WO2016091480A1 - Zusatzmodul für ein feldgerät der prozess- und/oder automatisierungstechnik - Google Patents

Zusatzmodul für ein feldgerät der prozess- und/oder automatisierungstechnik Download PDF

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WO2016091480A1
WO2016091480A1 PCT/EP2015/075540 EP2015075540W WO2016091480A1 WO 2016091480 A1 WO2016091480 A1 WO 2016091480A1 EP 2015075540 W EP2015075540 W EP 2015075540W WO 2016091480 A1 WO2016091480 A1 WO 2016091480A1
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field device
unit
display
optical
additional module
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PCT/EP2015/075540
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Benjamin MONSE
Kaj Uppenkamp
Wolfgang Brutschin
Izabella SANDOR
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Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
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    • G09G2370/18—Use of optical transmission of display information

Definitions

  • the invention relates to an additional module for a field device of process and / or automation technology to at least display information about a switching state, and / or a parameter and / or diagnostic information and / or to transmit to an external unit.
  • a field device typically comprises at least one at least partially and at least temporarily come into contact with the process sensor unit and an electronic unit, which serves for example the signal detection, evaluation and / or - supply.
  • field devices are in principle all measuring devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information, including remote I / Os, radio adapters or generally electronic components, which are arranged at the field level.
  • remote I / Os remote I / Os
  • radio adapters or generally electronic components which are arranged at the field level.
  • a variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • Flowmeters are especially Coriolis, ultrasonic, vortex, thermal and / or magnetic inductive flowmeters.
  • Level gauges are in particular microwave level gauges, ultrasonic level gauges, time domain reflectometric level gauges (TDR), radiometric level gauges, capacitive level gauges, conductive level gauges and / or temperature-sensitive level gauges.
  • TDR time domain reflectometric level gauges
  • Pressure gauges are in particular absolute, relative or differential pressure devices.
  • Temperature measuring devices are in particular measuring devices with thermocouples and temperature-dependent resistors.
  • Point level measuring devices are in particular vibronic point level measuring devices, ultrasonic point level measuring devices and / or capacitive or conductive
  • Analytical measuring devices are in particular pH sensors, conductivity sensors, oxygen and active oxygen sensors, (spectro) -photometric sensors, and / or
  • ion-selective electrodes To display information, operating states, measured values, device parameters or the like, field devices often have at least one display unit, such as a display, or at least one optical and / or acoustic display element.
  • An optical display element is a light-emitting element, in particular an LED.
  • An acoustic element is for example a beeper.
  • optical or acoustic display elements are advantageous in terms of the required space, the power consumption of the respective field device, and / or when using the field device in a potentially explosive environment such as encapsulated field devices that meet the IP69K standard from.
  • the bandwidth of the display options is limited to switching states, operating states and / or the presence of malfunctions or malfunctions.
  • DE102006016381 A1 describes, for example, a field device with a
  • Display unit comprising at least one LED.
  • DE102008037194A1 describes a field device with a housing, within which a display element is arranged, which comprises for example at least one LED, for displaying the function or a state of a wireless communication unit.
  • Display element indicates the operational readiness of the field device, wherein a second and a third display elements signal two antivalent switching outputs of the field device, wherein a fourth display element is a malfunction or malfunction of
  • Display element is activated.
  • Corresponding optical display elements are for example also frequently used for vibronic fill level measuring devices, as manufactured and sold by the applicant under the name LIQUIPHANT and SOLIPHANT, and by means of which a predetermined fill level is detected.
  • Such field devices often referred to as a level switch, are preferably used as dry running protection for pumps or as overfill protection.
  • the respective switching state is output via a switching output of the field device configured according to the type of application. This is also referred to as MIN MAX safety.
  • the on-site information about the respective switching output or switching state of the limit level switch is usually very important for a customer, so that often display elements are integrated with at least one light-emitting element in the field device, which can visualize at least the respective switching state and / or the operating voltage.
  • 1020131 13438.6 describes a display module with a deflecting body, for example a light guide, which deflects the light emerging from at least one light-emitting element.
  • the object of the present invention is to expand the functionality of optical display elements in field devices.
  • an additional module for a field device of process and / or automation technology at least comprising a module housing and at least partially disposed within the module housing an optical receiving unit, a module electronics unit, and a display / transmission unit, wherein the optical receiving unit is configured to wirelessly receive at least a first optical signal from the field device, and to convert the at least one first optical signal into at least one first electrical signal, wherein the module electronics unit is electrically connected to the receiving unit and to the display / Transmission unit is connected, wherein the module electronics unit is configured to extract from the at least one first electrical signal at least one field device information, and to pass to the display / transmission unit, and wherein the display / transmission unit is configured to to display the at least one piece of information and / or to transmit it to at least one external unit.
  • field information may include information about a Switching state, and / or an operating state and / or a parameter and / or a diagnostic information.
  • the parameter may be a physical or chemical parameter of the medium and / or the process
  • the resonant frequency of a vibratory unit In the case of a capacitive level gauge, it may, for example, be the capacitance and / or the dimensions of the probe or additional electrode. The individual parameters and sizes differ depending on the field device used.
  • the field device information to be transmitted may also be a measured value. Diagnostic information provides information about a malfunction and / or malfunction within the field device. Again, with the respective diagnostic information between the different types of field devices to
  • the means of the at least one first optical and at least one first electrical signal are always information which is provided within the field device.
  • the additional module can be used for all field devices which display an optical signal, in particular therefore for field devices with at least one optical display element, in particular with a display element in the form of a
  • the receiving unit can in this case be present on the respective display element present in the field device and on the respectively by means of the
  • Intensity and / or wavelength can be adjusted.
  • the functionality of a field device can advantageously be extended by the use of an additional module according to the invention.
  • the at least one first optical signal from the field device can either only the anyway by means of the respective Display element displayed field device information, as described above, or moreover contain further field device information, in particular those which are not accessible by means of a simple optical display element containing. These can then be displayed by the display / transmission unit.
  • the field device can also be redesigned without the electronics unit
  • the display transmission unit is configured to transmit information to an external unit.
  • the external unit may be, for example, a field level device or a central plant control unit.
  • the module housing has a plug-in connection unit, by means of which the additional module is detachably fastened on or in the field device.
  • the receiving unit has a photodetector, which is designed to receive at least one first optical signal from the
  • the photodetector is adapted to the respective display element within the field device, or configured to the first optical signal from
  • Field device to detect is, for example, the luminous intensity of the LED, the transmission speed of the first optical signal, which depends inter alia on the particular transmission method chosen, and also the distance between the photodetector and the display element within the field device.
  • the display / transmission unit has an LED, an RGB LED, or a display.
  • the display / transmission unit merely performs the function of another display unit.
  • the display / transmission unit may comprise an LED.
  • the display functionality is to be extended by the transmission of further field device information which can not be displayed by the optical display element, for example, an RGB LED or even a display is more suitable since such display elements have a larger number
  • different device information can represent different.
