DE10026033C2

DE10026033C2 - Messumformer mit einem druckfest gekapselten Messumformergehäuse

Info

Publication number: DE10026033C2
Application number: DE2000126033
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scholz
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: DE10026033A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Messumformer mit einem druckfest gekapselten Messumformergehäuse und einer darin angeordneten Messumformerschaltung zur Umwandlung einer physikalischen Größe in eine elektrische Messgröße.

Derartige Messumformer sind für sich allgemein bekannt und beispielsweise in DE 197 51 096 A1 für die physikalische Größe Druck in DE 198 50 578 C1 für die physikalische Größe Temperatur und in DE 197 57 689 A1 für die physikalische Größe Weg ausführlich beschrieben.

Darüber hinaus ist aus der DE 198 50 578 C1 bekannt, derartige Messumformer mit einem Mikroprozessor auszustatten und die elektrische Messgröße über eine Schnittstelle auf eine Zweidraht-Leitung auszugeben.

Weiterhin ist aus der EP 0788 627 B1 bekannt, Messumformer mit einer Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation mit entfernten Messwertverarbeitungseinrichtungen auszustatten. Dazu ist der Messumformer mit einer Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang von Funkwellen ausgestattet.

Messumformergehäuse und dabei insbesondere druckfest gekapselte Messumformergehäuse für explosionsgeschützte Messumformer zum Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung sind typischerweise aus Metall gefertigt. Dabei besteht das Problem, dass bei gehäuseinterner Anordnung der Antenne die Ausbreitung der Funkwellen durch das metallische Gehäuse behindert wird und bei gehäuseexterner Anordnung der Antenne ein zulassungspflichtiger Durchbruch des druckfest gekapselten Messumformergehäuses eine Schwachstelle der druckfesten Kapselung darstellt.

Aus der US 5,731,754 ist eine Sensoranordnung in einem Autoreifen bekannt, die mit einer Messumformereinrichtung und einer Sende-/Empfangseinrichtung mit einer Antenne verbunden ist. Dabei ist die Sende-/Empfangseinrichtung galvanisch mit der Antenne verbunden.

In der DE 691 22 511 T2 ist eine Anlage zur Positionierung eines ersten Objektes hinsichtlich eines zweiten Objektes beschrieben. Dabei ist eine Mikrostreifenflächenantenne vorgesehen, bei der ein dielektrisches Material auf einer Seite ein Antennenelement aus Metall aufweist, während eine Grundebene auf der gegenüberliegenden Seite des Antennenelementes angeordnet ist, wobei die Erregung der Antenne durch eine Wechselspannung zwischen dem Antennenelement und der Grundebene erfolgt. Dementsprechend sind die Grundebene und das Antennenelement Bestandteile der Mikrostreifenflächenantenne und mit der Sendeeinrichtung verbunden.

Weiterhin ist aus der US 5,298,894 eine Vorrichtung mit einem Transponder und einer Antenne bekannt, die räumlich durch eine Wand voneinander getrennt aber galvanisch miteinander verbunden sind.

Schließlich ist in der WO 98/57311 A2 ein Telemetrieantennensystem zur untererdigen Montage beschrieben, das in einem belastungsfähigen Gehäuse untergebracht ist. Das Antennensystem ist in einem separaten Gehäuse angeordnet und über ein Kabel galvanisch mit der Telemetrieeinrichtung verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Messumformer mit einem druckfest gekapselten Messumformergehäuse zum Einsatz in explosionsgefährdeter, Umgebung anzugeben, der die Ausrüstung mit einer Antenne unter Verzicht auf zulassungspflichtige Durchbrüche gestattet und eine einfache Nachrüstung bestehender Messumformer erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen gezeigt.

Die Erfindung geht von einem Messumformer mit einem druckfest gekapselten Messumformergehäuse und einer darin angeordneten Messumformerschaltung zur Umwandlung einer physikalischen Größe in eine elektrische Messgröße aus. Das Messumformergehäuse besteht im wesentlichen aus Metall und weist zumindest einen Gehäusewandbereich auf, der aus einem Dielektrikum gebildet ist.

Die Messumformerschaltung weist zur drahtlosen hochfrequenten Übertragung der elektrischen Messgröße an eine entfernte Messwertverarbeitungseinrichtung zumindest eine Sendeeinrichtung und eine Antenne auf.

Die Antenne ist mit einem flächigen, metallischen Antennenfuß ausgestattet, der mit der Außenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs verbunden ist. An der dem Antennenfuß gegenüberliegenden Innenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs ist eine Elektrode angeordnet, die mit der Sendeeinrichtung der Messumformerschaltung verbunden ist.

