EP4078553A1

EP4078553A1 - Vorrichtung zur drahtlosen übermittlung eines signals

Info

Publication number: EP4078553A1
Application number: EP20797729.9A
Authority: EP
Inventors: Matthias Janssen; Michael Spengler
Original assignee: Seepex GmbH
Current assignee: Seepex GmbH
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-10-26
Also published as: WO2021121743A1; DE102019135635A1; US20220320810A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Übermittlung eines von einem Sensor (1) zu einer Versorgungseinrichtung (2) (z. B. einer Steuerung) mittels zumindest einer Leitung übertragenen Signals, mit elektrischen Anschlüssen für die Leitung und mit einer elektronischen Sendereinrichtung (8), die eine elektronische Schaltung zum Abgreifen des Signals und einen Sender aufweist, mit dem das abgegriffene Signal drahtlos übermittelbar ist. Die Vorrichtung ist als Zwischenstecker (3) ausgebildet, welche ein Steckergehäuse (4) aufweist, wobei an dem Steckergehäuse (4) ein erstes Steckerteil (5) und ein zweites Steckerteil (6) befestigt sind, wobei das erste Steckerteil (5) mit dem zweiten Steckerteil (6) über zumindest einen innerhalb des Steckergehäuses (4) angeordneten Signalleiter (4) für die drahtgebundene Übertragung des Signals verbunden ist und wobei die elektronische Sendeeinrichtung (8) zum Abgreifen des Signals in dem Steckergehäuse (4) angeordnet ist.

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Übermittlung eines von einem Sender zu einer Versorgungseinrichtung (für den Sender) mittels zumindest einer Leitung (drahtgebunden) übertragenen (analogen oder digitalen) Signals, mit elektrischen Anschlüssen (für die Leitung) und mit einer elektronischen Sendeeinrichtung, die eine elektronische Schaltung zum Abgreifen des Signals von der Leitung und einen Sender aufweist, mit dem das abgegriffene Signal drahtlos übermittelbar ist.

Die Versorgungseinrichtung, an die der Sensor drahtgebunden angeschlossen ist, versorgt diesen mit Energie. Es kann sich um eine einfache Messeinrichtung mit einer Anzeige für die mit dem Sensor ermittelten Werten handeln. Bei der Versorgungseinrichtung kann es sich aber auch um eine Steuerung, z. B. eine Maschinensteuerung einer Maschine handeln, z. B. eine Pumpensteuerung einer Pumpe. Der Sensor ist drahtgebunden bzw. kabelgebunden mit der Steuereinrichtung verbunden. Die kabelgebundene bzw. drahtgebundene Übertragung zwischen Sensoren und Steuerungen ist bei industriellen Anwendungen in der Regel vorteilhaft, da die Signale mit hohen Geschwindigkeiten übertragen werden, sodass insbesondere Steuerungen in Echtzeit realisierbar sind.

Unabhängig von der grundsätzlich bekannten kabelgebundenen Signal übertragung besteht in der Praxis das Bedürfnis, die Signale zusätzlich drahtlos abzugreifen, um die Messwerte nicht nur der Steuerung (drahtgebunden) zur Verfügung zu stellen, sondern sie z. B. auch zu informativen Zwecken auf PCs, Tablets oder Smartphones anzeigen zu können und die Daten gegebenenfalls über das Internet (z. B. über eine Cloud) zur Verfügung zu stellen.

Zu diesem Zweck werden in der Praxis Funkmodule bzw. Telemetriemodule zur Verfügung gestellt, die über elektrische Anschlüsse verfügen, mit denen sie einerseits an die Messeinrichtungen und andererseits an die Steuerung anschließbar sind, sodass die Messsignale durch ein solches Telemetriemodul hindurchgeführt und dort von einer elektronischen Schaltung abgegriffen werden. Die Module sind mit entsprechenden elektronischen Komponenten, insbesondere einer elektronischen Schaltung zum Abgreifen des Signals und einem Sender bzw. einem Funkchip ausgerüstet, mit dem das abgegriffene Signal drahtlos (über eine Antenne) per Funk oder dergleichen übermittelt wird. Es ist z. B. bekannt, solche Telemetriemodule für schleifengespeiste Zwei- Leiter-Sensoren mit 4 bis 20 mA einzusetzen, ohne dass eine zusätzliche Stromversorgung oder Batterie innerhalb des Moduls erforderlich ist, da das Modul über die Stromschleife des Sensors gespeist wird. Diese bekannten Telemetriemodule haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt. Sie erfordern jedoch einen gewissen Verdrahtungsaufwand.

Aus der DE 102004028643 B3 kennt man im Übrigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Pumpenanlagen.

Die DE 102015205370 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Daten für eine Zustandsüberwachung einer Maschine.

Ferner ist aus der DE 202009007023 U1 eine Signalübertragung zwischen wenigstens zwei elektrischen Geräten über Zwischenstecker bekannt. Dabei werden Daten über den durch den Stecker fließenden Strom versendet. Dazu werden mittels eines Sensors im Stecker Charakteristiken der Stromversorgung aufgezeichnet, um diese zu versenden.

