WO2023285191A1 - Sensorsystem - Google Patents

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WO2023285191A1
WO2023285191A1 PCT/EP2022/068452 EP2022068452W WO2023285191A1 WO 2023285191 A1 WO2023285191 A1 WO 2023285191A1 EP 2022068452 W EP2022068452 W EP 2022068452W WO 2023285191 A1 WO2023285191 A1 WO 2023285191A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection
plug
contacts
housing
sensor system
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/068452
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Voigt
Walter Rombach
Steffen Ziegler
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Flowtec Ag filed Critical Endress+Hauser Flowtec Ag
Publication of WO2023285191A1 publication Critical patent/WO2023285191A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/30—Supports specially adapted for an instrument; Supports specially adapted for a set of instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6658—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit on printed circuit board

Definitions

  • the invention relates to a sensor system.
  • a sensor system includes at least one field device.
  • a field device is a technical device in the field of automation technology that is directly related to a production process.
  • field refers to the area outside of control cabinets or control rooms.
  • Field devices in automation technology are often used in industrial plants.
  • field devices are often used that are used to record and/or influence process variables.
  • Measuring devices such as filling level measuring devices, flow measuring devices, pressure and temperature measuring devices, pH measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which record the corresponding process variables filling level, flow rate, pressure, temperature, pH value or conductivity, are used to record process variables.
  • actuators such as valves or pumps are used, which are used, for example, to change the flow of a liquid in a pipeline or the fill level of a medium in a container.
  • actuators such as valves or pumps
  • a large number of such field devices are offered and sold by the Endress+Hauser group of companies. Field devices can therefore be both actuators (actuators, valves, etc.) and sensors, but also transmitters in factory and process automation.
  • a field device is usually connected to a control system via a bus system. This can be used to control and parameterize the field device.
  • the field device not only to be controlled via the control system, but also directly on site at the field device by appropriate personnel.
  • Wireless communication methods are available here, for example via a smart device or corresponding communication devices via Bluetooth.
  • An integrated radio module with a defined antenna constellation in the field device is required for communication with field devices via Bluetooth. To such Selling field devices requires different radio approvals in different countries.
  • the object of the invention is to provide wireless communication for a field device that does not have to be expensively certified and at the same time keeps the wiring complexity and number of interfaces low.
  • a sensor system comprising a field device that is designed to record at least one measured variable of a measuring medium, the field device comprising a first housing, a data processing unit that is arranged in the first housing, and a first plug-in connection with a first electrical Interface, wherein the first plug connection is arranged on the first housing, and wherein the first electrical interface is connected to the data processing unit; and a stick comprising a second housing, a radio module, in particular a Bluetooth chip, which is arranged in the second housing, a second plug-in connection with a second electrical interface, the second plug-in connection being designed to complement the first plug-in connection, the second plug-in connection being connected to the second Housing is arranged, wherein the second electrical interface comprises at least a first number of contacts and a second number of contacts, wherein the first number of contacts is connected to the radio module, and wherein the second number of contacts with is connected to an output of the stick, in particular is channeled through the stick starting from the second electrical interface.
  • the transmission/reception performance of the radio module is better than with an integrated solution, since the antenna no longer has to be installed inside the housing, which is often made of metal.
  • the radio module can be used for both existing and newly developed devices. There is the possibility of retrofitting.
  • the second number of contacts can be assigned flexibly.
  • first and second plug-in connection are designed as a USB plug-in connection, in particular as a USBC plug-in connection.
  • first plug-in connection has an external thread and the second plug-in connection has a corresponding internal thread, or vice versa.
  • first plug-in connection and the second plug-in connection comprise a corresponding bayonet connection.
  • the second housing is designed as a housing with protection class IP68.
  • the field device includes one or more sensory units, the sensory unit being designed to record the at least one measured variable of the measured medium.
  • the field device includes at least one additional plug-in connection, which is designed to connect a sensor to it, the sensor including a sensory unit, the sensory unit being designed to record the at least one measured variable of the measured medium.
  • the data processing unit includes firmware for controlling the radio module.
  • One embodiment provides that four contacts connect the second electrical interface to the radio module as the first number of contacts, and eight contacts connect the second electrical interface to the output as the second number of contacts, in particular eight contacts are routed through the stick.
  • the second number of contacts at the output of the stick can be connected to a fieldbus, in particular to FIART, PROFIBUS PA or FOUNDATION fieldbus, a 4...20 mA connection or a proprietary connection.
  • Fig. 3 shows the stick.
  • Fig. 4 shows the stick in cross section.
