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Die Erfindung betrifft eine Adresseinstelleinrichtung für ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, bevorzugt ein I/O-Gerät, insbesondere eine Bus- oder Feldbus-Komponente. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vorsehen und/oder Auslesen einer Adresseinstelleinrichtung eines elektrischen und/oder elektronischen Geräts, insbesondere eines I/O-Geräts, bevorzugt einer Bus- oder Feldbus-Komponente. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, bevorzugt ein I/O-Gerät, insbesondere eine Bus- oder Feldbus-Komponente für die Automatisierungstechnik.
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Stand der Technik
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Insbesondere im Bereich der Automatisierungstechnik besteht ein großer Bedarf an flexiblen Adressiermöglichkeiten für verschiedenste Geräte, Komponenten, Einrichtungen, Vorrichtungen und Systeme. Dies betrifft zum Beispiel Bus- oder Feldbus-Komponenten, wie Kompakt-Boxen, Erweiterungs-Boxen, Koppler-Boxen oder SPS-Boxen für I/O-Geräte (I/O: Input/Output) und (Feld-)Bussysteme. Aber auch außerhalb der Automatisierungstechnik, insbesondere bei Anwendungen im Feld, besteht ein Bedarf an flexiblen Adressiermöglichkeiten der betreffenden Geräte. Dies betrifft beispielsweise vernetzte Geräte in Außenanwendungen zum Sammeln von Daten, wie zum Beispiel Umweltdaten, Bodeninformationen, Geoinformationen etc.
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Im Rahmen der Automatisierungstechnik verfügen beispielsweise (Feldbus-)Kompakt-Boxen über eine Vielzahl von I/O-Funktionalitäten, wobei im Wesentlichen alle relevanten Industriesignale unterstützt werden können. Neben digitalen und/oder analogen Ein-/Ausgängen, samt Thermoelement- und/oder RTD-Eingängen, weisen diese Inkremental-Encoder-Interfaces für eine Weg- und/oder Winkelmessung sowie serielle Schnittstellen für eine Lösung vielfältiger Kommunikationsaufgaben auf. – (Feldbus-)Erweiterungs-Boxen decken bevorzugt ein im Wesentlichen gesamtes Spektrum von I/O-Signalen ab, wobei digitale Eingänge mit unterschiedlichen Filtern, digitale Ausgänge für unterschiedliche elektrische Ausgangsströme, analoge Ein- und/oder Ausgänge, Thermoelement- und/oder RTD-Eingänge, serielle Schnittstellen und/oder Encoder-Eingänge vorhanden sein können.
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(Feldbus-)Koppler-Boxen sammeln I/O-Daten über einen bevorzugt störungssicheren IP-Link von Erweiterungs-Boxen ein, wobei der IP-Link als eine Netzwerkverbindung, zum Beispiel als eine Lichtwellenleiterverbindung, ausgebildet ist. Durch eine hohe Nutzdatenrate insbesondere bei Lichtwellenleiterverbindungen ist dabei gewährleistet, dass dies keine spürbare Einschränkung einer Leistungsfähigkeit des Busses mit sich bringt. – Ferner dienen SPS-Boxen einer dezentralen Vorverarbeitung von I/O-Signalen. Hiermit lassen sich Applikationsteile aus zentralen Steuerungen auslagern, wobei eine CPU und der Feldbus entlastet werden. Dezentrales Zählen, Regeln und/oder Schalten sind beispielsweise typische Anwendungen für eine SPS-Box.
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Derzeit erfolgt eine elektrische bzw. elektronische Adressierung solcher Boxen, insbesondere in einer Schutzklasse IP 67 oder besser (IP: International Protection, 67: staubdicht und Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen), mit so genannten Dip- oder Drehschaltern. Diese Adressschalter sind in der Regel nicht ausreichend abgedichtet, um solch rauen Umweltbedingungen dauerhaft zu widerstehen. Daher ist eine besondere Abdeckung bzw. Schutzhaube notwendig, um einen geforderten Schutz gegen Schmutz und Flüssigkeiten zu gewährleisten. Eine Verwendung solcher Adressschalter benötigt ferner aufgrund der notwendigen Abdeckung viel Bauraum und muss bei einer Gehäusekonstruktion der Box besonders berücksichtigt werden.