Die DE 102015205379 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Ermitteln von Energiemanagementdaten in eine Automatisierungsanlage, die als Messgerät oder als Messkoffer ausgestaltet sein kann. In der Automatisierungsanlage kann ein Sensor mittels einer Sensorleitung an eine Steuereinrichtung angeschlossen sein, z. B. an eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die beschriebene Vorrichtung kann in die Sensorleitung zwischengeschaltet werden, das heißt schaltungstechnisch oder signaltechnisch zwischen dem Sensor und die Steuereinrichtung. Dabei verhält sich die Vorrichtung insbesondere als sogenannter Daten-Splitter oder Daten-Splicer, durch welchen die Sensorwerte an zwei Datenausgängen bereitgestellt werden, nämlich einmal für die Steuereinrichtung und zum anderen zusätzlich an eine Kommunikationsschnittstelle. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Vorrichtung wird auch als „Mithör-Box“ bezeichnet, deren Anschlüsse identisch oder entsprechend den elektrischen Anschlüssen des Sensors oder der SPS sind und z. B. als M12-Stecker ausgebildet sein können. Stets ist eine externe Stromversorgung vorgesehen.

Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur drahtlosen Übermittlung eines Signals der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die nicht nur einfach und kompakt aufgebaut ist, sondern die sich insbesondere sehr einfach und ohne Verkabelungsaufwand in Leitungen zwischen elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen (z. B. einem Sensor und einer Steuerung) integrieren lässt. Insbesondere sollen sich damit Signale aus bestehenden (maschinellen) Anlagen, z. B. Pumpenanlagen, abgreifen und drahtlos übertragen lassen, ohne dass aufwändige Umrüstungen oder neue Verkabelungen erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art,

dass die Vorrichtung als Zwischenstecker ausgebildet ist, welche ein Steckergehäuse aufweist, wobei an dem Steckergehäuse ein erstes Steckerteil und ein zweites Steckerteil befestigt sind, wobei das erste Steckerteil mit dem zweiten Steckerteil zumindest einen innerhalb des Steckergehäuses angeordneten Signalleiter für die drahtgebundene Übertragung des Signals verbunden ist, wobei die elektronische Sendeeinrichtung zum Abgreifen des Signals an dem Signalleiter in dem Steckergehäuse angeordnet ist, wobei in das erste Steckerteil ein erster Kabelstecker einsteckbar ist, der an ein erstes sensorseitiges Kabel angeschlossen ist, das mit dem Sensor verbunden oder verbindbar ist, wobei in das zweite Steckerteil des Steckergehäuses ein zweiter Kabelstecker einsteckbar, der an ein zweites versorgungsseitiges Kabel angeschlossen ist, das mit der Versorgungseinrichtung (z. B. mit einer Maschinensteuerung, Pumpemsteuerung oder dergleichen) verbunden oder verbindbar ist.

Es geht um das Abgreifen eines Signals zwischen einer ersten Einrichtung und einer zweiten Einrichtung mittels eines kompakten Zwischensteckers. Bei der ersten Einrichtung handelt es sich um einen Sensor, mit dem ein Messsignal erzeugt wird. Bei der zweiten Einrichtung bzw. Versorgungseinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Steuer- und/oder eine Versorgungseinrichtung, z. B. um eine SPS-Steuerung einer Maschine. Insofern betrifft die Erfindung insbesondere eine maschinelle Einrichtung, die zumindest eine Maschine, eine

Maschinensteuerung und eine Messeinrichtung zur Übermittlung oder Überwachung eines Maschinenparameters aufweist, wobei der Sensor mit zumindest einer Leitung bzw. einem Kabel an die Maschinensteuerung angeschlossen ist. Erfindungsgemäß wird in diese Leitung der Zwischenstecker integriert, das heißt die Messeinrichtung bzw. der Sensor wird über den erfindungsgemäßen Zwischenstecker an die Maschinensteuerung (z. B. eine SPS) angeschlossen, indem in oder an das erste Steckerteil des Steckergehäuses der erste Kabelstecker des ersten Kabels eingesteckt bzw. angesteckt wird (welches mit dem Sensor verbunden ist) und indem in oder an das zweite Steckerteil des Zwischensteckers der zweite Kabelstecker eines zweiten Kabels eingesteckt bzw. angesteckt ist (das z. B. mit der Maschinensteuerung oder einer anderen Versorgungseinrichtung für den Sensor verbunden ist). Bei der maschinellen Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Pumpeneinrichtung handeln, die eine Pumpe, eine Pumpensteuerung und eine Messeinrichtung aufweist, wobei die Messeinrichtung gegebenenfalls Teil der Pumpe sein kann bzw. in diese integriert ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich die Möglichkeit einer drahtlosen Signalübertragung bzw. Signalabfrage über z. B. Funktechnologien besonders einfach in maschinelle Anlagen und insbesondere auch bestehende maschinelle Anlagen über einen konstruktiv sehr einfach aufgebauten kompakten Zwischenstecker integrieren lässt, der einerseits mit

Standardsteckerteilen an einem Steckergehäuse ausgerüstet ist und in dessen Steckergehäuse andererseits die gesamte Funktionalität zum Abgreifen und Übermitteln des Sensorsignals integriert ist. So sind innerhalb des