  • 5a/b show a sensor system in an example.
  • the claimed sensor system in its entirety has the reference number 100 and is shown symbolically in FIG. 1a/b and in an overview in FIG. 2a/b.
  • the sensor system 100 includes a field device 1.
  • the field device 1 includes a first housing 8, a data processing unit 2, which is arranged in the first housing 8, and a first plug connection 3 with a first electrical interface 4.
  • the first plug connection 3 is on the first housing 8 arranged, i.e. is part of it.
  • the housing 8 is made of stainless steel, for example.
  • the first electrical interface 4 is connected to the data processing unit 2 .
  • the first electrical interface forwards a certain number of contacts (wires, poles), for example twelve or twenty-four.
  • the plug connection 3 is designed as a USB, in particular as a USB-C interface.
  • a display unit 10, for example with a touch screen, is integrated into the housing 8 to display one or more parameters, for example the most important measurement parameter or parameters, for example the flow rate. Parameters of the field device 1 can also be set via the display unit 10 .
  • the display unit 10 can also be arranged separately. Although the display unit 10 is only visible in FIG. 5b, this can nevertheless also be
  • the field device 1 can be designed directly as a sensor 1a, see FIG. 1a.
  • a sensor 1a is, for example, a flow sensor based on the principles of Coriolis, magnetic induction, vortex or ultrasound.
  • Other possible sensors are sensors for measuring the filling level according to the principles of guided and free-radiating radar and ultrasound, also for detecting a limit level, in which case capacitive methods can also be used to detect the limit level.
  • the sensor comprises one or more sensory units 5 for detecting the corresponding measured variable.
  • the sensory unit 5 is in contact with the measurement medium.
  • the field device 1 can also be designed as a measuring transducer (transmitter)
  • the field device 1 then comprises at least one additional plug-in connection 7, which is designed so that a sensor 1a is connected to it, for example via a cable 6, with the sensor 1a being a sensory unit 5 includes, which is designed to detect the at least one measured variable of the medium to be measured.
  • the sensor system 100 includes a stick 11.
  • This includes a second housing 18, a radio module 12, which is arranged in the second housing 18 and a second plug connection 13 with a second electrical interface 14, the second plug connection 13 being designed to complement the first plug connection 3 .
  • the plug-in connection 13 is designed as a USB, in particular as a USB-C interface.
  • the second plug connection 13 is arranged on the second housing 18 .
  • the housing 18 satisfies the IP68 standard.
  • the housing 18 is drawn transparent in Fig. 2a/b, which represents an embodiment with an appropriate choice of material. 3 shows an embodiment with a non-transparent housing.
  • the stick 11 is mechanically connected to the field device 1 via the two plug connections 3 , 13 and electrically connected via the electrical interfaces 4 , 14 . In Fig. 1a/b and Fig. 2a the stick is not yet inserted.
  • Fig. 2b shows the plugged-in state.
  • the radio module 12 is configured as a Bluetooth chip, for example.
  • Bluetooth chip 12 is also used in the following.
  • another radio technology can also be used as the radio module 12, such as WLAN (from the IEEE 802.11 family), ZigBee, ANT, ANT+, Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), GSM, GPRS, EDGE, LTE, 5G or others wireless standards.
  • WLAN from the IEEE 802.11 family
  • ZigBee from the IEEE 802.11 family
  • ZigBee ZigBee
  • ANT ANT
  • ANT+ Long Range Wide Area Network
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS Global System for Mobile communications
  • EDGE Long Range Wide Area Network
  • LTE Long Range Wide Area Network
  • 5G 5G or others wireless standards.
  • a combination of several radio standards on one module is also possible, such as ZigBee and Bluetooth.
  • the data processing unit 2 is electrically connected to the Bluetooth chip 12 via the electrical interfaces 4, 14 via a first number of contacts 16 (see below).
  • the data processing unit 2 includes a memory with firmware for controlling the Bluetooth chip 12.
  • the stick 11 can be operated in plug and play mode, ie the stick 11 is ready to start immediately after plugging it in. If, for example, a smart device, smartphone, tablet, notebook, phablet or the like is connected to the stick 11 and thus to the field device 1 via Bluetooth, data can be exchanged via it. Possible data in question are measurement data, calibration data, configuration data, parameters of the field device 11, information about the operating status and others.
  • the Bluetooth chip 12 is at least Bluetooth 4.0 capable, particularly with the Bluetooth Low Energy protocol stack.
  • the stick 11 has an internal thread 19, and the field device 1 has a corresponding external thread 9. As a result, the stick 11 can be firmly connected to the field device 1 in a detachable manner.