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Da Boxen der Schutzklasse IP 67 in der Regel vergossen werden, müssen die Adressschalter beim Verguss besonders gegen ein Eindringen der flüssigen Vergussmasse durch Abdichtungen geschützt werden. Hierfür sind zusätzliche Arbeitsschritte in der Produktion notwendig. Wird eine solche Abdichtung bei der Herstellung einer Box nicht sorgfältig durchgeführt, kann Vergussmasse in den Adressschalter eindringen und diesen später blockieren. Das gesamte Gerät wird dadurch unbrauchbar und kann aufgrund der störenden Vergussmasse nicht repariert werden. Solche Adressschalter zeigt zum Beispiel der Prospekt MVK Metall und IMPACT67, 04_09 DE, Art.-No. 9842071 der Fa. Murrelektronik
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Aufgabenstellung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Adresseinstelleinrichtung für ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, insbesondere ein I/O-Gerät, bevorzugt eine Bus- oder Feldbus-Komponente anzugeben. Hierbei soll die erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung einfach aufgebaut und bei rauen Umgebungsbedingungen dauerhaft sicher und zuverlässig arbeiten. Durch die Adresseinstelleinrichtung soll eine einfache und schnell einzurichtende Adressvergabe für ein Gerät zur Verfügung zu gestellt werden, was bevorzugt ohne spezielle Hilfsmittel erfolgen soll. Die Adresseinstelleinrichtung soll ferner einfach zu handhaben, flexibel einsetzbar und/oder kostengünstig sein. Es soll darüber hinaus insbesondere auf ein Abdichten der Adresseinstelleinrichtung bei einer Herstellung des Geräts verzichtet werden können, und dabei dennoch eine flüssigkeitsdichte Adresseinstelleinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
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Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Vorsehen und/oder Auslesen einer Adresseinstelleinrichtung eines elektrischen und/oder elektronischen Geräts, bevorzugt eines I/O-Geräts, insbesondere einer Bus- oder Feldbus-Komponente, anzugeben. Hierbei soll das erfindungsgemäße Verfahren einfach und/oder schnell durchführbar sein. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes elektrisches und/oder elektronisches Gerät, insbesondere ein I/O-Gerät, bevorzugt eine Bus- oder Feldbus-Komponente für die Automatisierungstechnik anzugeben, welches eine verbesserte Adresseinstelleinrichtung aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer Adresseinstelleinrichtung für ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, bevorzugt ein I/O-Gerät, insbesondere eine Bus- oder Feldbus-Komponente, gemäß Anspruch 1; mittels eines Verfahrens zum Vorsehen und/oder Auslesen einer Adresseinstelleinrichtung eines elektrischen und/oder elektronischen Geräts, insbesondere eines I/O-Geräts, bevorzugt einer Bus- oder Feldbus-Komponente, gemäß Anspruch 12; und mittels eines elektrischen und/oder elektronischen Geräts, bevorzugt ein I/O-Gerät, insbesondere eine Bus- oder Feldbus-Komponente für die Automatisierungstechnik, gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung weist eine Codierung für eine elektrische und/oder elektronische Adresse des Geräts auf, wobei die Codierung mittels einer Magnetadresseinrichtung erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine Adresseinstelleinrichtung eine magnetisch codierte Adresse für das Gerät zur Verfügung gestellt und/oder die magnetisch codierte Adresse wird durch die Adresseinstelleinrichtung ausgelesen. Ein erfindungsgemäßes elektrisches und/oder elektronisches Gerät weist eine erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung auf. Ferner ist ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ausrüstbar und/oder derart ausbildbar, dass damit ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird zunächst eine Magnetadresseinrichtung der Adresseinstelleinrichtung an/in dem Gerät vorgesehen, eingerichtet und/oder bestückt. Hierbei ist die Magnetadresseinrichtung derart ausgebildet, dass diese individuell einrichtbar oder bestückbar ist. Die Codierung für die elektrische und/oder elektronische Adresse des Geräts erfolgt bevorzugt von außen am Gerät, wobei die Codierung selbst insbesondere mechanisch einrichtbar oder bestückbar ist. Die Magnetadresseinrichtung wird in einem Betrieb des Geräts, insbesondere bei dessen Inbetriebnahme, von einer Leseeinrichtung der Adresseinstelleinrichtung ausgelesen und einem elektrischen und/oder elektronischen Adressmodul, des Geräts zur Verfügung gestellt.
