JP2011520103A - モジュラーセンサ組立体 - Google Patents

Abstract

測定及び較正を実施するためのモジュラーセンサ組立体が開示され、該モジュラーセンサ組立体が、ネジ付き差込口（１０４）、第１のスリップリング導電性トラック（１１０）、及び第２のスリップリング導電性トラック（１１１）を有する検知モジュール（１００）と、ネジ付きレセプタクル（１２２）、第１の導電体（３１０）、及び第２の導電体（３１１）を有するベースモジュール（２０２）と、を備え、検知モジュール（１００）が、ネジ付き差込口（１０４）をネジ付きレセプタクル（１２２）内にネジ止めすることによりベースモジュール（２０２）に取り外し可能に装着され、これにより、第１のスリップリング導電性トラック（１１０）と第１の導電体（３１０）との間の第１の電気接続部と、第２のスリップリング導電性トラック（１１１）と第２の導電体（３１１）との間の第２の電気接続部とが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全体的にモジュラーセンサ組立体に関し、より詳細には、ベースモジュールに対して取り外し可能な検知モジュールの機械及び電気接続に関する。

圧力、温度、電流、その他のセンサは、構成部品及び計器の測定及び較正を含む、産業用及び民生用の用途で広く使用されている。様々な測定又は較正作業に対して１つの測定又は較正システムを用いる融通性は、同じベースモジュールで用いることができる取り外し可能な検知モジュールを提供することによって達成することができる。特定の用途によっては、測定又は較正システムは、過酷な環境、振動、衝撃、及び他の動作条件下で作動可能である必要がある。検知モジュールとベースモジュールとの間の接続は、圧力測定又は較正を伴う用途において高圧に耐え得ることが必要となる。

例えば、コネティカット州Ｎｅｗｔｏｗｎ所在のＤｒｅｓｓｅｒ Ｉｎｃ．から入手可能なＨｅｉｓｅ ＰＴＥ−Ｉ Ｈａｎｄｈｅｌｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ 、ワシントン州Ｔａｃｏｍａ所在のＨｏｔｅｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なＢＥＴＡＧＡＵＧＥ ＩＩ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｉｎｇ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ、オハイオ州Ｃｌｅｖｅｌｅｎｄ所在のＭｅｒｉａｍ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なＭＦＴ ４０００ Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ、及びワシントン州Ｅｖｅｒｅｔｔ所在のＴｒａｎｓｍａｔｉｏｎ Ｉｎｃ． から入手可能なＱｕｉｃｋｃａｌ １９０ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒなどの公知の手法は、ほとんどがベースモジュール内部に装着可能な検知モジュールを利用している。ベースモジュール内部に検知モジュールを装着することは、例えば、ベースユニットのサイズが最も重要とされる携帯用途において望ましくない場合がある。反対に、ベースモジュールの外部に検知モジュールを装着することは、信頼性のある機械及び電気接続を提供することに関して多くの課題を提起する。

従って、ベースモジュールへの取り外し可能な検知モジュールの信頼性のある機械（圧力抵抗性を含む）及び電気接続の手段及び方法を提供する必要性がある。環境、取り扱い、保管、及び他の運用条件に耐えるモジュールの各々の能力が、共に組み合わされているモジュールには依存しないことを保証する更なる必要性がある。

米国特許公開第２００７０２７９１７３号公報

測定及び較正を実施するためのモジュラーセンサ組立体が開示され、該モジュラーセンサ組立体が、ネジ付き差込口、第１のスリップリング導電性トラック、及び第２のスリップリング導電性トラックを有する検知モジュールと、ネジ付きレセプタクル、第１の導電体、及び第２の導電体を有するベースモジュールと、を備え、検知モジュールが、ネジ付き差込口をネジ付きレセプタクル内に回転させることによりベースモジュールに取り外し可能に装着され、これにより、第１のスリップリング導電性トラックと第１の導電体との間の第１の電気接続部と、第２のスリップリング導電性トラックと第２の導電体との間の第２の電気接続部とが形成される。