  • the plug connections 3, 13 include, in particular alternatively, in one embodiment, a bayonet lock, see Fig. 2a/b, with corresponding parts.
  • the second electrical interface 14 includes at least a first number of contacts 16 and a second number of contacts 17 or forwards them.
  • the first number of contacts 16 are connected to the Bluetooth chip 12 . This is shown symbolically in FIG. 1a/b.
  • Fig. 4 shows the stick 11 in cross section.
  • the first number 16 is drawn in as a dashed line.
  • the first number 16 of contacts can include four contacts, for example.
  • the second number of contacts 17 is connected from the interface 14 to an output 15 of the stick 11 . This is shown symbolically in FIG. 1a/b. Fig. 4 shows the stick 11 in cross section. The second number 17 is drawn in with semicolons. The second number 17 is therefore channeled through the stick 11 from the second electrical interface 14 .
  • the second number 17 of contacts can include eight contacts, for example.
  • the housing 18 has a cylindrical structure, for example.
  • the output 15 is arranged opposite the plug-in connection 13, ie approximately opposite each other on the end face.
  • Fig. 3 shows the stick 11 with the connector 13 and the interface 14 on one side and the output 15 on the other side.
  • the output 15 with the second number of contacts 17 can be delivered "empty". The user can then connect to the output the connector appropriate for his particular application. Depending on the protocol, the plug can be selected accordingly. If necessary, the plug or individual wires/contacts are soldered, glued or contacted in some other way to the output 15 with the corresponding contacts 17 .
  • the output 15 can, for example also include an internal thread, as shown in Figure 4, for attaching a mating connector or cable thereto.
  • the output 15 can be connected to a fieldbus via the second number of contacts 17, for example to HART, PROFIBUS PA or FOUNDATION fieldbus, a 4...20 mA connection or a proprietary connection.
  • Fig. 5a/b show an example.
  • Fig. 5a shows a section of field device 1 with a stick 11 in cross section
  • Fig. 5b shows field device 1 with a stick 11 inserted as sensor system 100.
  • the sensor system 100 includes the field device 1 and a stick 11a, which are plugged into one another by means of the plug connections 3, 13, preferably via USB, in particular via USB-C, as illustrated above.
  • the stick 11a includes a radio module 12, such as a Bluetooth chip 12. This can be used to establish wireless communication with a smart device (see above).
  • the stick 11a has no output 15.
  • the field device includes a second interface. This is of the “first plug-in connection” type and is identified by the reference number 3a.
  • This field device 1 thus includes the plug connection 3 and 3a.
  • a circular connector 30, for example, is connected to the connector 3a, which includes a connector 13a that corresponds to the connector 3a.
  • the plug connections 3a, 13a connect the plug connector 30 and the field device 1 mechanically and electrically.
  • the connector 30 can be configured angled.
  • the connectors 3a, 13a include multiple poles (contacts) and are used for power supply and data exchange.
  • the connecting line 20 can be connected to a control system, for example via one of the bus systems described above. reference list

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Abstract

Die Erfindung offenbart ein Sensorsystem (100), umfassend ein Feldgerät (1), das dazu ausgestaltet ist, zumindest eine Messgröße eines Messmediums zu erfassen, das Feldgerät (1) umfassend ein erstes Gehäuse (8), eine Datenverarbeitungseinheit (2), die im ersten Gehäuse (8) angeordnet ist, und eine erste Steckverbindung (3) mit einer ersten elektrischen Schnittstelle (4), wobei die erste Steckverbindung (3) am ersten Gehäuse (8) angeordnet ist, und wobei die erste elektrische Schnittstelle (3) mit der Datenverarbeitungseinheit (2) verbunden ist; und ein Stick (11), umfassend ein zweites Gehäuse (18), ein Funkmodul (12), insbesondere einen Bluetooth-Chip, das im zweiten Gehäuse (18) angeordnet ist eine zweite Steckverbindung (13) mit einer zweiten elektrischen Schnittstelle (14), wobei die zweite Steckverbindung (13) komplementär zur ersten Steckverbindung (3) ausgestaltet ist, wobei die zweite Steckverbindung (13) am zweiten Gehäuse (18) angeordnet ist, wobei die zweite elektrische Schnittstelle (14) zumindest eine erste Anzahl an Kontakten (16) und eine zweite Anzahl an Kontakten (17) umfasst, wobei die erste Anzahl an Kontakten (16) mit dem Funkmodul (12) verbunden ist, und wobei die zweite Anzahl an Kontakten (17) mit einem Ausgang (15) des Sticks (11) verbunden ist, insbesondere ausgehend von der zweiten elektrischen Schnittstelle (14) durch den Stick (11) geschleust wird.