Steckergehäuses, welches fest mit den Steckern bzw. Steckerteilen ausgerüstet ist, insbesondere eine elektronische Schaltung zum Abgreifen des Signals und ein Sender (mit Antenne) angeordnet. Eine solche elektronische

Sendeeinrichtung lässt sich als sogenannter Funk-Chip mit integriertem Mikrocontroller und entsprechender analoger oder digitaler Beschaltung zum Abgriff des Sensorsignals realisieren. Der Zwischenstecker wird in die Sensorleitung bzw. die Verkabelung (zwischen Sensor und Versorgungseinrichtung) eingeschliffen, und über den Funkchip mit Mikrocontroller lässt sich das Sensorsignal abgreifen und als Funksignal, z. B. Bluetooth-Signal oder Mobilfunksignal bereitstellen. Damit können die abgegriffenen Signale, z. B. Sensordaten entweder direkt oder über ein Gateway in die Cloud gesendet werden. Erfindungsgemäß werden folglich moderne Funktechnologien in einen Zwischenstecker mit Standardsteckverbindungen integriert, sodass sich dieser Zwischenstecker als Adapter ohne nennenswerten Verkabelungsaufwand sehr günstig zwischen den elektronischen Einrichtungen, z. B. zwischen Messeinrichtung und Steuerung integrieren lässt. Der Zwischenstecker lässt sich problemlos installieren und insbesondere auch in bestehende Anlagen, z. B. bestehende Pumpenanlagen bzw. Pumpen nachrüsten, sodass auf einfache Weise Signale drahtlos zur Verfügung stehen, ohne dass die drahtgebundene Verkabelung bzw. Verschaltung der Messeinrichtungen mit der Steuerung negativ beeinflusst wird. Insbesondere werden dadurch die häufig in Echtzeit realisierten Steuerungen, bei denen die Sensoren kabelgebunden mit der Steuerung verbunden sind, nicht beeinträchtigt. Dabei werden Um- bzw. Neuverkabelungen eingespart und Montagezeiten reduziert.

Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass ein sehr kompakter Zwischenstecker mit der gesamten Funktionalität zum Abgreifen und Senden der Sensorsignale zur Verfügung gestellt wird, welcher bevorzugt mit Standardsteckern ausgerüstet ist. Bevorzugt ist eines der Steckerteile als männliches Steckerteil (d. h. als Stecker) und das andere Steckerteil als weibliches Steckerteil (d. h. als Buchse) ausgebildet. Besonders bevorzugt wird

auf bekannte (genormte) Standardsteckerteile zurückgegriffen, z. B. auf bekannte und genormte Rundsteckverbinder. So kommen insbesondere M12- Rundsteckverbinder mit Schraubsicherung zum Einsatz, die z. B. nach DIN EN 61076-2-101:2013 genormt sind. Damit wird insbesondere ein M12- Zwischenstecker zur Verfügung gestellt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung mit dem erfindungsgemäßen Zwischenstecker ist der Umstand, dass die Energieversorgung der in das Steckergehäuse integrierten Sendeeinrichtung ausschließlich über das in das Steckerteil bzw. in die Steckerteile einsteckbaren Kabel erfolgt. Es ist folglich keine zusätzliche Energieversorgung in das Steckergehäuse integriert und es ist auch nicht erforderlich, an das Steckergehäuse eine zusätzliche Energieversorgung anzuschließen. Insofern ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Steckergehäuse neben dem ersten Steckerteil und dem zweiten Steckerteil bzw. zusätzlich zu diesen Steckerteilen keine weiteren Steckerteile oder Anschlüsse für eine zusätzliche Energieversorgung aufweist. Der Zwischenstecker wird folglich nur über die Anschlüsse der Verbindung zwischen Versorgungseinrichtung und Sensor versorgt und es sind bevorzugt keine zusätzlichen Stromanschlüsse vorgesehen. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass bei herkömmlichen Sensoren und deren Versorgung bzw. herkömmlichen Steuergeräten, an die ein solcher Sensor angeschlossen ist, eine übliche Spannungs- bzw. Stromversorgung (z. B. 24 V) vorgesehen sind, sodass der Sensor über sein Anschlusskabel mit der erforderlichen Energie versorgt wird. Dieses gelingt sowohl über eine Stromleitung (z. B. 4 bis 20 mA) als auch über eine Spannungsleitung (24 V). Darauf wird noch eingegangen. Die ohnehin für den Sensor bestimmte Energieversorgung wird identisch auch für die Versorgung des Zwischensteckers und den darin angeordneten elektronischen Komponenten, insbesondere der elektronischen Sendeeinrichtung verwendet.

Bei der Spannungs- bzw. Stromversorgung des Zwischensteckers handelt es sich folglich um identisch dieselbe Versorgung, die für den Sensor bestimmt ist.

