JP2007517195A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

センサ信号を伝送するための信号ケーブル（５）と、ケーブル端のコネクタ（６）とを備えるセンサ（２）を有する、計測装置。計測装置は、センサ特有較正データを記憶するためのデータメモリ（９）、および信号ケーブル（５）を接続するためのポート（８）を備える評価ユニット（８）をさらに含む。センサ信号は、較正データを用いて評価ユニット（３）において評価される。本発明においては、メモリ（９）は、メモリハウジング（１０）内に封入されており、このメモリハウジングは、評価ユニット（３）から独立して、信号ケーブル（５）およびケーブル端のコネクタ（６）の少なくも一方に分離不能に固定されている。メモリ（９）は、信号ケーブル（５）と独立した、較正データを評価ユニット（３）に伝送するための伝送チャネル（１２）を経由して、評価ユニット（３）に較正データを供給する。

Description

本発明による装置は、計測装置に関し、より具体的には、センサ信号を伝送するための恒久的に接続された信号ケーブルと、ケーブル末端のコネクタとを備える、交換可能なセンサを有する計測装置に関する。この計測装置は、センサ特有較正データを保持するための不揮発性電子データメモリ、および信号ケーブルを接続するためのポートを備える評価ユニットをさらに含む。センサ信号は、較正データを用いて評価ユニット内で評価される。

交換可能センサを備える計測装置において、それぞれのセンサは、ピン／ソケット式コネクタによって評価ユニットから容易に切り離すことができる。欠陥はセンサに発生することが最も多く、そのような欠陥の場合には、これらの構成要素を、簡単に切り離して、未使用の構成要素と交換して修理を行うことができる。異なる計測学的特徴、例えば異なる計測量または計測範囲などを有する異なるセンサを使用する場合には、これらのセンサは、同じ評価ユニットを使用しながら、交換することができる。この場合に、評価ユニットは、対応する設定によって、センサの変更された計測学的特徴に適合される。

しかしながら、この種の計測装置の欠点は、毎回の構成要素、特にセンサの交換の後に、計測装置全体を、再較正して、その結果を、通常、評価ユニットのデータメモリ内か、または下流に接続されたパーソナルコンピュータ内に較正データの形態で記憶しなくてはならない。これは、非常に時間がかかり高価であるだけでなく、それぞれのセンサが関連する較正データに安全に連結されていないという欠点がある。これによって、センサに関する間違いや較正データの紛失さえにもつながる可能性がある。

識別データを計測装置のセンサに割り当てるために、可読コードを備えるデータプレートが、通常、センサ自体に、またはセンサに恒久的に接続された構成要素、例えば接続ケーブルに、装着される。例えば、独国特許公開ＤＥ３７０９７１７Ａ１および独国実用新案第ＤＥ８３ ２１９５４Ｕ１はそれぞれ、秤（計測装置）を開示しており、この秤は、恒久的に接続された信号ケーブルとケーブル末端におけるコネクタを備えるロードセル（センサ）、標識フィールド（ディスプレイ）を備えるディスプレイユニット、および信号ケーブルを接続するポートを含む。可読計測学的特徴、例えば、ロードセルの計測範囲、最後の公式較正の日付に関する情報、および較正の正当性を備えるデータプレートが信号ケーブルに分離不能に固定されて、それによって、ロードセルが接続されるときに、データプレートが評価ユニットのディスプレイの直近にあって、計測学的特徴を必要に応じて読み取ることができるようになる。欠点は、これによって、それぞれの較正データが所与の交換可能なロードセルに対して確実に割り当てられることが保証されないことである。さらなる欠点は、製造業者特有接続が必要であり、その結果、任意の製造業者のセンサを使用することができないことである。

ダラス半導体社（Dallas Semiconductor）の製品説明書から、恒久的に接続された信号ケーブルとケーブル末端のコネクタとを備える交換可能センサ、および信号ケーブルを接続するためのポートを備える評価ユニットを有する、計測装置が知られている。センサ特有較正データがその中に記憶されている、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭの形態によるデータメモリが、コネクタ内に配置されている。これによって、センサに対する較正データの比較的安全な割り当てと、ピン／ソケット式コネクタの使用による容易な取扱いが可能となるが、特殊なコネクタを備える、製造業者専用プローブを必要とする。コネクタ内にデータメモリを配置すると、さらに、コネクタが開かれる場合に、データメモリが損傷を受けるか、または改ざんされる可能性があるという欠点がある。さらに、データメモリおよび関連するデータ線が、コネクタ内の信号ケーブルの信号線に空間的に近接すると、電磁相互作用を生じて、その結果、信号またはデータの伝送中にセンサ信号および／または較正データが破壊される可能性がある。