検知モジュールと測定又は較正装置のベースモジュールとの間の連結部の１つの実施形態の分解図。 検知モジュールと測定又は較正装置のベースモジュールとの間の連結部の１つの実施形態の断面図。 ２つの検知モジュールを受けるように適合された測定又は較正装置のベースモジュールの１つの実施形態。 検知モジュールと測定又は較正装置のベースモジュールとの間の連結部の１つの実施形態の断面図。 検知モジュールと測定又は較正装置のベースモジュールとの間のデータインタフェースの物理層のサンプル実施の電気回路図。

図面は必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明の原理を例証するのに強調されている。図面において、同じ参照符号は種々の図全体を通じて同じ要素を示すのに使用される。

測定又は較正装置のベースモジュールと、ベースモジュールに外部から装着可能な１つ又はそれ以上の交換可能な検知モジュールとを含むモジュラーセンサ組立体が提供される。図１は拡大図を示し、図２は、検知モジュールとベースモジュールの連結部の１つの実施形態の断面を示している。１つの態様では、検知モジュール１００は、例えば、圧力センサ、電圧センサ、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、圧力較正モジュール、電圧較正モジュール、電流較正モジュール、その他による適用要件に応じて設けることができる。当業者であれば、本発明は検知モジュールの代替のタイプ及び構成で実施することができ、従って、本明細書で記載される説明は、本発明の実施を検知モジュールの何れかの特定のタイプに制約又は制限するものではないことを理解するであろう。

検知モジュール１００は、図３で最もよく分かるように、ベースモジュール２０２に外部から装着可能とすることができる。図３は、２つの検知モジュール１００、１０１を受けるように適合されたベースモジュール２０２を示している。代替の実施形態では、ベースモジュール２０２は、１つ又はそれ以上の検知モジュール１００を受けるように適合させることができる。

再度、図１及び２を参照すると、検知モジュール１００の構成部品は、１つの態様において、ハウジング１０２に組み込むことができる。１つの態様において、検知モジュール１００は、実質的に円筒外形寸法を有することができる。別の態様において、検知モジュール１００は、ネジ付き差込口１０４を含むことができる。ネジ付き差込口１０４は、ベースモジュール２０２の連結部１２０への検知モジュール１００の機械式取り付けを提供することができる。ネジ付き差込口１０４は、内部ネジ部を有するベースモジュールレセプタクル１２２に螺着することができる。検知モジュール１００は、オペレータが差込口１０４をベースモジュールレセプタクル１２２内に配置し、ベースモジュール２０２に対して検知モジュール１００を相対的に回転させることにより、ベースモジュール２０２と係合状態にすることができる。従って、オペレータの手動のみを利用したベースモジュール２０２への検知モジュール１００の信頼性のある機械接続を確立させるために、ネジ付き連結部を設けることができる。

別の態様において、差込口１０４の直径１０６は、検知モジュール１００とベースモジュール２０２との間の連結部の唯一の制御寸法とすることができ、これにより検知モジュール１００を別の応用の要求を満たすと共に、オペレータの手動による検知モジュール１００の安全な把持を可能にするよう適合させた数多くの外形寸法及び連続した寸法の形状にすることができるようにする。

別の態様において、差込口１０４は中空とすることができ、すなわち開口１３２を有することができ、ベースモジュールレセプタクル１２２の開口１３４と共にガス又は液体が検知モジュール１００とベースモジュール２０２の内部容積間を自由に移動できるようにし、これは、例えば、空気圧又は油圧測定又は較正のような特定の応用において必要とされる場合がある。

１つの実施形態では、検知モジュール１００とベースモジュール２０２との間の機械接続は、例えば、空気圧又は油圧測定又は較正を伴う用途に必要となる可能性がある高圧力値に耐えるようシールすることができる。例えば、１つの実施形態では、検知モジュール１００とベースモジュール２０２との間の機械接続は、最大で１０００ｂａｒまでの圧力値に耐えることができる。１つの実施形態では、図４で最もよく分かるように、１つ又はそれ以上のＯリング３０２、３０３により接続部の環境シールを設けることができる。