Description

Sensorsystem
Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem. Ein solches Sensorsystem umfasst zumindest ein Feldgerät.
Ein Feldgerät ist eine technische Einrichtung im Bereich der Automatisierungstechnik, die mit einem Produktionsprozess in direkter Beziehung steht. „Feld“ bezeichnet in der Automatisierungstechnik den Bereich außerhalb von Schaltschränken bzw. Leitwarten. Feldgeräte der Automatisierungstechnik werden in industriellen Anlagen vielfach eingesetzt. Es werden zum Beispiel in der Prozessautomatisierungstechnik vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Messgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen.
Zur Beeinflussung der Prozessgrößen werden Aktoren, wie Ventile oder Pumpen, verwendet, über die z.B. der Durchfluss einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung oder der Füllstand eines Mediums in einem Behälter geändert wird. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firmengruppe Endress+Hauser angeboten und vertrieben. Feldgeräte können somit sowohl Aktoren (Stellglieder, Ventile etc.) und Sensoren, aber auch Messumformer in der Fabrik- und Prozessautomation sein.
Ein Feldgerät ist in der Regel über ein Bussystem mit einem Leitsystem verbunden. Darüber kann das Feldgerät gesteuert und parametriert werden.
Es besteht der Wunsch, dass das Feldgerät nicht nur über das Leitsystem gesteuert wird, sondern direkt vor Ort am Feldgerät von entsprechendem Personal. Hierbei bieten sich drahtlose Kommunikationsmethoden an, beispielsweise über Smart Device oder entsprechende Kommunikationsgeräte über Bluetooth.
Zur Kommunikation mit Feldgeräten über Bluetooth ist ein integriertes Funkmodul mit definierter Antennenkonstellation im Feldgerät notwendig. Um derartige Feldgeräte zu vertreiben, bedarf es in unterschiedlichen Ländern unterschiedliche Funkzulassungen.
Folgende Fälle werden bei der Zulassung unterschieden: es gibt die Möglichkeit eines Feldgeräts mit zertifizierten Funkmodul und Antennenkonstellation oder Feldgeräte mit noch nicht zertifiziertem Funkmodul und Antennenkonstellation. Diese beiden Fälle erfordern grundsätzlich für jedes eigenständiges Gerät eine eigene Zulassung. Bei Durchflussmessern mit unterschiedlichen Nennweiten ist für jede Nennweite eine Zertifizierung notwendig und damit würden sich die Zulassungskosten sehr hoch belaufen. Eine Rentabilität des Gesamtprodukts wäre in Frage gestellt.
Zwar gibt es auch externe Bluetooth-Dongles, allerdings gibt es bei Feldgeräten meiste keine entsprechende Schnittstelle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drahtloskommunikation für ein Feldgerät bereit zu stellen, die nicht aufwändig zertifiziert werden muss und gleichzeitig den Verdrahtungsaufwand und Anzahl an Schnittstellen geringhält.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Sensorsystem, umfassend ein Feldgerät, das dazu ausgestaltet ist, zumindest eine Messgröße eines Messmediums zu erfassen, das Feldgerät umfassend ein erstes Gehäuse, eine Datenverarbeitungseinheit, die im ersten Gehäuse angeordnet ist, und eine erste Steckverbindung mit einer ersten elektrischen Schnittstelle, wobei die erste Steckverbindung am ersten Gehäuse angeordnet ist, und wobei die erste elektrische Schnittstelle mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden ist; und ein Stick, umfassend ein zweites Gehäuse, ein Funkmodul, insbesondere einen Bluetooth-Chip, das im zweiten Gehäuse angeordnet ist eine zweite Steckverbindung mit einer zweiten elektrischen Schnittstelle, wobei die zweite Steckverbindung komplementär zur ersten Steckverbindung ausgestaltet ist, wobei die zweite Steckverbindung am zweiten Gehäuse angeordnet ist, wobei die zweite elektrische Schnittstelle zumindest eine erste Anzahl an Kontakten und eine zweite Anzahl an Kontakten umfasst, wobei die erste Anzahl an Kontakten mit dem Funkmodul verbunden ist, und wobei die zweite Anzahl an Kontakten mit einem Ausgang des Sticks verbunden ist, insbesondere ausgehend von der zweiten elektrischen Schnittstelle durch den Stick geschleust wird.
