模块化现场设备的制作方法

本发明涉及一种能够以模块化方式设计的现场设备。

背景技术：

1、在过程自动化中，使用相应的现场设备来捕捉相关的过程参数。因此，为了捕捉不同的过程参数，在相应的现场设备中实施合适的测量原理，以便捕捉作为过程参数，例如填充水平、流量、压力、温度、ph值、氧化还原电势或电导率。endress+hauser公司集团生产并分销各种现场设备。

2、为了测量容器中的填充材料的填充水平，已经建立了非接触式测量方法，因为它们是稳健的，并且只需最少的维护。非接触式测量方法的另一优点是能够准连续地测量填充水平的能力。基于无线电的测量方法因此主要用于连续填充水平测量领域(在本专利申请的上下文中，“无线电”是指频率在0.03ghz至300ghz之间的信号或电磁波)。一种建立的测量方法是fmcw(“频率调制连续波”)。基于fmcw的填充水平测量方法例如描述于已公开的专利申请de 10 2013 108 490a1中。

3、原则上，基于无线电的填充水平测量设备的天线布置应通过直接接触而附接到容器内部，因为在天线布置与填充材料之间可能存在不透无线电信号的屏障。然而，尤其是为了防爆目的，经常需要有源模块(即被供电的模块)与无源发射/接收天线之间的空间分离。为此目的，填充水平测量设备包括测量设备颈部，天线经由所述测量设备颈部连接到外壳部分，在该外壳部分中，特别容纳填充水平测量设备的温度敏感电子模块，诸如用于与外部通信的接口模块。在这种情况下，在天线的测量设备颈部中布置相应的防爆屏障。另外地是或作为防爆要求的替选方案，测量设备颈部必须可选地是满足进一步的保护功能：取决于应用，在容器的内部普遍存在高温、高压或危险气体。因此，取决于应用，测量设备颈部必须起到压力密封件、温度屏障和/或介质密封件的作用。

4、为了使上外壳部分以及因此位于内部中的接口模块也可以用作除了填充水平测量设备之外的其它现场设备类型的平台，并且为了使设备在总体上可以设计得更紧凑，可以将专门用于基于无线电的填充水平测量设备的高频模块转移到测量设备颈部。同样有利的是，背对容器的上外壳部分与位于内侧上的模块一起被安装成相对于设备外壳关于测量设备轴线的轴线是可旋转的。结果，现场设备的上外壳部分上的任何显示器或电缆插座可以取决于其在过程设施中的安装情况而灵活地对准。然而，这因布置在测量设备颈部中的高频模块和布置在上外壳部分中的电子模块之间的所需的电连接而受到限制或阻止。

技术实现思路

1、本发明因此基于这样的目标，即提供一种在模块化的基础上紧凑且可灵活安装的填充水平测量设备。

2、本发明通过一种至少包括以下组件的现场设备实现了该目标：

3、-外壳，包括

4、○第一外壳部分，其形成第一内部，

5、○第二外壳部分，其形成邻接第一内部的第二内部，以及

6、○连接装置，诸如螺纹连接，其将第一外壳部分机械地连接到第二外壳部分，使得外壳部分关于共同的外壳或螺纹轴线相对于彼此可旋转至少90°，

7、-第一电子模块，其被刚性地布置在第一内部中，以及

8、-第二电子模块，其被布置在第二内部中。

9、根据本发明，该现场设备的特征在于，第二电子模块被布置在第二内部中，以便关于外壳轴线可旋转。提供了传动装置，其将第二电子模块机械地连接到第一电子模块和/或第一外壳部分，以便传动装置将第一外壳部分关于外壳轴线相对于第二外壳部分的旋转传递到第二电子模块。因此，外壳部分相对于彼此的可旋转性不受模块之间的电连接的限制，以便促进模块化现场设备的最终组装和/或现场设备在过程设施中的对准。

10、在本发明的上下文中，术语“模块”原则上应被理解为意指为特定应用——例如用于高频信号处理或作为接口——提供的电子电路的单独布置或封装。取决于应用，相应模块因此可以包括用于生成或处理相应模拟信号的相应模拟电路。然而，模块也可以包括数字电路，诸如fpga、微控制器或与适当程序结合的存储介质。程序被设计用以执行所需的方法步骤或应用必要的计算操作。在该上下文中，用于本发明意义上的模块的不同电子电路也可以潜在地访问共同的物理存储器或者借助于相同的物理数字电路来操作。在这种情况下，模块内的不同电子电路是布置在共同的印刷电路板上还是布置在几个互连的印刷电路板上并不重要。

