202 wird von der Heizelementsteuereinrichtung 106 ein Strom bereitgestellt, der in der Heizfolie 203 in Wärmeenergie umgeformt wird. Die Heizfolie 203 ist unter dem Feldgerätedisplaymodul 901 angekoppelt. Mittels der erzeugten Wärmeenergie wird das Feldgerätedisplay 901 erwärmt, bis die Heizelementsteuereinrichtung 106 feststellt, dass eine vorher eingestellte Soll- Temperatur erreicht worden ist. Die Soll-Temperatur entspricht einer Temperatur, bei der das Feldgerätedisplaymodul, insbesondere ein dargestellter Messwert, abgelesen werden kann. Nach Erreichen der Soll-Temperatur wird die Energiezufuhr zu der Heizfolie gestoppt.
Ergänzend ist daraufhinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei daraufhingewiesen, 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 Einschränkung anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Heizeinrichtung für ein Feldgerätedisplaymodul, wobei die Heizeinrichtung aufweist: ein Heizelement (203); wobei das Heizelement (203) an die Form des Feldgerätedisplaymodul (901) angepasst ist; wobei das Heizelement (203) eingerichtet ist, einen elektrischen Strom in Wärmeenergie umzuwandeln; und wobei das Heizelement (203) derart an das Feldgerätedisplaymodul (901) koppelbar ist, dass mittels des Heizelements (203), das Feldgerätedisplaymodul (901) beheizbar ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Heizelement derart mit dem
Feldgerätedisplaymodul (901) koppelbar ist, dass mittels des Heizelements (203) das Feldgerätedisplaymodul (901) mittels Wärmeleitung beheizbar ist.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Heizelement derart mit dem Feldgerätedisplaymodul (901) koppelbar ist, dass mittels des Heizelements (203) das Feldgerätedisplaymodul (901) mittels Wärmestrahlung beheizbar ist.
4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Heizelement als Heizfolie (203) ausgebildet ist.
5. Heizeinrichtung nach Anspruch 4, die Heizfolie ferner aufweisend: eine Klebeseite (501); wobei die Klebeseite (501) derart eingerichtet ist, dass die Heizfolie (203) mittels der Klebeseite (501) mit dem Feldgerätedisplay (901) koppelbar ist.
6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das Heizelement ferner aufweisend: eine Beleuchtungseinrichtung (1001); wobei die Beleuchtungseinrichtung (1001) zwischen dem Feldgerätedisplaymodul (901) und der Heizeinrichtung (203) anbringbar ist.
7. Heizeinrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Heizelement im Wesentlichen durchsichtig ausgebildet ist.
8. Heizanordnung für ein Feldgerätedisplaymodul, aufweisend: eine Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; eine Heizelementsteuereinrichtung (106); wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) derart eingerichtet ist, den
Strom für das Heizelement (203) derart zu steuern, dass dem Feldgerätedisplaymodul
(901) eine vorgebbare Wärmeenergie zuführbar ist.
9. Heizanordnung nach Anspruch 8, wobei die Heizanordnung ferner aufweist: ein erstes Leitungssystem; wobei das erste Leitungssystem zur Stromversorgung der Heizanordnung (117) eingerichtet ist.
10. Heizanordnung nach Anspruch 9, wobei das erste Leitungssystem zur Stromversorgung der Heizanordnung (117) ein EMV Filter (115) aufweist.
11. Heizanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das erste Leitungssystem zur Stromversorgung der Heizanordnung (117) von einem zweiten Leitungssystem entkoppelt ist; wobei das zweite Leitungssystem zur Bereitstellung eines Messwertes eingerichtet ist.
12.Heizanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das erste Leitungssystem zur Stromversorgung als ein Messbus- Leitungssystem ausgebildet ist.
13. Heizanordnung nach Anspruch 12, wobei das Messbus-Leitungssystem ein Messbus-Leitungssystem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Leiter HART® Bussystem, Profibus Bussystem und Fieldbus Foundation Bussystem ist.
14. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die Heizanordnung weiter aufweisend: eine Temperaturmesseinrichtung (1201); wobei die Temperaturmesseinrichtung (1201) eingerichtet ist, eine Umgebungstemperatur zu messen; wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass dem Heizelement (203) ab einer vorgebbaren Umgebungstemperatur ein konstanter Strom zuführbar ist.
15. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die Heizanordnung weiter aufweisend: eine Temperaturmesseinrichtung (1201); wobei die Temperaturmesseinrichtung (1201) eingerichtet ist, eine Umgebungstemperatur zu messen; wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) eingerichtet ist, den Strom für das Heizelement (203) derart zu steuern, dass dem Feldgerätedisplaymodul (901) in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur eine Wärmeenergie zuführbar ist.
16. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die Heizanordnung weiter aufweisend: eine Temperaturmesseinrichtung (1201); wobei die Temperaturmesseinrichtung (1201) an das Feldgerätedisplaymodul (901) koppelbar ist, um eine Feldgerätedisplaytemperatur zu messen; wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) eingerichtet ist, die Temperatur des Feldgerätedisplaymoduls (901) konstant zu halten.
17. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, die Heizanordnung (117) weiter aufweisend: ein Feldgerätegehäuse (109); wobei das Feldgerätegehäuse (109) einen Hohlraum (107) aufweist; wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass sie in dem Hohlraum (107) unterbringbar ist.
18. Heizanordnung nach Anspruch 17, wobei das Feldgerätegehäuse (109) zumindest teilweise aus Aluminium hergestellt ist.
19. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, wobei die Heizelementsteuereinrichtung (106) als Vergussteil ausgebildet ist.
20. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, die Heizanordnung (117) weiter aufweisend: einen Energiespeicher.
21. Messgerät, mit einer Heizanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 20.
22. Messgerät nach Anspruch 21, wobei das Messgerät ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Füllstandsmessgerät und einem Druckmessgerät.
23. Verfahren zum Anzeigen eines Messwertes auf einem Feldgerätedisplaymodul, wobei das Verfahren aufweist:
Einschalten der Heizanordnung; Heizen des Feldgerätedisplaymoduls; Anzeigen des Messwertes.
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