  • the display / transmission unit in the case of a Bluetooth or
  • the at least one information can be transmitted to at least one external unit.
  • a radio interface may, for example, be a WI_AN module.
  • the display transmission unit also has a display and a transmission interface at the same time.
  • the module electronics unit comprises at least one arithmetic unit.
  • the at least one first electrical signal which contains the at least one information of the field device, evaluated and forwarded processed accordingly.
  • the at least one arithmetic unit must be able to execute certain methods or protocols.
  • the at least one arithmetic unit is designed to execute a protocol, in particular an IrDA- or UART-coded protocol, in order to extract the at least one information from the at least one first optical signal of the field device. This is particularly suitable if the at least one device information is modulated onto the at least one optical signal.
  • a preferred embodiment includes that the additional module is designed for bidirectional communication with the field device.
  • the additional module is designed for bidirectional communication with the field device.
  • the additional module For transmission of the at least one first and at least one second optical signal different transmission modes can be selected. If the additional module has to be designed only to display the at least one piece of information, then suffices a pure forwarding of the optical signal of the display element. If further information is to be transmitted, a targeted transmission method must be selected by means of which the at least one field device information can be impressed on the at least one first and possibly the at least one second optical signal. For this purpose, various possibilities are conceivable.
  • the invention is further achieved by a field device of the process and / or
  • Automation technology comprising at least one sensor module and a field device electronics with an optical display unit, and with an additional module according to the invention, wherein the field device electronics is configured to the optical
  • Display unit to apply at least a second electrical signal, which at least one second electrical signal, the at least one
  • Field device information includes, wherein the optical display unit is adapted to emit a first optical signal containing the at least one field device information, and wherein the additional module is arranged such that the
  • the optical display unit of the field device may be, for example, a display or an optical display element, in particular a light-emitting element, in particular an LED.
  • the LED is preferably designed to display at least one switching state, operating state and / or information about a fault and / or a malfunction by means of at least one emitted optical signal of a wavelength corresponding to the visible range of the light.
  • different information can be displayed in different colors. The color green is often used to indicate the operating status, yellow to indicate switching states and red to indicate a malfunction and / or malfunction.
  • the transmission of the at least one field device information takes place by means of a modulation.
  • the optical signal of the optical display element of the field device, the at least one field device information is modulated by the field device electronics.
  • the module electronics unit is then further able to extract the at least one information from the at least one corresponding first electrical signal and to demodulate this signal.
  • other optical transmission methods can also be used.
  • DE 1020121 12160A1 for example, a method for non-visual data transmission by means of a field device with at least one
  • the display element may be configured to visually represent at least one field device information.
  • the non-visual optical signal is preferably transmitted at the same time.
  • the field device would have to be equipped with a display element which is designed for non-visual data transmission, which tends to occur rather rarely.
  • the additional module is releasably secured within the field device electronics, and in particular attached above the optical display unit. The additional module is thus within a housing of the
  • Field device electronics arranged. Preferably, however, it is arranged so that any existing safety requirement regarding the protective provisions for use in a potentially explosive atmosphere remain. Such an arrangement is then particularly compact.
  • the field device electronics has a window, wherein the display transmission unit is arranged facing the window.
  • the display transmission unit has a display, or an LED, this is necessary in order to display the at least one field device information by means of the display / transmission unit.
  • the field device electronics has a field device housing, which allows the use of the field device in a potentially explosive environment.
  • optical display unit in a preferred
  • Embodiment at least one light-emitting optical display element, in particular an LED for displaying at least one light signal, in particular one
  • the optical display unit displays at least one switching state and / or an operating state and / or a malfunction and / or malfunction of the field device by means of the light signal, in particular the color signal.
  • the field device has a field device receiving unit, in particular a further photodetector, for receiving the at least one second optical signal from the additional module.
  • a field device receiving unit in particular a further photodetector
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a prior art level gauge comprising an optical display element
  • FIG. 3 shows the arrangement of an additional module according to the invention within a field device.
  • FIG. 4 shows a typical transmission signal which is evaluated by means of a suitable protocol within the module electronics unit.
  • Fig. 5 is a block diagram of a receiving unit in the form of a photodetector
  • Fig. 6 shows the arrangement of an additional module according to the invention within a
  • Field device suitable for bidirectional communication.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of a field device 1.
  • this is a vibronic level gauge, also level limit switch.
  • the sensor unit 2 comprises a mechanically oscillatable unit 3 in the form of a
  • Tuning fork It may be in a generic field device in the
  • the sensor unit 2 Via a neck tube 3a, the sensor unit 2 is electrically connected to a field device electronics 4 arranged in an encapsulated field device housing 5.
  • the measured value processing and control of the field device 1 is taken over by a central control unit 6.
  • This also controls by means of a second electrical signal 8, an optical display unit 9, within which three light-emitting optical display elements 9a are arranged in the form of LEDs.
  • the field device electronics 4 in the example shown here on an output unit 7, which can be used for example for parameterization of the field device 1.
  • the output unit is an optional component.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of an additional module 10 according to the invention.
  • a first optical signal 12 strikes a receiving unit 13 of the additional module, which may be provided, for example, by a photodetector.
  • the receiving unit 13 is arranged together with a module electronics unit 15 and a display / transmission unit 17 in a housing.
  • the at least one first optical signal 12 is converted into at least one first electrical signal 14 by means of the receiving unit 13
  • the at least one first electrical signal is evaluated, which extracts at least one field device information, and transferred to the display / transmission unit.
  • the display / transmission unit 17 can display the at least one field device information or transmit it to an external unit 18.
  • a particularly preferred embodiment includes that the additional module 10 can be integrated into an existing field device electronics 4, as shown in Fig. 3. It goes without saying that the housing dimensions of the field device housing 5 then have to be adjusted accordingly. Furthermore, it is expedient to make the cover 19 of the field device housing 5 translucent, that is to say in particular including a window. This window should each be designed so that it is suitable for the
  • Wavelength of the at least one first optical signal 12 and optionally also for that of the at least one second optical signal 35 is permeable.
  • the sensor unit 2 of the field device 1 transmits a signal representing a measured value to the field device electronics 4, which in a first step a
  • Measurement evaluation 20 makes. Often the determined measured value is evaluated by means of a unit for measured value evaluation 21 in order to determine, for example, how a regulation of the transmission signal by means of a switching unit for controlling the measuring instrument 23 is to be carried out.
  • the field device electronics 4 communicate with an optical display unit 8 to display at least one field device information by means of at least one optical display element. According to the invention, either only the information displayed anyway by means of the optical display element 9 is displayed. Or the optical display element is impressed at least one further field device information, which is contained in the at least one first optical signal 12 of the optical display unit 9 of the field device. The at least one first optical signal 12 is then received by the above the field device electronics 4, but within the field device housing 5, arranged additional module 10 and as explained in Fig. 2, further processed.