Dadurch ergibt sich eine Kostenersparnis durch einmalige Funkzulassung, anstatt unterschiedlichen Zulassungen für jede Ausgestaltung des Feldgeräts. Im Falle eines Durchflussmessgeräts ist somit nur eine Zulassung für alle Messgeräte notwendig, statt für jede Nennweite eine separate Zulassung. Der Stick kann als Gleichteil für alle Messgeräte verwendet werden.
Bei einer externen Anbringung des Funkmoduls ergibt sich im Vergleich mit einer integrierten Lösung eine bessere Sende/Empfangsleistung des Funkmoduls, da die Antenne nicht mehr innerhalb des oft metallischen Gehäuses verbaut werden muss.
Das Funkmodul kann sowohl für bestehende als auch für neuentwickelte Geräte verwendet werden. Es ergibt sich die Möglichkeit der Nachrüstbarkeit.
Die zweite Anzahl an Kontakten kann flexibel belegt werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste und zweite Steckverbindung als USB- Steckverbindung ausgestaltet sind, insbesondere als USBC Steckverbindung.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Steckverbindung ein Außengewinde und die zweite Steckverbindung ein korrespondierendes Innengewinde umfasst, oder umgekehrt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Steckverbindung und die zweite Steckverbindung eine korrespondierende Bajonett-Verbindung umfassen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Gehäuse als Gehäuse nach der Schutzart IP68 ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Feldgerät eine oder mehrere sensorische Einheiten umfasst, wobei die sensorische Einheit zur Erfassung der zumindest einer Messgröße des Messmediums ausgestaltet ist. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Feldgerät zumindest eine weitere Steckverbindung umfasst, die dazu ausgestaltet ist, dass daran ein Sensor angeschlossen wird, wobei der Sensor eine sensorische Einheit umfasst, wobei die sensorische Einheit zur Erfassung der zumindest einer Messgröße des Messmediums ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Datenverarbeitungseinheit Firmware zur Steuerung des Funkmoduls umfasst.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass als erste Anzahl an Kontakten vier Kontakte die zweite elektrische Schnittstelle mit dem Funkmodul verbinden, und wobei als zweite Anzahl an Kontakten acht Kontakte die zweite elektrische Schnittstelle mit dem Ausgang verbinden, insbesondere werden acht Kontakte durch den Stick geschleust.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite Anzahl an Kontakten am Ausgang des Sticks mit einem Feldbus verbindbar ist, insbesondere mit FIART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus, einer 4...20 mA Verbindung oder einer proprietären Verbindung.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
Fig. 1a/b zeigen je eine prinzipielle Übersicht des Sensorsystems.
Fig. 2a/b zeigen das beanspruchte Sensorsystem.
Fig. 3 zeigt den Stick.
Fig. 4 zeigt den Stick im Querschnitt.
Fig. 5a/b zeigen ein Sensorsystem in einem Beispiel.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das beanspruchte Sensorsystem in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 100 und ist in Fig. 1a/b symbolisch und in Fig. 2a/b in einer Übersicht dargestellt.
Das Sensorsystem 100 umfasst ein Feldgerät 1. Das Feldgerät 1 umfasst ein erstes Gehäuse 8, eine Datenverarbeitungseinheit 2, die im ersten Gehäuse 8 angeordnet ist, und eine erste Steckverbindung 3 mit einer ersten elektrischen Schnittstelle 4. Die erste Steckverbindung 3 ist am ersten Gehäuse 8 angeordnet, d.h. ist ein Teil davon. Das Gehäuse 8 ist beispielsweise aus Edelstahl. Die erste elektrische Schnittstelle 4 ist mit der Datenverarbeitungseinheit 2 verbunden. Die erste elektrische Schnittstelle leitet eine gewisse Anzahl an Kontakten (Adern, Pole) weiter, beispielsweise zwölf oder vierundzwanzig. Die Steckverbindung 3 ist als USB-, insbesondere als USB-C-Schnittstelle ausgestaltet. In das Gehäuse 8 integriert ist eine Anzeigeeinheit 10, etwa mit Touchbildschirm, zum Darstellen einiger oder mehrere Parameter, etwa des oder der wichtigsten Messparameter, etwa den Durchfluss. Über die Anzeigeeinheit 10 können auch Parameter des Feldgeräts 1 eingestellt werden. Die Anzeigeeinheit 10 kann auch abgesetzt angeordnet sein. Obwohl die Anzeigeeinheit 10 nur in Fig. 5b sichtbar ist, kann dieses gleichwohl auch in der Ausgestaltung aus den Fig. 1 bis Fig. 4 verwendet werden.