In einer möglichen, besonders einfachen Ausführungsform kann der Sensor als herkömmlicher (schleifengespeister) Zwei-Leiter-Sensor bzw. Zwei-Draht- Sensor ausgebildet sein, der an eine 24 V Versorgungseinrichtung angeschlossen wird und bei dem das Signal mit einer üblichen Stromstärken in einem Bereich von zumindest 4 mA bis max. 20 mA übertragen wird. In dem Steckergehäuse sind zwischen dem ersten und dem zweiten Steckerteil (lediglich) zwei Signalleiter (ein Hin-Leiter und ein Rück-Leiter) vorgesehen, die zugleich als Versorgungsleiter und folglich als Leiter für die Energieversorgung ausgebildet sind und die jeweils mit den Steckerteilen verbunden sind. In bzw. an einen dieser Signalleiter ist die elektronische Sendeeinrichtung zum Abgreifen des Signals integriert. Zugleich erfolgt eine parasitäre Spannungsversorgung der elektronischen Sendeeinrichtung über diesen Signalleiter, der zugleich als Versorgungsleiter dient. Der Zwischenstecker nutzt folglich im Sinne einer parasitären Versorgung den Signalleiter auch für die Energieversorgung.

Alternativ kann als Sensor aber auch ein Drei-Leiter-Sensor bzw. Drei-Draht- Sensor verwendet werden, wobei in dem Steckergehäuse zwischen erstem und zweitem Steckerteil in diesem Fall ein stromführender Signalleiter, ein spannungsführender Versorgungsleiter und ein Erd- oder Nullleiter angeordnet sind, wobei diese jeweils mit den beiden Steckerteilen verbunden sind. Solche Drei-Draht-Sensoren sind sowohl für eine 4 bis 20 mA Verschaltung als auch für einen 0 bis 10 V Verschaltung bekannt. Es wird folglich auf herkömmliche Sensoren und herkömmliche Steuerungen bzw. Energieversorgungen für den Sensor zurückgegriffen und der Zwischenstecker ist an die jeweilige Variante angepasst und kann durch einfaches Zwischenstecken eingesetzt werden.

Dabei kann auch im Falle eines solchen Drei-Draht-Sensors eine ausschließlich parasitäre Energieversorgung über die Sensorleitung erfolgen. Alternativ kann jedoch auch eine aktive Spannungsversorgung über die Versorgungsspannung aus der Steuerung bzw. Versorgungseinrichtung des Sensors verwendet werden. Im Einzelnen wird dazu auf die verschiedenen Varianten in der Figurenbeschreibung verwiesen.

Der erfindungsgemäße Zwischenstecker lässt sich sowohl für eine analoge Signalübertragung als auch für eine digitale Signalübertragung ausgestalten. Auch dazu wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.

Mit der elektronischen Sendeeinrichtung, die z. B. einen Funkchip aufweisen kann oder als Funkchip ausgebildet sein kann, wird insbesondere ein Funksignal erzeugt, z. B. ein Bluetooth-Signal oder ein Mobilfunksignal.

Optional können in das Steckergehäuse des Zwischensteckers ein oder mehrere zusätzliche Funktionseinrichtungen, z. B. ein oder mehrere zusätzliche Sensoren integriert sein. Dabei kann es sich z. B. um einen Temperatursensor oder einen Vibrationssensor handeln. Die mit diesen zusätzlichen Funktionseinrichtungen erzeugten Signale können ebenfalls mit der elektronischen Sendeeinrichtung drahtlos übermittelt werden, d. h. auch diese innerhalb des Zwischensteckers gemessenen Signale können fernabgefragt werden.

Die Erfindung betrifft nicht nur die beschriebene Vorrichtung, die als Zwischenstecker ausgebildet ist, sondern sie betrifft auch eine Messeinrichtung mit einem solchen Zwischenstecker. Messeinrichtung meint im Rahmen der Erfindung die Kombination aus einerseits einem Sensor und andererseits einer Versorgungseinrichtung (bzw. einem Basisgerät) für diesen Sensor, wobei io zusätzlich der erfindungsgemäße Zwischenstecker vorgesehen ist, wobei der Zwischenstecker mit einem ersten Kabel mit dem Sensor und mit einem zweiten Kabel mit der Versorgungseinrichtung verbunden ist. Bei der Versorgungseinrichtung kann es sich im einfachsten Fall um eine einfache Energieversorgung für den Sensor und folglich ein einfaches Messgerät handeln, dass neben der Energieversorgung z. B. eine Anzeige (z. B. eine optische und/oder eine akustische Anzeige) aufweist, mit welcher die von dem Sensor ermittelten Werte visuell oder in anderer Form darstellbar sind. Während der Sensor herkömmlich mit einem klassischen Kabel an eine solche Versorgungseinrichtung (als Basisgerät) angeschlossen wird, ist erfindungsgemäß der Zwischenstecker zwischengeschaltet. In bevorzugter Weiterbildung handelt es sich bei der Versorgungseinrichtung um eine Steuerung (z. B. eine SPS-Steuerung). Flerkömmlich werden Sensoren mithilfe eines klassischen Kabels an eine solche Steuerung angeschlossen. Erfindungsgemäß ist der Zwischenstecker zwischengeschaltet.

In einer bevorzugten Weiterbildung betrifft die Erfindung eine maschinelle Einrichtung mit einer Maschine und mit einer solchen Messeinrichtung. Die Versorgungseinrichtung für den Sensor ist folglich als Maschinensteuerung ausgebildet oder in eine solche Maschinensteuerung integriert (z.B. eine SPS Steuerung). Mit dem Sensor lässt sich ein Maschinenparameter überwachen, wobei die Maschinensteuerung über den Zwischenstecker an die Maschinensteuerung angeschlossen ist.

Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Zwischenstecker folglich für maschinelle Einrichtungen, z. B. Pumpeneinrichtungen eingesetzt. Bei einer solchen Pumpeneinrichtung wird der Sensor z. B. über ein herkömmliches Kabel mit M12-Steckern an die Pumpensteuerung angeschlossen. Der erfindungsgemäße Zwischenstecker lässt sich nun mit seinen M12-Steckerteilen sehr einfach in die Verkabelung integrieren, indem das erste Kabel, z. B. Sensorkabel mit z. B. einem M12-Stecker/bzw. Buchse in das erste M12-Steckerteil eingesteckt wird und das zweite Kabel, z. B. Steuerkabel (von der Pumpensteuerung) mit einem M12-Stecker/Buchse in das zweite Steckerteil, z. B. M12-Steckerteil eingesteckt wird.

Besonders bevorzugt lässt sich die Erfindung bei Exzenterschneckenpumpen einsetzen. Eine solche Exzenterschneckenpumpe weist zumindest einen Stator, einen in dem Stator rotierenden Rotor und einen Antrieb für den Rotor auf. Es handelt sich um eine Pumpe aus der Gruppe der rotierenden Verdrängerpumpen, die zur Förderung unterschiedlichster Medien und insbesondere hochviskoser Flüssigkeiten in unterschiedlichsten Industriebereichen verwendet werden. Die zu fördernden Flüssigkeiten können dabei z. B. auch Feststoffanteile enthalten. Solche Exzenterschneckenpumpen sind z. B. aus der DE 102008021 920 A1 , DE 102014 112552 B4, DE 102014 112550 B4 oder der DE 102016 121 582 A1 bekannt. Sie sind in der Regel mit einer Pumpensteuerung verbunden, die z. B. als SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet sein kann. Die Pumpe kann außerdem mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet sein, z. B. Temperatursensoren, Drucksensoren oder dergleichen. Diese Sensoren sind in der Praxis ebenfalls mit der Pumpensteuerung verbunden, sodass eine Echtzeit-Steuerung der Pumpe in Abhängigkeit von den gemessenen Sensorsignalen erfolgen kann. Der erfindungsgemäße Zwischenstecker lässt sich nun in diese Verbindung zwischen Sensor uns Steuerung integrieren, sodass die Sensorsignale nicht nur in Echtzeit in der Pumpensteuerung zur Verfügung stehen, sondern in der beschriebenen Weise auch drahtlos abgegriffen werden können. Als Sensoren werden - wie beschrieben - bevorzugt herkömmliche Zwei-Draht- Sensoren oder Drei-Draht-Sensoren verwendet. Es kann sich um Drucksensoren, Temperatursensoren, Durchflusssensoren oder dergleichen handeln.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen. Es zeigen

Fig. 1A-E schematisch stark vereinfacht verschiedene Varianten einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Zwischenstecker,

Fig. 2A, B eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zwischensteckers in zwei verschiedenen (perspektivischen) Ansichten.

In Fig. 1A bis E ist schematisch stark vereinfacht jeweils ein Sensor 1 dargestellt, der drahtgebunden an eine (elektronische) Versorgungseinrichtung 2, z. B. an eine Steuerung 2 angeschlossen ist. Bei dem Sensor 1 kann es sich z. B. um einen Drucksensor handeln. Die Versorgungseinrichtung bzw. Steuerung 2 kann eine SPS-Steuerung sein, die Bestandteil einer maschinellen Anlage, z. B. einer Pumpenanlage ist.

Der Sensor 1 ist an die Steuerung 2 (kabelgebunden) unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung 3 angeschlossen, die der drahtlosen Übermittlung des analogen Sensorsignals dient. Diese Vorrichtung 3 ist mit elektrischen Anschlüssen versehen, über die einerseits die Leitung bzw. das Kabel 10 von dem Sensor 1 und andererseits die Leitung bzw. das Kabel 12 von der Steuerung 2 angeschlossen werden können. Ferner weist die Vorrichtung eine elektronische Sendeeinrichtung 8 auf, die wiederum einerseits eine elektronische Schaltung zum Abgreifen des Sensorsignals und andererseits einen Sender aufweist, sodass das abgegriffene Signal mit dem Sender drahtlos übermittelt werden kann.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 3 als Zwischenstecker 3 ausgebildet, der ein Steckergehäuse 4 aufweist, an welchem ein erstes Steckerteil 5 und ein zweites Steckerteil 6 befestigt sind. Das erste Steckerteil 5 ist mit dem zweiten Steckerteil 6 über zumindest einen innerhalb des Steckergehäuses 4 angeordneten Signalleiter 7 für die drahtgebundene Übertragung des Sensorsignals verbunden. Die bereits erwähnte elektronische Sendeeinrichtung 8, mit der das Sensorsignal von dem Signalleiter 7 abgegriffen wird, ist in das Steckergehäuse 4 integriert.