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Gemäß der Erfindung ist die Leseeinrichtung der Adresseinstelleinrichtung der Magnetadresseinrichtung der Adresseinstelleinrichtung zugeordnet, wobei die Adresseinstelleinrichtung derart ausgebildet ist, dass mittels der Leseeinrichtung eine Magnetisierung und/oder ein Polungsverlauf der spezifisch einrichtbaren Magnetadresseinrichtung erfassbar ist. Hierbei ist die Magnetadresseinrichtung derart einrichtbar, dass diese abschnittsweise magnetisiert oder magnetisierbar ist, wobei einem jeden Adressabschnitt der Magnetadresseinrichtung ein bevorzugt separater Leseabschnitt der Leseeinrichtung zugeordnet ist. Um unterschiedliche Adressen codieren zu können, kann ein Adressabschnitt auch keine Magnetisierung aufweisen.
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Eine eingerichtete Magnetadresseinrichtung bzw. deren jeweilig eingerichteten Adressabschnitte, und die Leseeinrichtung bzw. deren betreffende Leseabschnitte, sind zueinander berührungslos beabstandet. Zwischen der eingerichteten Magnetadresseinrichtung bzw. den jeweilig eingerichteten Adressabschnitten, und der Leseeinrichtung bzw. den betreffenden Leseabschnitten, ist bevorzugt ein Abschnitt des Gehäuses und/oder ein Bereich einer Vergussmasse des Geräts vorgesehen. Hierbei kann eine eingerichtete Magnetisierung eines Adressabschnitts der Magnetadresseinrichtung permanent oder flüchtig sein; natürlich nur, falls dieser Adressabschnitt auch magnetisiert sein soll. Eine Magnetisierung eines Adressabschnitts erfolgt bevorzugt mittels eines Permanentmagnets, insbesondere eines Neodymmagnets.
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Gemäß der Erfindung ist die Adresseinstelleinrichtung einfach aufgebaut und kann bei rauen Umgebungsbedingungen dauerhaft sicher und zuverlässig arbeiten, da ein Auslesen der Magnetadresseinrichtung berührungslos erfolgt. Hierbei ist die Adresseinstelleinrichtung einfach zu handhaben, flexibel einsetzbar und kostengünstig. Eine Adressvergabe ist einfach, schnell und kostengünstig möglich, wobei ein Einrichten der Adresse ohne spezielle Hilfsmittel insbesondere manuell erfolgen kann. Auf ein Abdichten der Adresseinstelleinrichtung bei einer Herstellung des Geräts kann verzichtet werden. Gemäß der Erfindung wird dennoch eine fluiddichte Adresseinstelleinrichtung zur Verfügung gestellt, da zwischen der Magnetadresseinrichtung und der Leseeinrichtung der Adresseinstelleinrichtung ein Gehäuseabschnitt des Geräts und/oder eine Vergussmasse des Geräts vorgesehen sein kann.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist die Magnetadresseinrichtung bzw. sind deren jeweilige Adressabschnitte von außen kommend am/im Gehäuse des Geräts vorsehbar. Hierbei kann die Leseeinrichtung bzw. deren betreffende Leseabschnitte an/auf einem Substrat, bevorzugt einer Leiterplatte, vorgesehen sein, welches insbesondere innerhalb des Gehäuses angeordnet und bevorzugt mittels der Vergussmasse vergossen ist. Die Magnetadresseinrichtung kann dabei linear, flächig oder räumlich am/im Gerät, insbesondere am/im Gehäuse, oder an/in einer Wandung des Geräts vorgesehen bzw. ausgebildet sein. Analog dazu kann eine Verteilung der einzelnen Adressabschnitte der Magnetadresseinrichtung am/im Gerät bzw. dessen Gehäuse geradlinig, aneinandergereiht, flächig, regelmäßig, ggf. unterschiedlich beabstandet, und/oder unregelmäßig sein.