Das Feldgerät 1 kann direkt als Sensor 1a ausgestaltet sein, siehe Fig. 1a. Ein solcher Sensor 1a ist beispielsweise ein Durchflusssensoren nach den Prinzipien Coriolis, magnetische Induktion, Vortex oder Ultraschall. Weitere mögliche Sensoren sind Sensoren zur Messung des Füllstands nach den Prinzipien geführtes und frei strahlendes Radar sowie Ultraschall, auch zur Erkennung eines Grenzstandes, wobei zur Erkennung des Grenzstandes auch kapazitive Verfahren zur Anwendung kommen können. Der Sensor umfasst entsprechend eine oder mehrere sensorische Einheiten 5 zur Erfassung der entsprechenden Messgröße. Die sensorische Einheit 5 hat Kontakt mit dem Messmedium.
Das Feldgerät 1 kann auch als Messumformer (Transmitter) ausgestaltet sein,
Fig. 1b. Dann umfasst das Feldgerät 1 zumindest eine weitere Steckverbindung 7, die dazu ausgestaltet ist, dass daran ein Sensor 1a angeschlossen wird, beispielsweise über eine Kabel 6, wobei der Sensor 1a eine sensorische Einheit 5 umfasst, die zur Erfassung der zumindest einer Messgröße des Messmediums ausgestaltet ist.
Das Sensorsystem 100 umfasst einen Stick 11. Dieser umfasst ein zweites Gehäuse 18, ein Funkmodul 12, das im zweiten Gehäuse 18 angeordnet ist und eine zweite Steckverbindung 13 mit einer zweiten elektrischen Schnittstelle 14, wobei die zweite Steckverbindung 13 komplementär zur ersten Steckverbindung 3 ausgestaltet ist. Die Steckverbindung 13 ist als USB-, insbesondere als USB-C- Schnittstelle ausgestaltet. Die zweite Steckverbindung 13 ist am zweiten Gehäuse 18 angeordnet. Das Gehäuse 18 genügt dem IP68 Standard. Das Gehäuse 18 ist in Fig. 2a/b durchsichtig gezeichnet, was bei entsprechender Materialwahl eine Ausgestaltung darstellt. Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung mit nicht-durchsichtigem Gehäuse. Über die beiden Steckverbindungen 3, 13 wird der Stick 11 mit dem Feldgerät 1 mechanisch und über die elektrischen Schnittstellen 4, 14 elektrisch verbunden. In Fig. 1a/b und Fig. 2a ist der Stick noch nicht eingesteckt. Fig. 2b zeigt den eingesteckten Zustand.
Das Funkmodul 12 ist etwa als Bluetooth-Chip ausgestaltet. Im Folgenden wird deswegen auch vom „Bluetooth-Chip 12“ gesprochen. Alternativ kann als Funkmodul 12 auch eine andere Funktechnologie verwendet werden, etwa WLAN (aus der IEEE-802.11 -Familie), ZigBee, ANT, ANT+, Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), GSM, GPRS, EDGE, LTE, 5G oder weitere Funkstandards. Auch ist eine Kombination von mehreren Funkstandards auf einem Modul möglich, etwa ZigBee und Bluetooth.
Über eine erste Anzahl an Kontakten 16 ist die Datenverarbeitungseinheit 2 über die elektrischen Schnittstellen 4, 14 elektrisch mit dem Bluetooth-Chip 12 verbunden (siehe unten). Die Datenverarbeitungseinheit 2 umfasst einen Speicher mit Firmware zur Steuerung des Bluetooth-Chips 12. Dadurch kann der Stick 11 im Plug&Play-Modus betrieben werden, d.h. der Stick 11 ist nach dem Einstecken sofort startbereit. Wird beispielsweise ein Smart Device, Smartphone, Tablet, Notebook, Phablet oder ähnliches über Bluetooth mit dem Stick 11 und damit mit dem Feldgerät 1 verbunden, können darüber Daten ausgetauscht werden. Mögliche in Frage kommende Daten sind Messdaten, Kalibrierdaten, Konfigurationsdaten, Parameter des Feldgeräts 11 , Informationen über den Betriebszustand und weitere. Der Bluetooth-Chip 12 ist mindestens Bluetooth 4.0 geeignet, insbesondere mit dem Protokollstapel Bluetooth Low Energy.