  • FIG. 4 shows by way of example a transmission frame for transmitting the at least one
  • a start bit 25 is followed by an identifier 26 and optional (dashed boxes) the specification of a command and the length.
  • the receiving unit 13 of the additional module 10 may comprise, for example, a photodetector 30.
  • Fig. 5 is an example of a block diagram of a possible photodetector 30.
  • Receiving unit 13 shown in the form of a photodetector. In the choice of
  • Photodetector should be based on the light intensity of the optical display element 9a of the
  • the at least one first optical signal 12 impinges on a photodetector 30.
  • the detected at least one optical signal 12 which is converted into at least a first electrical signal by means of the photodetector 30, is amplified by means of an amplifier 31 and also passes through a comparator 32.
  • Suitable photodetectors 30 are, for example, phototransistors or photodiodes, which are sensitive to the wavelength of the at least one first optical signal.
  • the amplifier 31 and the comparator 32 can either be individually integrated and tuned, but also combined variants, in which both components are already optimized to each other, are conceivable, as indicated by the box bordered by dashed lines.
  • FIG. 6 A further embodiment of the present invention is the subject of FIG. 6. As in FIG. 3, an arrangement of an additional module 10 according to the invention within a field device 1 is shown. In contrast to the embodiment according to Figure 3, however, the variant shown in Fig. 6 is suitable for bidirectional communication between the
  • Field device 1 and the additional module 10 On already explained reference numerals will not be discussed again below.
  • the additional module 10 has an optical Transmission unit 34, by means of which at least one second optical signal 35 containing at least one information, for example, a set of field device parameters or the like contains.
  • the field device 1 could for example be parameterized via the additional module 10.

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Abstract

Zusatzmodul (10) für ein Feldgerät (1) der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik, zumindest umfassendein Modul-Gehäuse (11) und zumindest teilweise innerhalb des Modul-Gehäuses (11) angeordnet eineoptische Empfangseinheit (13), eine Modul- Elektronikeinheit (15), undeine Anzeige-/Übertragungseinheit (17), wobei die optische Empfangseinheit (13) zumdrahtlosen Empfangen von zumindest einem erstenoptischen Signal (12) von dem Feldgerät (1), und zur Umwandlung des zumindest einen ersten optischen Signals (12) in zumindest ein ersteselektrisches Signal (14) ausgestaltet ist, wobei die Modul-Elektronikeinheit (15) elektrisch mit der Empfangseinheit (13) und mit der Anzeige-/Übertragungseinheit (17) verbunden ist, wobei die Modul-Elektronikeinheit (15) dazu ausgestaltet ist, aus dem zumindest einen erstenelektrischen Signal (14) zumindesteine Feldgeräteinformation zu extrahieren und an die Anzeige- /Übertragungseinheit (17) zu übergeben, und wobei die Anzeige-/Übertragungseinheit (17) dazu ausgestaltet ist, die zumindesteine Information anzuzeigen und/oder an zumindest eine externe Einheit zu übertragen (18).

Description

Zusatzmodul für ein Feldgerät der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zusatzmodul für ein Feldgerät der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik, um zumindest eine Information über einen Schaltzustand, und/oder einen Parameter und/oder eine Diagnoseinformation anzuzeigen und/oder an eine externe Einheit zu übertragen.
In der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik werden viele unterschiedliche Feldgeräte zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eingesetzt. Dabei handelt es sich beispielsweise um Füllstandsmessgeräte,
Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Ein Feldgerät umfasst typischerweise zumindest eine zumindest teilweise und zumindest zeitweise mit dem Prozess in Berührung kommende Sensoreinheit und eine Elektronikeinheit, welche beispielsweise der Signalerfassung, -auswertung und/oder - Speisung dient. Als Feldgeräte werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung im Prinzip alle Messgeräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten, also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Durchflussmessgeräte sind insbesondere Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch induktiven Durchflussmessgeräte.
Füllstandsmessgeräte sind insbesondere Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall- Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, konduktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte.
Druckmessgeräte sind insbesondere Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte.
Temperaturmessgeräte sind insbesondere Messgeräte mit Thermoelementen und temperaturabhängigen Widerständen.
Grenzstandsmessgeräte sind insbesondere vibronische Grenzstandsmessgeräte, Ultraschall-Grenzstandsmessgeräte und/oder kapazitive oder konduktive
Grenzstandsmessgeräte. Analysemessgeräte sind insbesondere pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Sauerstoff- und Aktivsauerstoffsensoren, (spektro)-photometrische Sensoren, und/oder
ionenselektive Elektroden. Zur Anzeige von Informationen, Betriebszuständen, Messwerten, Geräteparametern oder ähnlichem weisen Feldgeräte oftmals zumindest eine Anzeigeeinheit, wie beispielsweise ein Display, oder auch zumindest ein optisches und/oder akustisches Anzeigeelement auf. Ein optisches Anzeigeelement ist ein lichtemittierendes Element, insbesondere eine LED. Ein akustisches Element ist beispielsweise ein Piepser.
Die Verwendung von einzelnen optischen oder akustischen Anzeigeelementen zeichnet sich vorteilhaft in Bezug auf den benötigten Platz, den Stromverbrauch des jeweiligen Feldgeräts, und/oder bei einem Einsatz des Feldgeräts in einer explosionsgefährdeten Umgebung wie beispielsweise bei gekapselten Feldgeräten, die dem IP69K Standard genügen, aus. Allerdings beschränkt sich die Bandbreite der Anzeigemöglichkeiten auf Schaltzustände, Betriebszustände und/oder das Vorliegen von Stör- oder Fehlfunktionen.
Die DE102006016381 A1 beschreibt beispielsweise ein Feldgerät mit einer
Anzeigeeinheit, welche zumindest eine LED umfasst. Die DE102008037194A1 beschreibt ein Feldgerät mit einem Gehäuse, innerhalb welchem ein Anzeigeelement angeordnet ist, welches beispielsweise zumindest eine LED umfasst, zum Anzeigen der Funktion oder eines Zustands einer drahtlosen Kommunikationseinheit.