別の態様において、検知モジュール１００及びベースモジュール２０２の両方は、互いから接続解除されたときでもシールを維持することができる。図４は、遮断バルブ３０４を備えるベースモジュール連結部１２０を示しており、該遮断バルブは、検知モジュール１００がベースモジュール２０２に接続されていないときに荷重バネ３０６により支持されたノーマルクローズ状態にあり、従って、ベースモジュール２０２への開口を閉じている。検知モジュール１００が回転自在に締結されてベースモジュール２０２に接続されたときには、遮断バルブ３０４は、差込口１０４により押し込まれて開放状態にすることができる。反対に、検知モジュール１００が回転自在に緩められ、ベースモジュール２０２から接続解除されたときには、遮断バルブ３０４は、ノーマルクローズ状態に戻り、ガス又は液体がベースモジュール２０２から排出されるのが阻止される。当業者であれば、遮断バルブ３０４の他の設計が本発明の技術的思想及び範囲内にあることは理解されるであろう。

別の態様において、検知モジュール１００は、１つ又はそれ以上のスリップリング導電性トラック１１０、１１１を備え、検知モジュール１００及びベースモジュール２０２の構成部品間の電気的結合をもたらすことができる。１つの実施形態では、図２で最もよく分かるように、スリップリング導電性トラック１１０は、ベースモジュール２０２と検知モジュール１００との間の電力伝送を行う。スリップリング導電性トラック１１１は、ベースモジュール２０２と検知モジュール１００との間のデータ伝送を行う。当業者であれば、電力伝送、データ伝送、及び他の機能を提供する１つ又はそれ以上の導電性トラックが本発明の技術的思想及び範囲内にあることは理解されるであろう。

１つの実施形態では、スリップリング導電性トラック１１０、１１１は、非導電性材料（例えば、プラスチック）に貴金属メッキを埋め込むことにより提供することができる。

１つの実施形態では、図４で最もよく分かるように、バネ荷重ピン３１０、３１１の形態の導電体のペアは、ベースモジュール２０２の連結部１２０上に装着することができ、検知モジュール１００及びベースモジュール２０２が共に接続されたときにそれぞれのスリップリング導電性トラック１１０、１１１と電気的に接触するよう適合させることができる。ピン３１０、３１１は、導電性材料から作ることができ、ベースモジュール２０２のデータ伝送及び電力伝送電気回路に電気的に結合することができる。

更なる態様において、差込口１０４及びベースモジュールレセプタクル１２２は、導電性材料から作られ、検知モジュール１００とベースモジュール２０２との間の電気接地接続を伝達するよう適合させることができる。

１つの実施形態では、検知モジュール１００とベースモジュール２０２との間の双方向データ伝送は、本明細書で記載されるバネ荷重ピン３１１との接触したスリップリング導電性トラック１１１を含む、単一のデータワイヤにより実施することができる。単一ワイヤー連結は、半二重シリアルデータ伝送を可能にし、以下のサンプル仕様：（１スタートビット、８データビット、１ストップビット、奇数パリティ、１１５Ｋボー）に従って動作することができる。データインタフェースの物理層のサンプル実施の電気回路図が図５に示される。検知モジュール１００側のユニバーサル非同期送信／受信機（ＵＡＲＴ）４０２は、２つのＵＡＲＴのそれぞれの通信ポート４０８、４０９の出力をバッファリングする２つの非反転オープンコレクタドライバ４０６、４０７を介して、単一データライン４０４上でベースモジュール２０２側のＵＡＲＴ４０３と通信することができる。データライン４０４は、通信ポートがｈｉｇｈに駆動されたときに、プルアップ抵抗４１０によってｈｉｇｈにプルすることができる。２つのＵＡＲＴのそれぞれの受信ポート４１２、４１３は、データライン４０４に結合され、従って、単一データライン４０４を介して半二重シリアルデータ通信を提供することができる。