したがって、本発明の課題は、対応する交換可能センサに対して、安全で干渉のない較正データの割り当てを保証する、計測装置を提案することにある。本発明のさらに別の課題は、標準コネクタを備える市販のセンサの使用を可能にすることにある。

この課題は、請求項１の上位概念に関連して、次のように解決される。即ち、計測装置は、データメモリを別個のメモリハウジング内に恒久的に封入すること、締結要素によって、信号ケーブルまたはケーブル上のコネクタに、メモリハウジングを分離不能に固定すること、および較正データを伝送するための別個のデータ伝送チャネルを介して、データメモリを評価ユニットに接続することである。

データメモリを別個のメモリハウジング内に恒久的に封入することによって、データメモリ、すなわち例証的な実施形態においてはＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭは、無認可のアクセスに対して、したがって損傷および置き換えに対して、安全に保護される。したがって、較正データの損失、または改ざんは、安全に除外される。恒久的封止または分離不能な接続とは、メモリハウジングはそれを破壊することなしには一般人が開くことはできないか、または認可を受けたサービス担当者が特殊な工具を使用してのみ開くことができることを意味すると理解すべきである。メモリハウジングの信号ケーブルへの分離不能な接続によって、較正データの関連するセンサへの安全な連結が得られ、その結果、較正データを混乱させることは不可能となる。分離不能な接続によって、標準コネクタを備える市販のセンサの使用が可能となり、このようなセンサは、センサ特有較正データまたは特徴を記憶するための電子データメモリ用いて、簡単、安全、そして恒久的に拡張することができる。
本発明の有利な実施形態は、請求項２〜１３に記載の計測装置である。

本発明の有利な実施態様において、メモリハウジングおよび別個のデータ伝送チャネルは、締結要素によって、互いにある距離をおいて信号ケーブルまたはケーブル末端のコネクタに固定されている。メモリハウジングまたはデータメモリを信号ケーブルから距離を空けて配置すること、および較正データを伝送するための、別個のデータ伝送チャネルを使用することによって、評価ユニットへの信号およびデータの伝送中の相互の電磁相互作用、および、したがって、センサ信号および較正データの破損はおおむね回避される。

本発明の別の実施態様において、交換可能なセンサはｐＨ電極であり、その較正データは、少なくとも１種の基準液体の計測に基づく事前較正工程において製造業者によって決定されて、関連するデータメモリに記憶される。その結果として、安価な標準評価ユニットおよび標準計測電極を使用して、ｐＨ計測装置を形成することが可能となる。低コスト計測電極は、データメモリに記憶された較正データと組み合わせた較正工程によってのみ、高度な感度を有するセンサとなる。

較正データとは別に、センサ種類、電気接続データ、計測範囲、最後の較正の日付、その他の、センサの計測学的特徴をデータメモリに記憶するのが有利である。特徴の読み取りによって、評価ユニットは、それ自体を自動的に構成して、それによって、単一の評価ユニットによって、完全に異なるセンサ、例えば温度センサ、伝導率センサ、または光学センサなどを使用することも可能になる。

分離不能の接続を達成するためには、締結要素を、少なくとも１つのロック用凸部（locking projection）および関連するロック用凹部（locking recess）を備える、恒久的にロック可能な保持クリップとして構成することができる。保持クリップ用の好適な材料は、金属または安定なプラスチックである。特に例証的実施態様においては、保持クリップは、メモリハウジングの一体部分であり、このメモリハウジングは、締結要素または保持クリップの差込口であるとともに、データメモリを封入する。この目的で、メモリハウジングの第１の部分は、保持クリップの第１の部分と一緒に、メモリハウジングの第２の部分および保持クリップの第２の部分に曲りヒンジで接続して、それによって、ハウジングメモリおよび保持クリップを、２つの部分を一緒にして回す（swing）ことによって恒久的にロックすることができるようになる。したがって、メモリハウジングは、単一の作業ステップで、センサケーブルに有利にロックされ、同時に接続される。