Neben einer festen Integration eines derartigen Anzeigeelements in ein bestehendes Feldgerät ist auch die Verwendung von nachträglich anbringbaren Anschlusssteckern bekannt. Dazu werden in der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik oftmals M12 Stecker verwendet. Diese sind jedoch nicht in der Lage, Stör- oder Fehlfunktionen des Feldgeräts vor Ort (also am Ort der Montage im Prozess) zur Anzeige zu bringen. Um die Anzeigemöglichkeiten entsprechender Anzeigemodule zu erweitern, beschreibt die bisher unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit der Aktennummer 102013108532.6 eine Anschlussstecker mit mindestens vier Anzeigeelementen, wobei ein erstes
Anzeigeelement die Betriebsbereitschaft des Feldgeräts signalisiert, wobei ein zweites und ein drittes Anzeigeelemente zwei antivalente Schaltausgänge des Feldgeräts signalisieren, wobei ein viertes Anzeigeelement eine Stör- oder Fehlfunktion des
Feldgeräts signalisiert, wobei eine Schaltung vorgesehen ist, die so ausgestaltet ist, dass anhand der antivalenten Schaltausgänge des Feldgeräts eine Stör- oder Fehlfunktion des Feldgeräts erkannt und bei Erkennen einer Stör- oder Fehlfunktion das vierte
Anzeigeelement aktiviert wird. Entsprechende optische Anzeigeelemente werden beispielsweise häufig auch für vibronische Füllstandsmessgeräte, wie von der Anmelderin unter der Bezeichnung LIQUIPHANT und SOLIPHANT hergestellt und vertrieben werden, und mittels welcher ein vorgegebener Füllstand detektiert wird, eingesetzt. Derartige Feldgeräte, oftmals auch als Grenzstandschalter bezeichnet, werden bevorzugt als Trockenlaufschutz für Pumpen oder als Überfüllsicherung eingesetzt. Der jeweilige Schaltzustand wird über einen je nach Einsatzart konfigurierten Schaltausgang des Feldgeräts ausgegeben. Dabei spricht man auch von einer MIN-MAX- Sicherheit. Die Vor-Ort-Information über den jeweiligen Schaltausgang bzw. Schaltzustand des Grenzstandschalters ist für einen Kunden üblicherweise sehr wichtig, sodass oftmals Anzeigeelemente mit zumindest einem lichtemittierenden Element in das Feldgerät integriert werden, welche zumindest den jeweiligen Schaltzustand und/oder die Betriebsspannung visualisieren können.
Nachteilig an solchen Anzeigeelementen in Form von lichtemittierenden Elementen ist jedoch, dass diese manchmal schlecht sichtbar sind, insbesondere aus einer größeren Entfernung und/oder bei nicht-senkrechtem Betrachtungswinkel. Deswegen ist in der bisher nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
1020131 13438.6 ein Anzeigemodul mit einem Umlenkkörper, beispielsweise einem Lichtleiter, beschrieben, welcher das aus zumindest einem lichtemittierenden Element austretende Licht umlenkt.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Funktionalität von optischen Anzeigeelementen in Feldgeräten zu erweitern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zusatzmodul für ein Feldgerät der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik, zumindest umfassend ein Modul-Gehäuse und zumindest teilweise innerhalb des Modul-Gehäuses angeordnet eine optische Empfangseinheit, eine Modul-Elektronikeinheit, und eine Anzeige-/Übertragungseinheit, wobei die optische Empfangseinheit zum drahtlosen Empfangen von zumindest einem ersten optischen Signal von dem Feldgerät, und zur Umwandlung des zumindest einen ersten optischen Signals in zumindest ein erstes elektrisches Signal ausgestaltet ist, wobei die Modul-Elektronikeinheit elektrisch mit der Empfangseinheit und mit der Anzeige-/Übertragungseinheit verbunden ist, wobei die Modul-Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, aus dem zumindest einen ersten elektrischen Signal zumindest eine Feldgeräteinformation zu extrahieren, und an die Anzeige-/Übertragungseinheit zu übergeben, und wobei die Anzeige-/Übertragungseinheit dazu ausgestaltet ist, die zumindest eine Information anzuzeigen und/oder an zumindest eine externe Einheit zu übertragen. Eine Feldgeräteinformation kann beispielsweise eine Information über einen Schaltzustand, und/oder einen Betriebszustand und/oder einen Parameter und/oder eine Diagnoseinformation sein. Bei dem Parameter kann es sich um einen physikalischen oder chemischen Parameter des Mediums und/oder der Prozessumgebung, wie
beispielsweise Druck oder Temperatur, aber auch um einen Sensorparameter handeln. Im Falle eines vibronischen Sensors können dies beispielsweise die Masse, die
Abmessungen oder die Resonanzfrequenz einer schwingfähigen Einheit sein. Im Falle eines kapazitiven Füllstandsmessgeräts kann es sich wiederum beispielsweise um die Kapazität und/oder die Abmessungen der Sonden- oder Zusatzelektrode handeln. Die einzelnen Parameter und Größen unterscheiden sich hierbei je nach verwendetem Feldgerät. Gegebenenfalls kann es sich bei der zu übertragenden Feldgeräteinformation auch um einen Messwert handeln. Eine Diagnoseinformation gibt Aufschluss über eine Störung und/oder Fehlfunktion innerhalb des Feldgeräts. Auch hier ist bei den jeweiligen Diagnoseinformationen zwischen den verschiedenen Feldgerätegattungen zu
unterscheiden. Jedoch handelt es sich bei der mittels des zumindest einen ersten optischen und zumindest einen ersten elektrischen Signals stets um eine Information, welche innerhalb des Feldgeräts bereitgestellt wird.
Das Zusatzmodul kann für alle Feldgeräte verwendet werden, welche ein optisches Signal anzeigen, insbesondere also für Feldgeräte mit zumindest einem optischen Anzeigeelement, insbesondere mit einem Anzeigeelement in Form eines
lichtemittierenden Elements wie einer LED. Da viele Feldgeräte ohnehin über derartige im visuellen Bereich des optischen Spektrums Licht emittierende Anzeigeelemente verfügen, können diese Feldgeräte mit einem erfindungsgemäßen Zusatzmodul auf einfache und kostengünstige Weise nachgerüstet werden. Die Empfangseinheit kann dabei auf das jeweils im Feldgerät vorhandene Anzeigeelement und auf das jeweils mittels des
Anzeigeelements angezeigte optische Signal, insbesondere in Bezug auf dessen
Intensität und/oder Wellenlänge angepasst werden.
Der Einsatz eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls erfordert also vorteilhaft keinen Eingriff in die elektronischen Schaltkreise und die Anordnung der jeweiligen
Komponenten des Feldgeräts. Somit kann die Integration eines Zusatzmoduls
entsprechend rückwirkungsfrei vorgenommen werden. Dies ist insbesondere bei
Feldgeräten zum Einsatz in sicherheitskritischen Umgebungen, wie beispielsweise in explosionsgefährdeter Atmosphäre, von Vorteil, welche besonderen
Sicherheitsanforderungen genügen müssen.
Entsprechend kann durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls vorteilhaft die Funktionalität eines Feldgeräts erweitert werden. Das zumindest eine erste optische Signal vom Feldgerät kann entweder nur die ohnehin mittels des jeweiligen Anzeigeelements angezeigte Feldgeräteinformation, wie eingangs beschrieben, enthalten, oder darüber hinaus weitere Feldgeräteinformationen, insbesondere solche, welche mittels eines einfachen optischen Anzeigeelements nicht zugänglich sind, enthalten. Diese können dann von der Anzeige-/Übertragungseinheit angezeigt werden. Das Feldgerät lässt sich aber auch ohne die Elektronikeinheit umzugestalten
beispielsweise um eine Schnittstelle erweitern. In diesem Falle ist die Anzeige- ZUbertragungseinheit so ausgestaltet, dass sie Informationen an eine externe Einheit übertragen kann. Bei der externen Einheit kann es sich beispielsweise um ein Gerät auf Feldebene handeln, oder um eine zentrale Anlagensteuereinheit.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausgestaltungen zu, von denen einige Gegenstand der Unteransprüche sind.