11、如果第二电子模块关于外壳轴线是可旋转的，但以不可位移的方式固定在第二内部中，则还可以在第二外壳部分与第二电子模块的沿外壳轴线背对第一电子模块的一侧之间布置可自由旋转的电插头触点，以便连接现场设备的任何传感器，诸如温度传感器或雷达天线。

12、在第二电子模块被布置成在第二内部内关于外壳轴线不可位移并且连接装置被设计成螺纹连接的情况下，则传动装置必须被设计成使得其可以关于外壳轴线补偿第二电子模块距离第一外壳部分的限定距离变化，该距离变化是由螺纹连接处的旋转引起的。

13、特别是，根据本发明的构思可以以模块化构造的、基于无线电的填充水平测量设备实施，其中，例如，第二电子模块用于生成要发射的无线电信号并且/或者基于接收到的无线电信号来确定填充水平，并且电插头触点用作与发射/接收天线的高频连接。

14、关于传动装置，特别有利的是，其包括布置在模块之间的隔离件，该隔离件由电绝缘材料制成，以便形成电连接相对于外壳的电屏蔽或电绝缘。

15、对应于根据本发明的现场设备，本发明所基于的目标还通过一种用于组装现场设备的方法来实现。因而，该方法至少包括以下方法步骤：

16、-将第一电子模块插入第一外壳部分的内部中，

17、-经由电连接使第一电子模块与第二电子模块电接触，

18、-在第二电子模块与第一电子模块电接触之前或之后，将第二电子模块插入第二外壳部分的内部中，以及

19、-借助于可旋转的连接装置将第一外壳部分紧固到第二外壳部分，以便传动装置将第一外壳部分关于外壳轴线相对于第二外壳部分的旋转传递到第二电子模块。

技术特征：

1.一种现场设备，包括以下组件：

2.根据权利要求1所述的现场设备，其中，所述第二电子模块(15)被布置在所述第二内部中，以便不能够关于所述外壳轴线(a)移位。

3.根据权利要求2所述的现场设备，其中，所述传动装置(16)被设计成机械柔性的，使得关于所述外壳轴线(1)，所述第二电子模块(15)距离所述第一电子模块(14)或距离所述第一外壳部分(11)的、由所述螺纹连接(13)处的旋转所引起的限定距离变化(δa)得到补偿。

4.根据权利要求2或3所述的现场设备，包括：

5.根据权利要求4所述的现场设备，所述现场设备被设计成基于无线电的填充水平测量设备，其中，所述第二电子模块(15)用于生成要发射的无线电信号(shf)并且/或者基于接收到的无线电信号(rhf)确定填充水平(l)，并且其中，所述电插头触点(17)用作与发射/接收天线(18)连接的高频连接。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的现场设备，其中，所述连接装置(13)被设计成螺纹连接，使得螺纹轴线与所述外壳轴线(a)一致地延伸。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的现场设备，其中，所述传动装置(16)包括被布置在所述模块(14、15)之间的隔离件，所述隔离件由电绝缘材料制成。

8.用于组装根据上述权利要求中的任一项所述的现场设备(1)的方法，包括以下方法步骤：

技术总结
本发明涉及一种模块化现场设备(1)，其外壳包括用于第一电子模块(14)的第一外壳部分(11)和用于第二电子模块(15)的单独的第二外壳部分(12)。所述外壳部分(11、12)由连接装置(13)连接，使得其内部互连，并且所述外壳部分(11、12)关于共同的外壳轴线(a)相对于彼此能够旋转至少90°。根据本发明，所述现场设备(1)在所述外壳的内部中包括传动装置(16)，该传动装置将所述第二外壳部分的内部中的所述第二电子模块(15)机械地联接到所述第一外壳部分(11)，使得所述传动装置(16)将所述第一外壳部分(11)关于所述外壳轴线(a)相对于所述第二外壳部分(12)的旋转传递到所述第二电子模块(15)。根据本发明，所述模块(14、15)之间的电连接(19)因而不约束所述外壳部分(11、12)相对于彼此的可旋转性，并且因此简化了所述现场设备(1)的最终组装或者所述现场设备(1)在过程设施中的定向。

技术研发人员：迪尔克·奥斯瓦尔德,拉尔夫·安布鲁斯特
受保护的技术使用者：恩德斯豪斯欧洲两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7