較正データを伝送するための別個のデータ伝送チャネルは、ケーブル接続として構成してもよく、このケーブル接続には、ケーブルの一端のケーブルコネクタによって、データメモリに恒久的に接続されたメモリケーブルおよび評価ユニット上に配置されたポートが含まれる。しかしながら、データ伝送チャネルは、また、無線接続として構成することも可能であり、この無線接続には、送／受信機および二次アンテナによってデータメモリに恒久的に接続されたトランスポンダ、および評価ユニット上に配置された一次アンテナが含まれる。信号ケーブル、メモリケーブルおよび／またはデータメモリを、電磁干渉に対してシールドしてもよい。シールド問題は、光学センサを使用する場合、または光学信号を伝送するための導波路を経由して伝送される、光出力信号を放出するセンサを使用する場合には、完全に回避することができる

利用者または顧客に対する強化機能として、対応するセンサへの構成データの安全な割り当てをさらに明確にするために、同一可読識別コード（identical readable identification code）をそれぞれ、センサの領域、すなわち可能であればセンサ自体の上、または少なくともセンサの近傍の信号ケーブル上、およびメモリハウジング上に装着するのが有利である。この識別コードは、例えば、例えば接着ラベルまたはレーザ刻印の形態で、２つの構成要素に固定される、１つの連続番号とすることができる

本発明のさらに別の例証的実施態様によれば、データメモリは、共通計測工程の少なくとも１つの追加センサの、センサ信号の関数として読み出すことができる。例えば、ｐＨ電極の形態のセンサの場合には、データメモリは、温度センサおよび／または導電率センサのセンサ信号の関数として読み出すことができる。

追加センサの信号の関数としてデータメモリを読み出すマイクロプロセッサを、評価ユニットに向かってデータメモリの下流に配置してもよい。このマイクロプロセッサは、データメモリから読み出されたデータを、評価ユニットに中継するか、または、データメモリから読み出されたデータを使用して、較正データおよび追加センサのデータの関数としてセンサ信号を補正し、次いで、それを補正信号として評価ユニットに中継することができる。マイクロプロセッサは、データメモリと一緒に、締結要素の内側に配置してもよい。また、例えば、追加のセンサに直接接続され、かつ任意選択で締結要素に差し込まれるアダプタ内に配置することもできる。それに対応して、追加のセンサは、追加のアダプタに差し込んでもよい。アダプタは、一方でデータメモリへの接続、他方で評価ユニットへの接続を行うのに使用される。

較正データおよびその他のデータ用にセンサに割り当てられたデータメモリを、共通計測工程のその他センサの信号の関数として、直接読み出すことは、本発明の主題とは無関係に、従来型計測装置に対しても有利である。

次に、本発明のさらに詳細を、添付の図面に示す、本発明による計測装置の例証的な実施態様を参照して、一例として説明する。

図１に示す計測装置１は、センサ２および評価ユニット３を、その主構成要素として有する。センサ信号を伝送するために、この場合にはｐＨ電極４である、センサ２は、恒久的に接続された信号ケーブル５およびケーブル末端のコネクタ６を有し（図４を参照）、したがって、評価ユニット３に対して、交換可能である。評価ユニット３は、その裏側７に、信号ケーブル５またはコネクタ６を接続するためのポート８を有する。センサ２には、不揮発性データメモリ９、好ましくはＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭが割り当てられており、この中には、センサ信号を評価するために必要となる、センサ２のセンサ特有較正データが記憶されている。本発明によれば、データメモリ９は、別個のメモリハウジング１０に恒久的に封入されており、このメモリハウジング１０は、締結要素１１の差込口として構成されるとともに、データメモリ９を封入している。締結要素１１を用いて、メモリハウジング１０は、信号ケーブル５から距離を空けて配置されるとともに、それに分離不能に固定されている。較正データを評価ユニット３に伝送するために、データメモリ９は、別個のデータ伝送チャネル１２を経由して評価ユニット３に接続されており、この場合には、データ伝送チャネルはケーブル接続１３である。ケーブル接続１３は、データメモリ９に恒久的に接続された、ケーブルの末端のコネクタ１５を備えるメモリケーブル１４（図２を参照）、および評価ユニット３の裏側７に配置されたポート２２を含む。