Der Stick 11 umfasst ein Innengewinde 19, das Feldgerät 1 ein korrespondierendes Außengewinde 9. Dadurch kann der Stick 11 mit dem Feldgerät 1 lösbar fest verbunden werden. Die Steckverbindungen 3, 13 umfassen, insbesondere alternativ, in einer Ausgestaltung einen Bajonett verschluss, siehe Fig. 2a/b, mit korrespondierenden Teilen.
Die zweite elektrische Schnittstelle 14 umfasst zumindest eine erste Anzahl an Kontakten 16 und eine zweite Anzahl an Kontakten 17 bzw. leitet diese weiter. Die erste Anzahl an Kontakten 16 ist mit dem Bluetooth-Chip 12 verbunden. Dies zeigt Fig. 1a/b symbolisch. Fig. 4 zeigt den Stick 11 im Querschnitt. Dabei ist die erste Anzahl 16 gestrichelt eingezeichnet. Die erste Anzahl 16 an Kontakten kann beispielsweise vier Kontakte umfassen.
Die zweite Anzahl an Kontakten 17 ist von der Schnittstelle 14 mit einem Ausgang 15 des Sticks 11 verbunden. Dies zeigt Fig. 1a/b symbolisch. Fig. 4 zeigt den Stick 11 im Querschnitt. Dabei ist die zweite Anzahl 17 mit Strichpunkten eingezeichnet. Die zweite Anzahl 17 wird also von der zweiten elektrischen Schnittstelle 14 durch den Stick 11 geschleust. Die zweite Anzahl 17 an Kontakten kann beispielsweise acht Kontakte umfassen.
Das Gehäuse 18 hat beispielsweise eine zylinderförmige Struktur. Der Ausgang 15 ist gegenüber der Steckverbindung 13 angeordnet, also etwa gegenüberliegend jeweils an der Stirnseite. Fig. 3 zeigt den Stick 11 mit der Steckverbindung 13 und der Schnittstelle 14 auf der einen und dem Ausgang 15 auf der anderen Seite.
Der Ausgang 15 mit der zweiten Anzahl an Kontakten 17 kann „leer“ ausgeliefert werden. Der Anwender kann dann an den Ausgang den Stecker anschließen, der für seine bestimmte Anwendung passend ist. Je nach Protokoll kann der Stecker entsprechend gewählt werden. Gegebenenfalls wird der Stecker oder einzelne Adern/Kontakte an den Ausgang 15 mit den entsprechenden Kontakten 17 verlötet, geklebt oder anderweitig kontaktiert. Der Ausgang 15 kann beispielsweise auch ein Innengewinde umfassen, wie es Fig. 4 zeigt, um daran einen korrespondierenden Stecker oder ein Kabel festzumachen.
Über die zweite Anzahl an Kontakten 17 ist der Ausgang 15 mit einem Feldbus verbindbar, beispielsweise mit HART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus, einer 4...20 mA Verbindung oder einer proprietären Verbindung.
Fig. 5a/b zeigen ein Beispiel. Fig. 5a zeigt einen Ausschnitt des Feldgeräts 1 mit einen Stick 11 im Querschnitt, Fig. 5b zeigt das Feldgerät 1 mit einem eingesteckten Stick 11 als Sensorsystem 100.
In diesem Beispiel umfasst das Sensorsystem 100 das Feldgerät 1 und einen Stick 11a, die mittels der Steckverbindungen 3, 13 ineinandergesteckt sind, und zwar bevorzugt wie oben dargestellt über USB, insbesondere über USB-C. Der Stick 11a umfasst ein Funkmodul 12, etwa ein Bluetooth-Chip 12. Darüber kann eine Drahtloskommunikation zu einem Smart Device (siehe oben) aufgebaut werden.