電力ライン４２０は、本明細書で記載されるバネ荷重ピン３１０と接触した第２のスリップリング導電性トラック１１０により提供することができ、接地ライン４３０は、本明細書で記載されるベースモジュール２０２と接触した導電性差込口１０４により提供することができる。

更なる態様において、特定のハードウェア及びソフトウェアプロトコルを利用して、スリップリング導電性トラック１１１及び１つ又はそれ以上のブラシ又はピンにより提供されるデータ通信ライン上でデータ交換可能にすることができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、本発明を当業者が実施及び利用することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１００ 検知モジュール
１０２ ハウジング
１０４ ネジ付き差込口
１０６ 直径
１１０ スリップリング導電性トラック
１１１ スリップリング導電性トラック
１２０ ベースモジュール連結部
１２２ ベースモジュールレセプタクル
１３４ 開口
２０２ ベースモジュール
３１０ バネ荷重ピン
３１１ バネ荷重ピン

Claims (10)

1. 測定及び較正を実施するためのモジュラーセンサ組立体であって、
   ネジ付き差込口、第１のスリップリング導電性トラック、及び第２のスリップリング導電性トラックを有する検知モジュールと、
   ネジ付きレセプタクル、第１の導電体、及び第２の導電体を有するベースモジュールと、
   を備え、
   前記検知モジュールが、前記ネジ付き差込口を前記ネジ付きレセプタクル内に回転させることにより前記ベースモジュールに取り外し可能に装着され、これにより、前記第１のスリップリング導電性トラックと前記第１の導電体との間の第１の電気接続部と、前記第２のスリップリング導電性トラックと前記第２の導電体との間の第２の電気接続部とが形成される、
   モジュラーセンサ組立体。
2. 前記第１の電気接続部が、前記ベースモジュールから前記検知モジュールへの電力伝送を提供し、前記第２の電気接続部が、前記ベースモジュールと前記検知モジュールとの間のデータ伝送を提供する、
   請求項１に記載の組立体。
3. 前記電気接地接続が、前記ネジ付き差込口と前記ネジ付きレセプタクルとの間に形成される、
   請求項１に記載の組立体。
4. 前記ベースモジュールが更にベースモジュール内部容積を含み、前記検知モジュールが更に検知モジュール内部容積を含み、前記ネジ付き差込口が更に第１の開口を含み、前記ネジ付きレセプタクルが更に第２の開口を含み、前記第１の開口及び第２の開口が、前記検知モジュール内部容積と前記ベースモジュール内部容積との間をガス又は液体が自由に移動できるようにする、
   請求項１に記載の組立体。
5. 前記ベースモジュールが更に、前記第２の開口を通る前記ガス又は液体の移動を制御するための遮断バルブを含み、該遮断バルブが、ノーマルクローズ状態にあり、前記検知モジュールが前記ベースモジュールに装着されたときには前記ネジ付き差込口により開放状態に押し込まれるように構成される、
   請求項４に記載の組立体。
6. 前記第１の導電体がバネ荷重ピンである、
   請求項１に記載の組立体。
7. 前記第１のスリップリング導電性トラックがプラスチック基材にモールド成型される、
   請求項１に記載の組立体。
8. 前記検知モジュールが実質的に円筒外形形状を有する、
   請求項１に記載の組立体。
9. 前記検知モジュールが、圧力センサ、電圧センサ、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、圧力較正モジュール、電圧較正モジュール、及び電流較正モジュールからなる群から選択される、
   請求項１に記載の組立体。
10. 検知モジュールをベースモジュールに取り外し可能に装着して、測定又は較正を実施するためのモジュラーセンサ組立体を形成する方法であって、
    前記検知モジュールのネジ付き差込口をベースモジュールのネジ付きレセプタクル内に回転させ、これにより、前記検知モジュールの第１のスリップリング導電性トラックと、前記ベースモジュールの第１の導電体との間の第１の電気接続部と、前記第２のスリップリング導電性トラックと前記第２の導電体との間の第２の電気接続部とを形成する段階を含む、
    方法。

Images