締結要素１１は、少なくとも１つのロック用凸部と関連するロック用凹部を備える、恒久的にロック可能な保持クリップ１６として構成されている。この場合には、保持クリップ１６は、メモリハウジング１０に一体的に接続されており、それによって、メモリハウジング１０の第１の部分は、保持クリップ１６の第１の部分と合わせて、メモリハウジング１０の第２の部分および保持クリップの第２の部分と、曲げヒンジ（bending hinge）１７を経由して連通している。保持クリップ１６は、２つの部分を一緒に回すことによって単一の作業ステップで、メモリハウジング１０と恒久的にインターロックされる。

図５に示すように、締結要素１１’または保持クリップ１６’は、ケーブルコネクタ６に分離不能に固定することもできる。次いで、締結要素１１’は、それ自体のコネクタによって評価ユニットに接続することができる。

本発明によるデータメモリ９の配設は、較正データを関連するセンサ２に安全に連結する、すなわち、較正データを改ざんすること、または誤った較正データを使用する可能性はほとんどない。センサ信号と較正データとの間の電磁的影響または干渉、したがってこれらのデータの破壊は、データメモリ９を信号ケーブル５から距離を空けて配置すること、および較正データを評価ユニット３に伝送するために別個のデータ伝送チャネル１２を使用することによって、概ね排除される。

図３に示す、計測デバイス１’の第２の態様において、データ伝送チャネル１２は、無線接続１８であり、この無線接続には、データメモリ９に恒久的に接続され、かつメモリハウジング１０内側に配置された、送／受信機と二次アンテナ２０を備えるトランスポンダ１９、および評価ユニット３上に配置された一次アンテナ２１が含まれる。この場合に、特にセンサ信号の、無干渉伝送を確保するために、信号ケーブル５には、好ましくは電磁シールドを設けるか、またはシールド同軸ケーブルを使用する。

計測装置１’’の第３の態様において、締結要素１１’’内に、データメモリ９に加えて、マイクロプロセッサ２３が配置されている。締結要素１１’’は、一方では、信号ケーブル５を介して、ｐＨ電極４として構成されているセンサ２（図示せず）に接続されている。他方では、締結要素１１’’は、温度センサ２５につながる第２の信号ケーブル２４、および導電率センサ２７につながる第３の信号ケーブル２６に接続されている。

図７に示すさらに別の態様においては、マイクロプロセッサ２３はアダプタ２８内に配置されており、このアダプタは締結要素１１’’’に接続されている。この例においては、第２の信号ケーブル２４はアダプタ２８に接続されている。導電率センサを使用する場合には、このセンサを、第２のアダプタ２９および第１のアダプタ２８を経由して、締結要素１１’’’に接続することができる。

センサ２５、２７の信号は、マイクロプロセッサ２３に直接的に、またはデータメモリ９を経由して供給され、それによってマイクロプロセッサは、データメモリ９からセンサ２５、２７の信号の関数として、センサ２のデータを読み出して、それらを評価ユニット３に直接、転送することができる。しかしながら、マイクロプロセッサ２３は、データメモリ９に記憶された較正データおよびセンサ２５、２７のデータの関数として、センサ２のセンサ信号を補正して、それを、補正計測信号として評価ユニット３に送ることができる。

本発明による計測装置の第１の態様の２次元表現を示す図である。 メモリケーブルを備える締結要素の３次元表現を示す図である。 無線接続を備える発明による、計測装置の第２の態様を示す概略平面図である。 図１に示す計測装置の概略平面図である。 ケーブル端にコネクタ上の締結要素を備える発明による、計測装置の概略平面図である。 締結要素内に追加のマイクロプロセッサを備え、かつ追加の接続センサを備える発明による、計測装置の概略平面図である。 マイクロプロセッサおよび締結要素に結合された第２の接続センサを備える第１のアダプタと、第３の接続センサを含む第２のアダプタとを有する、本発明による計測装置の概略平面図である。

Claims (22)