Der Stick 11a weist keinen Ausgang 15 auf. Stattdessen umfasst das Feldgerät eine zweite Schnittstelle. Diese ist vom Typ „erste Steckverbindung“ und mit dem Bezugszeichen 3a gekennzeichnet. Dieses Feldgerät 1 umfasst somit die Steckverbindung 3 und 3a. An die Steckverbindung 3a wird beispielsweise ein Rundsteckverbinder 30 angeschlossen, der eine zur Steckverbindung 3a korrespondierende Steckverbindung 13a umfasst. Die Steckverbindungen 3a, 13a verbinden den Steckverbinder 30 und das Feldgerät 1 mechanisch und elektrisch. Der Steckverbinder 30 kann abgewinkelt ausgestaltet sein. Die Steckverbindungen 3a, 13a umfassen mehrere Pole (Kontakte) und dienen der Stromversorgung und zum Datenaustausch. Beispielsweise kann die Verbindungsleitung 20 an ein Leitsystem angeschlossen werden, etwa über einen der oben beschriebenen Bussysteme. Bezugszeichenliste
1 Feldgerät
1a Sensor
2 Datenverarbeitungseinheit
3 erste Steckverbindung
3a erste Steckverbindung
4 erste elektrische Schnittstelle
5 sensorische Einheit
6 Kabel
7 Steckverbindung
8 erstes Gehäuse
9 Gewinde
10 Anzeigeeinheit
11 Stick
11a Stick
12 Funkmodul
13 zweite Steckverbindung
13a zweite Steckverbindung
14 zweite elektrische Schnittstelle
15 Ausgang
16 erste Anzahl an Kontakten
17 zweite Anzahl an Kontakten
18 zweites Gehäuse
19 Gewinde
20 Verbindungsleitung
30 Rundsteckverbinder
100 Sensorsystem

Claims

Patentansprüche
1. Sensorsystem (100), umfassend
- ein Feldgerät (1), das dazu ausgestaltet ist, zumindest eine Messgröße eines Messmediums zu erfassen, das Feldgerät (1) umfassend
■ ein erstes Gehäuse (8),
■ eine Datenverarbeitungseinheit (2), die im ersten Gehäuse (8) angeordnet ist, und
■ eine erste Steckverbindung (3) mit einer ersten elektrischen Schnittstelle (4), wobei die erste Steckverbindung (3) am ersten Gehäuse (8) angeordnet ist, und wobei die erste elektrische Schnittstelle (3) mit der Datenverarbeitungseinheit (2) verbunden ist; und
- ein Stick (11), umfassend
■ ein zweites Gehäuse (18),
■ ein Funkmodul (12), insbesondere einen Bluetooth-Chip, das im zweiten Gehäuse (18) angeordnet ist
■ eine zweite Steckverbindung (13) mit einer zweiten elektrischen Schnittstelle (14), wobei die zweite Steckverbindung (13) komplementär zur ersten Steckverbindung (3) ausgestaltet ist, wobei die zweite Steckverbindung (13) am zweiten Gehäuse (18) angeordnet ist, wobei die zweite elektrische Schnittstelle (14) zumindest eine erste Anzahl an Kontakten (16) und eine zweite Anzahl an Kontakten (17) umfasst, wobei die erste Anzahl an Kontakten (16) mit dem Funkmodul (12) verbunden ist, und wobei die zweite Anzahl an Kontakten (17) mit einem Ausgang (15) des Sticks (11) verbunden ist, insbesondere ausgehend von der zweiten elektrischen Schnittstelle (14) durch den Stick (11) geschleust wird.
2. Sensorsystem (100) nach Anspruch 1 , wobei die erste und zweite Steckverbindung (3, 13) als USB-Steckverbindung ausgestaltet sind, insbesondere als USB-C Steckverbindung.
3. Sensorsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Steckverbindung (3) ein Außengewinde (9) und die zweite Steckverbindung (13) ein korrespondierendes Innengewinde (19) umfasst, oder umgekehrt.
4. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Steckverbindung (3) und die zweite Steckverbindung (13) eine korrespondierende Bajonett-Verbindung umfassen.
5. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Gehäuse (18) als Gehäuse nach der Schutzart IP68 ausgestaltet ist.
6. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Feldgerät (1) eine oder mehrere sensorische Einheiten (5) umfasst, wobei die sensorische Einheit (5) zur Erfassung der zumindest einer Messgröße des Messmediums ausgestaltet ist.
7. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Feldgerät (1) zumindest eine weitere Steckverbindung umfasst, die dazu ausgestaltet ist, dass daran ein Sensor angeschlossen wird, wobei der Sensor eine sensorische Einheit umfasst, wobei die sensorische Einheit zur Erfassung der zumindest einer Messgröße des Messmediums ausgestaltet ist.
8. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (2) Firmware zur Steuerung des Funkmoduls (12) umfasst.
9. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei als erste Anzahl an Kontakten (16) vier Kontakte die zweite elektrische Schnittstelle (14) mit dem Funkmodul (12) verbinden, und wobei als zweite Anzahl an Kontakten (17) acht Kontakte die zweite elektrische Schnittstelle (11 ) mit dem Ausgang (15) verbinden, insbesondere werden acht Kontakte durch den Stick (11 ) geschleust.
10. Sensorsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Anzahl an Kontakten (17) am Ausgang (15) des Sticks (11) mit einem Feldbus verbindbar ist, insbesondere mit FIART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus, einer 4...20 mA Verbindung oder einer proprietärem Verbindung.
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