Es ist von Vorteil, wenn das Modul-Gehäuse eine Steckverbindungseinheit aufweist, mittels welcher das Zusatzmodul am oder im Feldgerät lösbar befestigt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Empfangseinheit einen Photodetektor auf, welcher dazu ausgestaltet ist das zumindest eine erste optische Signal von dem
Feldgerät zu empfangen und in das zumindest eine erste elektrische Signal
umzuwandeln. Der Photodetektor ist dabei an das jeweilige Anzeigeelement innerhalb des Feldgeräts angepasst, bzw. dazu ausgestaltet, das erste optische Signal vom
Feldgerät zu detektieren. Wichtige zu beachtende Faktoren hierbei sind beispielsweise die Lichtstärke der LED, die Übertragungsgeschwindigkeit des ersten optischen Signals, welche unter anderem vom jeweils gewählten Übertragungsverfahren abhängt, und auch der Abstand zwischen dem Photodetektor und dem Anzeigeelement innerhalb des Feldgeräts.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Anzeige-/Übertragungseinheit eine LED, eine RGB-LED, oder ein Display auf. In diesem Falle führt die Anzeige- /Übertragungseinheit lediglich die Funktion einer weiteren Anzeigeeinheit aus. Dabei kann man sich darauf beschränken, die Informationen, welche das Anzeigeelement innerhalb des Feldgeräts anzeigt, wiederzugeben. In diesem Falle kann die Anzeige- /Übertragungseinheit eine LED umfassen. Soll die Anzeigefunktionalität jedoch durch das Übertragen weiterer Feldgeräteinformationen, welche von dem optischen Anzeigeelement nicht darstellbar sind, erweitert werden, eignet sich beispielsweise eher eine RGB-LED oder auch ein Display, da derartige Anzeigeelemente eine größere Anzahl an
unterschiedlichen Geräteinformationen unterschiedlich darstellen können. Alternativ kann die Anzeige-/Übertragungseinheit im Falle eine Bluetooth- oder
Funkschnittstelle aufweisen. In diesem Fall kann die zumindest eine Information an zumindest eine externe Einheit übertragen werden. Eine Funkschnittstelle kann beispielsweise ein WI_AN-Modul sein. Somit kann die Funktionalität eines bestehenden Feldgeräts um eine neue Schnittstelle zur Informationsübertragung erweitert werden. Dafür müssen vorteilhaft innerhalb des Feldgeräts keine Änderungen vorgenommen werden, da die Übertragung vom Feldgerät zum Zusatzmodul mittels des optischen Anzeigeelements des Feldgeräts und einer optischen Übertragung erfolgt. Dies ist wieder insbesondere im Falle, dass das Feldgerät in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt wird, vorteilhaft. Die Elektronik innerhalb des Feldgeräts, welche in diesem Falle strengen Sicherheitsanforderungen genügt, muss nicht verändert werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Anzeige-Übertragungseinheit auch gleichzeitig eine Anzeige und eine Übertragungsschnittstelle aufweist.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Modul-Elektronikeinheit zumindest eine Recheneinheit umfasst. Damit kann das zumindest eine erste elektrische Signal, welches die zumindest eine Information des Feldgeräts enthält, ausgewertet und entsprechend aufbereitet weitergeleitet werden. Je nach dem angewendeten Verfahren zur optischen Übertragung der zumindest einen Feldgeräteinformation mittels des zumindest einen ersten optischen Signals muss die zumindest eine Recheneinheit bestimmte Verfahren oder Protokolle ausführen können. Beispielsweise ist es hierfür von Vorteil, wenn die zumindest eine Recheneinheit dazu ausgestaltet ist, ein Protokoll, insbesondere ein IrDA- oder UART- codiertes Protokoll, auszuführen, um die zumindest eine Information aus dem zumindest einen ersten optischen Signal des Feldgeräts zu extrahieren. Dies eignet sich besonders, falls die zumindest eine Geräteinformation auf das zumindest eine optische Signal aufmoduliert wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass das Zusatzmodul zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Feldgerät ausgestaltet ist. In diesem Fall reicht die
Empfangseinheit zum Empfangen des zumindest einen ersten optischen Signals innerhalb des Zusatzmoduls jedoch nicht aus. Vielmehr ist es in diesem Falle von Vorteil, wenn das Zusatzmodul eine optische Sendeeinheit zum Senden zumindest eines zweiten optischen Signals an das Feldgerät aufweist. Wieder ist die optische Sendeeinheit des Zusatzmoduls auf das jeweilige Feldgerät anzupassen.
Zur Übertragung des zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten optischen Signal können dabei unterschiedliche Übertragungsarten gewählt werden. Muss das Zusatzmodul nur zum Anzeigen der zumindest einen Information ausgelegt werden, reicht eine reine Weiterleitung des optischen Signals des Anzeigeelements aus. Sollen weitere Informationen übertragen werden, muss ein gezieltes Übertragungsverfahren gewählt werden, mittels welchem die zumindest eine Feldgeräteinformation dem zumindest einen ersten und gegebenenfalls dem zumindest einen zweiten optischen Signal aufgeprägt werden kann. Hierfür sind verschiedene Möglichkeiten denkbar.
Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein Feldgerät der Prozess- und/oder
Automatisierungstechnik, umfassend zumindest ein Sensormodul und eine Feldgerät- Elektronik mit einer optischen Anzeigeeinheit, und mit einem erfindungsgemäßen Zusatzmodul, wobei die Feldgerät-Elektronik dazu ausgestaltet ist, die optische
Anzeigeeinheit mit zumindest einem zweiten elektrischen Signal zu beaufschlagen, welches zumindest eine zweite elektrische Signal die zumindest eine
Feldgeräteinformation enthält, wobei die optische Anzeigeeinheit dazu ausgestaltet ist, ein die zumindest eine Feldgeräteinformation enthaltendes erstes optisches Signal auszusenden, und wobei das Zusatzmodul derart angeordnet ist, dass die
Empfangseinheit der optischen Anzeigeeinheit zugewandt ist. Es handelt sich hierbei also um ein mit einem Zusatzmodul ausgerüsteten Feldgerät, wobei das Zusatzmodul in oder an dem Feldgerät befestigt ist. Bei der Anordnung ist zu beachten, dass das zumindest eine erste optische Signal ungehindert auf die Empfangseinheit treffen kann. Die optische Anzeigeeinheit des Feldgeräts und die Empfangseinheit des Zusatzmoduls sollten also einander zugewandt angeordnet sein, insbesondere derart, dass die Empfangseinheit innerhalb des Strahlengangs des zumindest einen ersten optischen Signals liegt. Bei der optischen Anzeigeeinheit des Feldgeräts kann es sich beispielsweise um einen Display oder um ein optisches Anzeigeelement, insbesondere ein lichtemittierendes Element, insbesondere eine LED handeln. Bevorzugt ist die LED dazu ausgestaltet zumindest einen Schaltzustand, Betriebszustand und/oder eine Information über eine Störung und/oder eine Fehlfunktion mittels zumindest einen ausgesendeten optischen Signals einer Wellenlänge entsprechend dem sichtbaren Bereich des Lichts anzuzeigen. Dabei können beispielsweise verschiedene Informationen in unterschiedlichen Farben angezeigt werden. Dabei wird die Farbe grün oftmals zum Anzeigen des Betriebszustandes genutzt, gelb zum Anzeigen von Schaltzuständen und rot zum Anzeigen einer Störung und/oder Fehlfunktion.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Übertragung der zumindest einen Feldgerätinformation mittels einer Modulation. Dem optischen Signal des optischen Anzeigeelements des Feldgeräts wird die zumindest eine Feldgeräteinformation mittels der Feldgerät-Elektronik aufmoduliert. Die Modul-Elektronikeinheit ist dann ferner in der Lage, aus dem zumindest einen korrespondierenden ersten elektrischen Signal die zumindest eine Information zu extrahieren, und dieses Signal zu demodulieren. Es versteht sich von selbst, dass auch andere optische Übertragungsverfahren angewendet werden können. In der DE1020121 12160A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur nichtvisuellen Datenübertragung mittels eines Feldgeräts mit zumindest einem
Anzeigeelement beschrieben. Das Anzeigeelement kann dazu ausgestaltet sein, zumindest eine Feldgeräteinformation visuell darzustellen. Zur Datenübertragung wird vorzugsweise zeitgleich das nicht-visuelle optische Signal übertragen. Hierzu müsste allerdings das Feldgerät mit einem Anzeigeelement ausgestattet sein, welches zur nichtvisuellen Datenübertragung ausgestaltet ist, was tendenziell eher selten vorkommt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Zusatzmodul lösbar innerhalb der Feldgerät-Elektronik befestigt, und insbesondere oberhalb der optischen Anzeigeeinheit aufgesteckt. Das Zusatzmodul wird also innerhalb eines Gehäuses der
Feldgerätelektronik angeordnet. Bevorzugt wird es jedoch so angeordnet, dass etwaige bestehende Sicherheitsanforderung bezüglich den Schutzvorschriften zum Einsatz in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre bestehen bleiben. Eine derartige Anordnung ist dann besonders kompakt.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Feldgerät-Elektronik ein Fenster aufweist, wobei die Anzeige-Übertragungseinheit dem Fenster zugewandt angeordnet ist. Insbesondere im Falle, dass die Anzeige-Übertragungseinheit ein Display, oder eine LED aufweist, ist dies notwendig, um die zumindest eine Feldgerätinformation mittels der Anzeige- /Übertragungseinheit anzuzeigen.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Feldgerät-Elektronik ein Feldgerät-Gehäuse aufweist, welches den Einsatz des Feldgeräts in einer explosionsgefährdeten Umgebung ermöglicht.
Wie bereits erwähnt, weist die optische Anzeigeeinheit in einer bevorzugten
Ausgestaltung zumindest ein lichtemittierendes optisches Anzeigeelement, insbesondere eine LED zum Anzeigen von zumindest einem Lichtsignal, insbesondere eines
Farbsignals, auf. Dabei ist es von Vorteil, wenn die optische Anzeigeeinheit zumindest einen Schaltzustand und/oder einen Betriebszustand und/oder eine Störung und/oder Fehlfunktion des Feldgeräts mittels des Lichtsignals, insbesondere des Farbsignals, anzeigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Feldgerät eine Feldgerät- Empfangseinheit, insbesondere einem weiteren Photodetektor, zum Empfangen des zumindest einen zweiten optischen Signals vom Zusatzmodul auf. Diese Maßnahme ist beispielsweise notwendig, um eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem
Feldgerät und dem Zusatzmodul zu ermöglichen.
Die Erfindung sowie einige vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand der Figuren Fig. 1 bis Fig. 5 näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Skizze eines Füllstandsmessgeräts gemäß Stand der Technik umfassend ein optisches Anzeigeelement,
Fig.2 eine schematische Skizze eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls,
Fig. 3 die Anordnung eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls innerhalb eines Feldgeräts Fig. 4 ein typisches Sendesignal, welches mittels eines geeigneten Protokolls innerhalb der Modul-Elektronikeinheit ausgewertet wird,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Empfangseinheit in Form eines Photodetektors, und Fig. 6 die Anordnung eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls innerhalb eines
Feldgeräts, geeignet zur bidirektionalen Kommunikation.
In Fig. 1 ist eine schematische Skizze eines Feldgeräts 1 gezeigt. Dabei handelt es sich beispielhaft um ein vibronisches Füllstandsmessgerät, auch Grenzstandschalter. Die Sensoreinheit 2 umfasst eine mechanisch schwingfähige Einheit 3 in Form einer
Schwinggabel. Es kann sich bei einem gattungsgemäßen Feldgerät bei der
schwingfähigen Einheit jedoch genauso um einen Einstab oder auch eine Membran handeln. Über ein Halsrohr 3a ist die Sensoreinheit 2 mit einer in einem gekapselten Feldgerät-Gehäuse 5 angeordneten Feldgerät-Elektronik 4 elektrisch verbunden. Die Messwert-Verarbeitung und Steuerung des Feldgeräts 1 wird von einer zentralen Steuereinheit 6 übernommen. Diese steuert auch mittels eines zweiten elektrischen Signals 8 eine optische Anzeigeeinheit 9, innerhalb welchem drei lichtemittierende optische Anzeigeelemente 9a in Form von LEDs angeordnet sind. Ferner weist die Feldgerät-Elektronik 4 im hier gezeigten Beispiel eine Ausgabeeinheit 7 auf, welche beispielsweise zur Parametrierung des Feldgeräts 1 verwendet werden kann. Die Ausgabeeinheit ist jedoch eine optionale Komponente.