Dabei ist in Fig. 2A dargestellt, dass in das erste Steckerteil 5 ein erster Kabelstecker 9 einsteckbar ist, der wiederum an eine erste Leitung bzw. ein erstes Kabel 10 angeschlossen ist, wobei dieses erste Kabel 10 z. B. mit dem Sensor 1 verbunden ist.

Dementsprechend ist in das zweite Steckerteil 6 ein zweiter Kabelstecker 11 einsteckbar, der wiederum an eine zweite Leitung bzw. ein zweites Kabel 12 angeschlossen ist. Dieses zweite Kabel 12 kann z. B. mit einer zweiten Einrichtung 2, z. B. mit der Steuerung 2 verbunden sein.

Eine vergleichende Betrachtung der Figuren 1A bis E und 2A, B macht deutlich, dass bei einer grundsätzlich bekannten Pumpenanlage die Messeinrichtung bzw. der Sensor 1 über herkömmliche Standard-Steckverbinder (ohne die Vorrichtung 3) unmittelbar mit der Steuerung 2 verbunden werden kann. Der erfindungsgemäße Zwischenstecker 3 lässt sich nun sehr einfach und ohne Verdrahtungsaufwand in diese Verbindungsleitung(en) zwischen Sensor 1 und Steuerung 2 integrieren. Damit bleibt grundsätzlich eine drahtgebundene Verbindung zwischen Messeinrichtung 1 und Steuerung 2 für eine einwandfreie Echtzeitsteuerung erhalten. Das drahtgebunden übertragene Sensorsignal lässt sich jedoch zusätzlich über den Zwischenstecker 3 elektronisch abgreifen und über die elektronische Sendeeinrichtung 8 für eine drahtlose Fernabfrage zur Verfügung stellen. Der Funkchip der Sendeeinrichtung 8 kann z. B. ein Bluetooth-Signal oder auch ein Mobilfunksignal bereitstellen, welches die abgegriffenen Sensordaten entweder direkt oder über ein Gateway in die Cloud sendet.

Die Steckerteile 5, 6 des Zwischensteckers 3 sind bevorzugt als Standard- Steckverbinder, z. B. als M12-Rundsteckverbinder mit Schraubsicherung ausgebildet. Dieses ist insbesondere in Fig. 2 angedeutet. Da auch die Kabelstecker 9, 11 der üblichen Anschlusskabel 10, 12 und auch die Verbindungsleitungen für Sensor 1 und Steuerung 2 mit solchen M12- Rundsteckverbindern ausgerüstet sind, lässt sich der Zwischenstecker 3 ohne weiteres in bestehende Anlagen integrieren. Der Zwischenstecker 3 ist mit minimaler Montagezeit in eine (bestehende) Anlage einzubinden. Er ist universell einsetzbar, unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Steuerung.

Im Übrigen ist es zweckmäßig, wenn eines der Steckerteile, z. B. das erste Steckerteil 5 als männliches Steckerteil und das andere Steckerteil, z. B. das zweite Steckerteil 6 als (komplementäres) weibliches Steckerteil ausgebildet ist (vgl. Fig. 2A, B).

Von besonderer Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung, dass die Energieversorgung der in das Steckergehäuse 4 integrierten Sendeeinrichtung 8 ausschließlich über die ohnehin vorgesehenen Kabel 10, 12 erfolgt, sodass in das Steckergehäuse 4 keine zusätzliche Energieversorgung integriert ist. An das Steckergehäuse 4 ist auch keine zusätzliche Energieversorgung angeschlossen oder anschließbar, das heißt das Steckergehäuse 4 weist zusätzlich zu dem ersten Steckerteil 5 und dem zweiten Steckerteil 6 keine weiteren Steckerteile oder Anschlüsse für eine zusätzliche Energieversorgung auf. Die Energieversorgung erfolgt stets über die Versorgungseinrichtung 2 des Sensors 1 und folglich über das ohnehin vorgesehene Anschlusskabel 10 bzw. 12. Dieses gilt für alle dargestellten Ausführungsbeispiele in den Figuren 1A bis 1 E, auf die im Folgenden eingegangen wird.

Fig. 1A zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem herkömmlichen schleifengespeisten 4 bis 20 mA Zwei-Draht-Sensor, der üblicherweise an eine Versorgungseinrichtung oder eine entsprechende Steuerung mit einem 24 V Anschluss angeschlossen wird. In dem zwischengeschalteten Zwischenstecker 3 bzw. in dessen Steckergehäuse 4 sind zwischen erstem Steckerteil 5 und zweitem Steckerteil 6 lediglich die beiden Signalleiter 7 angeordnet, die zugleich als Versorgungsleiter für eine parasitäre Energieversorgung der elektronischen Sendeeinrichtung 8 dienen. So ist in Fig. 1A angedeutet, dass die elektronische Sendeeinrichtung 8 zum Abgreifen des Sensorsignals in einen der Signalleiter 7 integriert bzw. an einen dieser Signalleiter 7 angeschlossen ist. Es handelt sich typischerweise um eine integrierte Schaltung 14, die einerseits das Signal der Signalleitung abgreift und andererseits mit einem Funkchip ausgerüstet ist, mit dem ein Funksignal, z.B. ein Bluetooth-Signal oder ein Mobilfunksignal erzeugbar ist. Außerdem ist in Fig. 1A die parasitäre Energieversorgung 13 für die Sendeeinrichtung 8 bzw. die integrierte Schaltung 14 angedeutet. Die Spannungsversorgung des Zwischensteckers 3 wird folglich aus dem Strom, den der Sensor 1 einprägt, generiert, ohne dass das Messsignal selbst beeinflusst wird. Die Figuren 1B bis 1E zeigen verschiedene Varianten eines Drei-Draht- Sensors.