1. センサ信号を伝送するための恒久的に接続された信号ケーブルとケーブル末端のコネクタとを有する交換可能センサ；
   センサ特有較正データを備える一過性でない電子メモリ；および
   前記信号ケーブルを接続するための接続ポートを備える評価ユニットであって、前記センサ信号の評価が、前記較正データを用いて、その中で行われる前記評価ユニット；を含む計測装置であって、
   前記メモリ（９）は別個のメモリハウジング（１０）に恒久的に封入されており、該メモリハウジングは、結合要素（１１）によって前記信号ケーブル（５）またはそのケーブル末端のコネクタ（６）に分離不能に固定されており、さらに前記メモリ（９）は較正データの伝送のために別個のデータ伝送チャネル（１２）を介して前記評価ユニット（３）に接続していることを特徴とする、前記計測装置。
2. メモリハウジング（１０）と別個のデータ伝送チャネル（１２）とが、締結要素（１１）によって信号ケーブルまたはケーブル末端のコネクタに距離を空けて固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の計測装置。
3. 交換可能センサ（２）は、ｐＨ電極（４）として構成されており、その較正データは、少なくとも１種の基準液体における計測値に基づいて求められ、配置されたデータメモリ中に記憶されることを特徴とする、請求項１または２に記載の計測装置。
4. センサ（２）の付加的な計測学的特徴がデータメモリに記憶されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の計測装置。
5. ハウジング（１０）が、データメモリ（９）を封入している締結要素（１１）の差込口として構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の計測装置。
6. 締結要素（１１）が、少なくとも１つのロック用凸部と１つの関連するロック用凹部とを有する、恒久的にロック可能な保持クリップとして構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の計測装置。
7. 保持クリップ（１６）が、メモリハウジング（１０）に一体的に連結されていることを特徴とする、請求項６に記載の計測装置。
8. メモリハウジング（１０）の第１の部分を有する締結要素の第１の部分が、前記締結要素（１１）の第２の部分および前記メモリハウジング（１０）の第２の部分に、前記両部分を一緒に閉じることによって、恒久的にインターロックされるように、曲りヒンジ（１７）を介して連結されていることを特徴とする、請求項２に記載の計測装置。
9. データ伝送チャネル（１２）が、一端のケーブルコネクタによって恒久的にメモリに接続されたメモリケーブル（１４）と、評価ユニット（３）に配置されたポートとを含む、ケーブル接続として構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の計測装置。
10. データ伝送チャネル（１２）が、メモリハウジング（１０）に配置されて、送信機／受信機および二次アンテナ（２０）によって、メモリ（９）に恒久的に接続されているトランスポンダ（１９）と、評価ユニット（３）に配置された一次アンテナ（２１）とを含む、無線接続（１８）として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の計測装置。
11. センサ（２）が光学出力信号を放出し、信号ケーブル（５）が光学信号を伝送する光導波路として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の計測装置。
12. 信号ケーブル（５）および／またはデータメモリ（９）が電磁気シールドを有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の計測装置。
13. 同一の可読識別コードをさらに含み、センサ（２）の領域およびそのときのメモリハウジング（１０）に同一可読識別コードが配置されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の計測装置。
14. データメモリ（９）が、少なくとも１つの追加センサ（２５，２７）のセンサ信号の関数として、読み出しの動作が可能であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の計測装置。
15. データメモリ（９）が、信号リンクを介して、少なくとも１つの追加のセンサ（２５，２７）に接続可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の計測装置。
16. 交換可能な第１のセンサがｐＨ電極（４）であり、追加のセンサが、温度（２５）および／または導電率センサ（２７）として構成されていることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の計測装置。
17. 追加のセンサ（２５，２７）の信号の関数としてデータメモリ（９）を読み出す、マイクロプロセッサ（２３）が、評価ユニット（３）に向ってデータメモリ（９）の下流に接続されていることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれかに記載の計測装置。
18. マイクロプロセッサ（２３）が、データメモリ（９）から読み出されたデータを評価ユニットに中継することを特徴とする、請求項１７に記載の計測装置。
19. センサ信号が、較正データおよび追加のセンサのデータの関数としてマイクロプロセッサによって補正されて、補正計測信号として評価ユニット（３）に中継されることを特徴とする、請求項１７に記載の計測装置。
20. マイクロプロセッサ（２３）が、締結要素（１１’’）内に配置されていることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれかに記載の計測装置。
21. マイクロプロセッサがアダプタ（２８）内に配置されていることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれかに記載の計測装置。
22. 追加のセンサ（２５，２７）が、締結要素（１１’’’）に接続可能なアダプタを経由して、データメモリおよび／またはマイクロプロセッサに接続されていることを特徴とする、請求項１８に記載の計測装置。

Images