Zum Einsatz eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls 10 ist es erforderlich, dass das jeweilige Feldgerät 1 über eine optische Anzeigeeinheit 9 verfügt und, dass die Feldgerät- Elektronik 4 zur Steuerung dieser optischen Anzeigeeinheit 9 ausgelegt ist. Sie sollte beispielsweise für eine Ausgestaltung der Erfindung dazu in der Lage sein, der optischen Anzeigeeinheit 9 zumindest eine Feldgeräteinformation aufzumodulieren. Fig. 2 zeigt eine schematische Skizze eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls 10. Ein erstes optisches Signal 12 trifft auf eine Empfangseinheit 13 des Zusatzmoduls, welche beispielsweise durch einen Photodetektor gegeben sein kann. Die Empfangseinheit 13 zusammen mit einer Modul-Elektronikeinheit 15 und einer Anzeige-/Übertragungseinheit 17 in einem Gehäuse angeordnet. Das zumindest eine erste optische Signal 12 wird mittels der Empfangseinheit 13 in zumindest ein erstes elektrisches Signal 14
umgewandelt und an die zumindest eine Recheneinheit 16 der Modul-Elektronikeinheit 15 weitergeleitet. Dort wird das zumindest eine erste elektrische Signal ausgewertet, die zumindest eine Feldgeräteinformation extrahiert, und an die Anzeige- /Übertragungseinheit übergeben. Die Anzeige-/Übertragungseinheit 17 kann je nach Ausgestaltung die zumindest eine Feldgeräteinformation anzeigen oder an eine externe Einheit übertragen 18.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass das Zusatzmodul 10 in eine bestehende Feldgerät-Elektronik 4 integriert werden kann, wie in Fig. 3 gezeigt. Es versteht sich von selbst, dass die Gehäuseabmessungen des Feldgerät-Gehäuses 5 dann entsprechend angepasst sein müssen. Ferner ist es zweckdienlich, den Deckel 19 des Feldgerät-Gehäuses 5 lichtdurchlässig, also insbesondere ein Fenster beinhaltend, zu gestalten. Dieses Fenster sollte jeweils derart ausgelegt sein, dass es für die
Wellenlänge des zumindest einen ersten optischen Signals 12 und gegebenenfalls ebenfalls für diejenige des zumindest einen zweiten optischen Signals 35 (s. Fig. 6) durchlässig ist.
Die Sensoreinheit 2 des Feldgeräts 1 übermittelt ein einen Messwert repräsentierendes Signal an die Feldgerät-Elektronik 4, welche in einem ersten Schritt eine
Messwertauswertung 20 vornimmt. Oftmals wird der ermittelte Messwert mittels einer Einheit zur Messwertbewertung 21 bewertet, um beispielsweise zu ermitteln, wie eine Regelung des Sendesignals mittels einer Schalteinheit zur Steuerung des Messgeräts 23 vorzunehmen ist. Darüber hinaus kommuniziert die Feldgerät-Elektronik 4 mit einer optischen Anzeigeeinheit 8, um zumindest eine Feldgeräteinformation mittels zumindest eines optischen Anzeigeelements anzuzeigen. Erfindungsgemäß wird entweder lediglich die ohnehin mittels des optischen Anzeigeelements 9 angezeigte Information angezeigt. Oder dem optischen Anzeigeelement wird zumindest eine weitere Feldgerätinformation aufgeprägt, welche in dem zumindest einen ersten optischen Signal 12 der optischen Anzeigeeinheit 9 des Feldgeräts enthalten ist. Das zumindest eine erste optische Signal 12 wird dann von dem oberhalb der Feldgerät-Elektronik 4 , aber innerhalb des Feldgerät- Gehäuses 5, angeordneten Zusatzmodul 10 empfangen und wie in Fig. 2 erläutert, weiterverarbeitet. In Fig. 4 ist beispielhaft ein Sendeframe zur Übermittlung der zumindest einen
Geräteinformation 24 dargestellt. Auf ein Startbit 25 folgt eine Kennung 26 und optional (gestrichelt umrandete Kästchen) die Angabe eines Kommandos und der Länge.
Anschließend erfolgt die Übertragung der jeweiligen Daten 29, also der entsprechenden Feldgerät-Information.
Die Empfangseinheit 13 des Zusatzmoduls 10 kann beispielsweise einen Photodetektor 30 umfassen. In Fig. 5 ist beispielhaft ein Blockschaltbild einer möglichen
Empfangseinheit 13 in Form eines Photodetektors dargestellt. Bei der Wahl des
Photodetektors sollte auf die Lichtstärke des optischen Anzeigeelements 9a des
Feldgeräts, beispielsweise einer LED, auf die Geschwindigkeit der Kommunikation zwischen Zusatzmodul 10 und Feldgerät 1 , und auch auf den Abstand zwischen der Empfangseinheit 12 und dem optischen Anzeigeelement 9a geachtet werden. Das zumindest eine erste optische Signal 12 trifft auf einen Photodetektor 30. Bevor es an die Modulelektronikeinheit 15 weitergeleitet wird, wird das detektierte zumindest eine optische Signal 12, welches mittels des Photodetektors 30 in zumindest ein erstes elektrisches Signal umgewandelt wird, mittels eines Verstärkers 31 verstärkt und durchläuft ferner einen Komparator 32.
Als Photodetektor 30 eignen sich beispielsweise Phototransistoren oder Photodioden, welche für die Wellenlänge des zumindest einen ersten optischen Signals empfindlich sind. Dabei können der Verstärker 31 und der Komparator 32 entweder einzeln integriert und abgestimmt werden, aber auch kombinierte Varianten, bei welchen beide Bauteile bereits aufeinander optimiert sind, sind denkbar, wie durch das gestrichelt umrandete Kästchen angedeutet.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist Gegenstand von Fig. 6. Wie in Fig. 3 ist eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Zusatzmoduls 10 innerhalb eines Feldgeräts 1 gezeigt. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Fig.3 eignet sich die in Fig. 6 gezeigte Variante jedoch zur bidirektionalen Kommunikation zwischen dem
Feldgerät 1 und dem Zusatzmodul 10. Auf bereits erläuterte Bezugszeichen wird im Folgenden nicht erneut eingegangen. Die Unterschiede bestehen zum einen in der Integration einer optischen Feldgerät-Empfangseinheit 33. Diese kann beispielsweise genau wie die Empfangseinheit 13 des Zusatzmoduls 10 einen Photoempfänger beinhalten. Außerdem muss in diesem Falle das Zusatzmodul 10 eine optische Sendeeinheit 34 aufweisen, mittels welchem zumindest ein zweites optisches Signal 35, enthaltend zumindest eine Information beispielsweise einen Satz an Feldgerätparametern oder ähnlichem, enthält. Somit könnte das Feldgerät 1 beispielsweise auch über das Zusatzmodul 10 parametriert werden. Es versteht sich von selbst, dass im Falle einer bidirektionalen Kommunikation wobei die zentrale Steuereinheit 6 des Feldgeräts 1 ebenfalls dazu ausgestaltet ist, ein Protokoll, insbesondere ein IrDA- oder UART- codiertes Protokoll, auszuführen, um die zumindest eine Information aus dem zumindest einen zweiten optischen Signal 35 des Feldgeräts 1 zu extrahieren.