In Fig. 1B ist eine Variante mit einem (stromgetriebenen) 4 bis 20 mA Drei- Draht-Sensor dargestellt. Der Drei-Draht-Sensor hat zusätzlich zu der stromführenden Signalleitung 7a eine spannungsführende 24 V Leitung 7b und eine Erdleitung 7c. Fig. 1B zeigt dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Sendeeinrichtung 8 in dem Zwischenstecker 3 aktiv über die 24 V Leitung 7b mit einer Spannung versorgt wird, sodass eine Spannungsversorgung unabhängig von dem von dem Sensor 1 eingeprägten Strom realisiert ist. Eine solche aktive Spannungsversorgung ermöglicht eine höhere Sendeleistung oder eine Art Vermittlerknoten, welche die Datenpakete von entfernteren Zwischensteckern weiterreichen könnte, und zwar bis zu einem Datengateway. Auch bei dieser aktiven Variante erfolgt die Energieversorgung jedoch ausschließlich über die Kabel 10 bzw. 12, mit denen der Sensor 1 an die Steuerung 2 angeschlossen ist. Zusätzliche Spannungsversorgungen oder Anschlüsse sind am Zwischenstecker 3 nicht vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform sind folglich im Steckergehäuse 4 zwischen erstem Steckerteil 5 und zweitem Steckerteil 6 einerseits ein stromführender Signalleiter 7a, andererseits ein spannungsführender Versorgungsleiter 7b und schließlich ein Erd- oder Nullleiter 7c angeordnet, die jeweils mit den Steckerteilen 5, 6 verbunden sind. Die elektronische Sendeeinrichtung 8 greift das Messsignal von dem Signalleiter 7a ab. Über den spannungsführenden Versorgungsleiter 7b und den Erdleiter 7c erfolgt die Spannungsversorgung der elektronischen Schaltung 14.

Fig. 1C zeigt einen 4 bis 20 mA Drei-Draht-Sensor. Der Sensor 1 gemäß Fig. 1C und dessen Steuerung 2 sind folglich identisch wie in der Ausführungsform nach Fig. 1B dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 1B erfolgt die Energieversorgung des Zwischensteckers 3 bei der Ausführungsform nach Fig. 1C jedoch wiederum parasitär und folglich nicht aktiv. Die Energieversorgung des Zwischensteckers ist folglich bei der Variante nach Fig. 1 C mit der Variante nach Fig. 1 A vergleichbar.

Fig. 1 D zeigt eine Ausführungsform eines Drei-Draht-Sensors, der jedoch nicht als 4 bis 20 mA Sensor, sondern als (spannungsgetriebener) 0 bis 10 V Sensor ausgebildet ist. Insofern unter scheidet sich die Messung der Messgröße von den bisher beschriebenen Ausführungsformen, da eine Spannungsmessung und nicht eine Strommessung erfolgt. Die Spannungsversorgung des Zwischensteckers erfolgt jedoch wiederum aktiv über die 24 V Leitung 7b, das heißt aktiv über die Steuerung bzw. über die Kabel 10, 12.

Schließlich ist in Fig. 1E eine Ausführungsform eines digitalen Drei-Draht- Sensors dargestellt, und zwar wiederum mit aktiver Spannungsversorgung über die 24 V Leitung 7b der Steuerung 2. Der Sensor 1 bietet folglich eine digitale Schnittstelle an, z. B. einen Modbus oder einen IO-Link, welche vom Zwischenstecker 3 ausgelesen werden können.

Stets zeichnet sich die Erfindung durch den einfach zu integrierenden Zwischenstecker 3 aus.