Der flächige, metallische Antennenfuß und die Elektrode bilden über den dielektrischen Gehäusewandbereich einen Kondensator. Dadurch wird das hochfrequente Sendesignal kapazitiv von der Sendeeinrichtung der Messumformerschaltung im Inneren des Messumformers auf die Antenne außerhalb des Messumformers unter Verzicht auf Gehäusewanddurchbrüche übertragen. Das Messumformergehäuse bleibt dabei unangetastet. Die druckfeste Kapselung bleibt unbeeinträchtigt. Vorteilhafterweise wir dadurch eine erneute Zertifizierung des Messumformergehäuses vermieden.

Durch die auf die Oberfläche des dielektrischen Gehäusewandbereichs begrenzte Erstreckung der Übertragungsmittel ist die Nachrüstung bestehender Messumformer sehr einfach auszuführen. Dazu sind lediglich an der Innenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs die Elektrode anzubringen und mit der Sendeeinrichtung der Messumformerschaltung zu verbinden sowie an der Außenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs die Antenne anzubringen, wobei der Antennefuß der Elektrode gegenüberliegt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt dazu den prinzipiellen Aufbau eines Messumformers in teilweise geschnittener Darstellung.

Der Messumformer besteht im wesentlichen aus einem Messumformergehäuse 10 und einer Messumformerschaltung 20. Das Messumformergehäuse 10 besteht aus Metall und weist einen Gehäusewandbereich 11 aus dielektrischem Material auf. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Gehäusewandbereich 11 durch ein Glasfenster gebildet. Das Glasfenster ist druckfest in das Messumformergehäuse 10 eingelassen.

Die Messumformerschaltung 20 weist neben den Mitteln zur Umwandlung einer mit einem Sensor 40 aufgenommenen physikalischen Größe in eine elektrische Messgröße zumindest eine Sendeeinrichtung 21 zur drahtlosen hochfrequenten Übertragung der elektrischen Messgröße an eine entfernte Messwertverarbeitungseinrichtung auf. An die Sendeeinrichtung 21 ist eine Antenne 30 mittel kapazitiver Ankopplung angeschlossen. Dazu weist die Antenne 30 einen flächigen, metallischen Antennenfuß 31 auf, der mit der Außenseite des Glasfensters 11 verbunden ist. Dem Antennenfuß 31 gegenüberliegend ist eine an der Innenseite des Glasfensters 11 angeordnete Elektrode 32 angeordnet, die galvanisch mit der Sendeeinrichtung 21 der Messumformerschaltung 20 verbunden ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektrode 32 und der Antennenfuß 31 auf das Glasfenster geklebt. Dadurch werden zusätzliche Öffnungen in dem druckfest gekapselten Messumformergehäuse 10 vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messumformerschaltung 20 eine Empfangseinrichtung aufweist und dass die Elektrode 32 mit der Sendeeinrichtung 21 und der Empfangseinrichtung verbunden ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Hinzuziehung einer Empfangseinrichtung eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Messumformer und einer entfernten Messwertverarbeitungseinrichtung ermöglicht, die eine Parametrierung des Messumformers gestattet.

Bezugszeichenliste

10

Messumformergehäuse

11

Gehäusewandbereich

20

Messumformerschaltung

21

Sendeeinrichtung

30

Antenne

31

Antennenfuß

32

Elektrode

40

Sensor

Claims

1. Messumformer mit einem druckfest gekapselten Messumformergehäuse (10) und einer darin angeordneten Messumformerschaltung (20) zur Umwandlung einer physikalischen Größe in eine elektrische Messgröße,
wobei die Messumformerschaltung (20) zur drahtlosen hochfrequenten Übertragung der elektrischen Messgröße an eine entfernte Messwertverarbeitungseinrichtung zumindest eine Sendeeinrichtung (21) aufweist,
wobei das druckfest gekapselte Messumformergehäuse (10) im wesentlichen aus Metall besteht und zumindest ein Gehäusewandbereich (11) aus einem Dielektrikum besteht,
wobei zur drahtlosen Übertragung eine Antenne (30) mit einem flächigen, metallischen Antennenfuß (31) vorgesehen ist, der mit der Außenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs (11) verbunden ist,
wobei eine dem Antennenfuß (31) gegenüberliegende, an der Innenseite des dielektrischen Gehäusewandbereichs (11) angeordnete Elektrode (32) mit der Sendeeinrichtung (21) der Messumformerschaltung (20) verbunden ist.

2. Messumformer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrischen Gehäusewandbereichs (11) durch ein Glasfenster in der Gehäusewand des druckfest gekapselten Messumformergehäuses (10) gebildet ist.

3. Messumformer nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenfuß (31) und die Elektrode (32) auf das Glasfenster (11) geklebt sind.

4. Messumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Messumformerschaltung (20) eine Empfangseinrichtung aufweist und dass die Elektrode (32) mit der Sendeeinrichtung (21) und der Empfangseinrichtung verbunden ist.