Bezugszeichenliste Feldgerät mit Anzeigeeinheit gemäß Stand der Technik Sensoreinheit
Mechanisch schwingfähige Einheit
a Halsrohr
Elektronikeinheit
Feldgerät-Gehäuse
Steuereinheit der Elektronikeinheit
Ausgabeeinheit
Zweites elektrisches Signal
Anzeigeeinheit
a Anzeigeelement in Form eine LED
0 Zusatzmodul
1 Modulgehäuse
2 Erstes optisches Signal
3 Empfangseinheit
4 Erstes elektrisches Signal
5 Modul-Elektronikeinheit
6 Recheneinheit des Zusatzmoduls
7 Anzeige-/Übertragungseinheit
8 Anzeige oder Übertragung der zumindest einen Geräteinformation9 Deckel der Feldgerät-Elektronik, insb. durchsichtiger Deckel0 Messwertermittlung
1 Messwertbewertung
2 Schalteinheit zur Steuerung des Messgeräts
3 Schalteinheit zur Steuerung der Anzeigeeinheit
4 Sendeframe zur Übermittlung der zumindest einen Geräteinformation5 Startbit
6 Kennung
7 Kommando
8 Länge
9 Daten
0 Photoempfänger
1 Verstärker
2 Komparator
3 Optische Feldgerät-Empfangseinheit
4 Optische Sendeeinheit des Zusatzmoduls Zweites optisches Signal

Claims

Patentansprüche
Zusatzmodul (10) für ein Feldgerät (1 ) der Prozess- und/oder
Automatisierungstechnik, zumindest umfassend ein Modul-Gehäuse (11 ) und zumindest teilweise innerhalb des Modul-Gehäuses (1 1 ) angeordnet eine optische Empfangseinheit (13), eine Modul-Elektronikeinheit (15), und eine Anzeige-/Übertragungseinheit (17),
wobei die optische Empfangseinheit (13) zum drahtlosen Empfangen von zumindest einem ersten optischen Signal (12) von dem Feldgerät (1 ), und zur Umwandlung des zumindest einen ersten optischen Signals (12) in zumindest ein erstes elektrisches Signal (14) ausgestaltet ist,
wobei die Modul-Elektronikeinheit (15) elektrisch mit der Empfangseinheit (13) und mit der Anzeige-/Übertragungseinheit (17) verbunden ist,
wobei die Modul-Elektronikeinheit (15) dazu ausgestaltet ist, aus dem zumindest einen ersten elektrischen Signal (14) zumindest eine
Feldgeräteinformation zu extrahieren und an die Anzeige-/Übertragungseinheit (17) zu übergeben, und
wobei die Anzeige-/Übertragungseinheit (17) dazu ausgestaltet ist, die zumindest eine Information anzuzeigen und/oder an zumindest eine externe Einheit zu übertragen (18).
Zusatzmodul nach Anspruch 1 ,
wobei das Modul-Gehäuse (1 1 ) eine Steckverbindungseinheit aufweist, mittels welcher das Zusatzmodul (10) am oder im Feldgerät (1 ) lösbar befestigt ist.
Zusatzmodul nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Empfangseinheit (13) einen Photodetektor (30) aufweist, welcher dazu ausgestaltet ist das zumindest eine erste optische Signal (12) von dem Feldgerät (1 ) zu empfangen und in das zumindest eine erste elektrische Signal (14) umzuwandeln.
4. Zusatzmodul nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Anzeige-/Übertragungseinheit (17) eine LED, eine RGB-LED, oder ein Display aufweist.
5. Zusatzmodul nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Anzeige-/Übertragungseinheit (17) eine Bluetooth- oder
Funkschnittstelle aufweist. 6. Zusatzmodul nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Modul-Elektronikeinheit (15) zumindest eine Recheneinheit (16) umfasst.
Zusatzmodul nach Anspruch 6,
wobei die zumindest eine Recheneinheit (16) dazu ausgestaltet ist, ein Protokoll, insbesondere ein IrDA- oder UART-codiertes Protokoll, auszuführen, um die zumindest eine Information aus dem zumindest einen ersten optischen Signal (12) des Feldgeräts (1 ) zu extrahieren.
Zusatzmodul nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
welches zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Feldgerät (1 ) ausgestaltet ist.
9. Zusatzmodul nach Anspruch 8,
mit einer optischen Sendeeinheit (34) zum Senden zumindest eines zweiten optischen Signals (35) an das Feldgerät (1 ).
10. Feldgerät (1 ) der Prozess- und/oder Automatisierungstechnik, umfassend
zumindest ein Sensormodul (2) und eine Feldgerät-Elektronik (4) mit einer optischen Anzeigeeinheit (9), und mit einem Zusatzmodul (19) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Feldgerät-Elektronik (4) dazu ausgestaltet ist, die optische
Anzeigeeinheit (9) mit zumindest einem zweiten elektrischen Signal (8) zu beaufschlagen, welches zumindest eine zweite elektrische Signal (8) die zumindest eine Feldgeräteinformation enthält,
wobei die optische Anzeigeeinheit (9) dazu ausgestaltet ist, ein die zumindest eine Feldgeräteinformation enthaltendes erstes optisches Signal (12)
auszusenden (12), und wobei das Zusatzmodul (10) derart angeordnet ist, dass die Empfangseinheit (13) der optischen Anzeigeeinheit (9) zugewandt ist.
1 1. Feldgerät nach Anspruch 10,
wobei die Übertragung der zumindest einen Feldgerätinformation mittels einer Modulation erfolgt.
12. Feldgerät nach Anspruch 10 oder 1 1 ,
wobei das Zusatzmodul (10) lösbar innerhalb der Feldgerät-Elektronik (4) befestigt, insbesondere oberhalb der optischen Anzeigeeinheit (9) aufgesteckt, ist.
13. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 10-12, wobei die Feldgerät-Elektronik (4) ein Fenster (19) aufweist, und wobei die Anzeige-Übertragungseinheit (17) dem Fenster (19) zugewandt angeordnet ist.
14. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 10-13,
wobei die Feldgerät-Elektronik (4) ein Feldgerät-Gehäuse (5) aufweist, welches den Einsatz des Feldgeräts (1 ) in einer explosionsgefährdeten Umgebung ermöglicht.
15. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 10-14,
wobei die optische Anzeigeeinheit (9) zumindest ein lichtemittierendes optisches
Anzeigeelement (9a), insbesondere eine LED zum Anzeigen von zumindest einem Lichtsignal, insbesondere eines Farbsignals, aufweist.
16. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 10-14,
wobei die optische Anzeigeeinheit (9) zumindest einen Schaltzustand und/oder einen Betriebszustand und/oder eine Störung und/oder Fehlfunktion des
Feldgeräts (1 ) mittels des Lichtsignals, insbesondere des Farbsignals, anzeigt.
17. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 10-14,
mit einer optischen Feldgerät-Empfangseinheit (33), insbesondere einem weiteren
Photodetektor (30) zum Empfangen des zumindest einen zweiten optischen Signals (25) vom Zusatzmodul (10).
PCT/EP2015/075540 2014-12-11 2015-11-03 Zusatzmodul für ein feldgerät der prozess- und/oder automatisierungstechnik WO2016091480A1 (de)

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