Ein solcher Zwischenstecker zeichnet sich durch kompakte Bauweise und einfache Verkabelung über z. B. herkömmliche M12-Rundstecker aus.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das Steckergehäuse 4 eine Länge von weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 7 cm, z. B. bis zu 5 cm aufweist. Die Länge meint bevorzugt die Erstreckung entlang der Längsrichtung, die sich z. B. von dem ersten Steckerteil 5 zu dem zweiten Steckerteil 6 erstreckt. Im Falle eines kastenförmigen Gehäuses sind die Breite und/oder die Höhe jeweils geringer als 5 cm, vorzugsweise geringer als 3 cm, z. B. bis zu max. 2 cm. Bevorzugt wird ein zylindrisches Steckergehäuse realisiert, dass eine Länge in der beschriebenen Dimension und einen Durchmesser von weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm, z. B. bis zu 2 cm aufweist.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur drahtlosen Übermittlung eines von einem Sensor (1) zu dessen Versorgungseinrichtung (2) mittels zumindest einer Leitung übertragenen Signals, mit elektrischen Anschlüssen und mit einer elektronischen Sendereinrichtung (8), die eine elektronische Schaltung zum Abgreifen des Signals von der Leitung und einen Sender aufweist, mit dem das abgegriffene Signal drahtlos übermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Zwischenstecker (3) ausgebildet ist, welche ein Steckergehäuse (4) aufweist, wobei an dem Steckergehäuse (4) ein erstes Steckerteil (5) und ein zweites Steckerteil (6) befestigt sind, wobei das erste Steckerteil (5) mit dem zweiten Steckerteil (6) über zumindest einen innerhalb des Steckergehäuses (4) angeordneten Signalleiter (7) für die drahtgebundene Übertragung des Signals verbunden ist und wobei die elektronische Sendeeinrichtung (8) zum Abgreifen des Signals von dem Signalleiter (7) in dem Steckergehäuse (4) angeordnet ist, wobei in das erste Steckerteil (5) ein erster Kabelstecker (9) einsteckbar ist, der an ein sensorseitiges erstes Kabel (10) angeschlossen ist, und wobei in das zweite Steckerteil (6) ein zweiter Kabelstecker (11) einsteckbar ist, der an ein versorgungsseitiges zweites Kabel (12) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (2) eine Versorgungs- und Anzeigeeinrichtung mit einer optischen und/oder akustischen Anzeige des Messsignals oder eine Versorgungs- und Steuereinrichtung mit einer bzw. für eine Steuerung einer Maschine oder einer Anlage ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (4) eine Länge von weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 7 cm aufweist und/oder eine Breite, eine Höhe und/oder einen Durchmesser von weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerteile (5, 6) als zueinander korrespondierende, komplementäre Steckerteile (5, 6) ausgebildet sind, wobei bevorzugt das eine Steckerteil (5, 6), z. B. das erste oder das zweite Steckerteil (5, 6), als männliches Steckerteil ausgebildet ist und dass das andere Steckerteil (5, 6), z. B. das zweite oder das erste Steckerteil, als komplementäres weibliches Steckerteil ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (5) und/oder das zweite Steckerteil (6) als Rundsteckverbinder, insbesondere M12-Rundsteckverbinder mit Schraub sicherung, ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung der in das Steckergehäuse (4) integrierten Sendeeinrichtungen (8) ausschließlich über das oder die in die Steckerteile (5, 6) einsteckbaren Kabel erfolgt und dass bevorzugt in das Steckergehäuse (4) keine zusätzliche Energieversorgung integriert ist und/oder an das Steckergehäuse (4) keine zusätzliche Energieversorgung anschließbar oder angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (4) neben dem ersten Steckerteil (5) und dem zweiten Steckerteil (6) keine weiteren Steckerteile oder Anschlüsse für eine zusätzliche Energieversorgung aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) als Zwei-Leiter-Sensor ausgebildet ist, wobei in dem Steckergehäuse (4) zwischen erstem und zweitem Steckerteil (5, 6) zwei Signalleiter vorgesehen sind, die zugleich als Versorgungsleiter ausgebildet und jeweils mit den Steckerteilen (5, 6) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Drei-Leiter-Sensor ausgebildet ist, wobei in dem Steckergehäuse (4) zwischen erstem und zweiten Steckerteil (5, 6) ein stromführender Signalleiter, ein spannungsführender Versorgungsleiter und ein Erd- oder Nulleiter angeordnet und jeweils mit den Steckerteilen (5, 6) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der elektronischen Sendeeinrichtung (8), z. B. mit einem Funkchip, ein Funksignal, z. B. ein Bluetooth-Signal oder ein Mobilfunksignal, erzeugbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in das Steckergehäuse (4) des Zwischensteckers (3) zumindest eine zusätzliche Funktionseinrichtung, z. B. ein zusätzlicher Sensor integriert ist, z. B. ein Temperatursensor oder ein Vibrationssensor, wobei bevorzugt das mit der Funktionseinrichtung erzeugten Signal ebenfalls mit der elektronischen Sendeeinrichtung drahtlos übermittelbar ist.

12. Messeinrichtung mit einem Sensor (1), einer Versorgungseinrichtung (2) und einer als Zwischenstecker (3) ausgebildeten Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenstecker (3) mit einem ersten Kabel (10) mit dem Sensor (1) und mit einem zweiten Kabel (12) mit der Versorgungseinrichtung (2) verbunden ist.

13. Maschinelle Einrichtung, mit einer Maschine und mit einer Messeinrichtung nach Anspruch 12, wobei die Versorgungseinrichtung (2) für den Sensor (1) als Maschinensteuerung ausgebildet oder in eine Maschinensteuerung integriert ist und wobei mit dem Sensor (1) ein Maschinenparameter überwacht wird, wobei die Maschinensteuerung über eine als Zwischenstecker (3) ausgebildete Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 an die Maschinensteuerung angeschlossen ist.

14. Maschinelle Einrichtung nach Anspruch 13 in der Ausführungsform als Pumpeneinrichtung mit einer als Pumpe ausgebildeten Maschine, einer als Pumpensteuerung ausgebildeten Maschinensteuerung (2) und einem Sensor (1), zur Ermittlung oder Überwachung eines Betriebsparameters der Pumpe.