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Gemäß der Erfindung kann ein jeweiliger Adressabschnitt der Magnetadresseinrichtung amagnetisch sein bzw. einen Leerraum aufweisen. Des Weiteren kann ein jeweiliger Adressabschnitt eine permanentmagnetische bzw. eine flüchtig magnetisierbare Magnetvorrichtung aufweisen. Der betreffende Leseabschnitt der Leseeinrichtung weist dazu korrespondierend einen Magnetsensor oder einen Magnetdetektor auf, der bevorzugt als ein Hallssensor ausgebildet ist. Der Magnetsensor bzw. der Magnetdetektor ist dabei bevorzugt als Schalter ausgelegt. Das Substrat, bevorzugt die Leiterplatte, leitet die mittels eines betreffenden Magnetsensors bzw. Magnetdetektors generierte Zustandsinformation (Magnetzustand) bevorzugt weiter und/oder verarbeitet diese mit einem zum Beispiel auf dem Substrat vorgesehenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil bzw. -stein.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Adressabschnitte der Magnetadresseinrichtung am Gehäuse derart ausgestaltbar und/oder können derart ausgestaltet sein, dass darin Stopfen vorsehbar sind. Hierbei kann ein einzelner Stopfen insbesondere teilweise als ein magnetischer bzw. magnetisierbarer Stopfen oder als ein amagnetischer Blindstopfen ausgebildet sein. Ferner ist es bevorzugt, dass sich ein einzelner magnetischer bzw. magnetisierbarer Stopfen farblich, von einer Form her und/oder haptisch von einem Blindstopfen unterscheidet. Für die Magnetadresseinrichtung weist das Gehäuse oder das Gerät bevorzugt eine Mehrzahl von Ausnehmungen, insbesondere Sacklöcher, auf.
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In einer solchen Ausnehmung, insbesondere einem solchen Sackloch, ist eine Magnetvorrichtung, insbesondere ein Stopfen mit einer Magnetvorrichtung, oder ein Blindstopfen, aufnehmbar. Es ist allerdings optional eine betreffende Ausnehmung mit einem Blindstopfen zu bestücken. Hierbei ist es bevorzugt, dass sich die Ausnehmung bzw. das Sackloch bevorzugt bis in die Vergussmasse (natürlich nur falls vorhanden) des Gehäuses hinein erstreckt. Ein einzelner Stopfen bzw. Blindstopfen oder eine einzelne Magnetvorrichtung ist dabei form- und/oder kraftschlüssig in einer betreffenden Ausnehmung vorsehbar bzw. kann darin entsprechend vorgesehen sein. Aber auch eine stoffschlüssige Verbindung mit einer Wandung einer betreffenden Ausnehmung ist natürlich, zum Beispiel mittels einem Klebstoff, anwendbar. Statt einem Sackloch ist auch eine Durchgangsausnehmung anwendbar.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Leseeinrichtung bzw. der betreffende Leseabschnitt derart ausgebildet, dass damit ein Magnetzustand der jeweiligen Ausnehmung oder des jeweiligen in der Ausnehmung vorsehbaren Stopfens bzw. Blindstopfens oder des jeweiligen Adressabschnitts der Magnetadresseinrichtung erfassbar ist. Dies kann zum Beispiel dergestalt erfolgen, dass mittels eines beispielsweise als ein Hallsensor ausgebildeten Magnetsensors der Magnetzustand als im Wesentlichen feldfrei (kein Feld) oder als ein allgemeiner Magnetpol, das heißt ein Nord- bzw. Südpol erfassbar ist; das heißt es werden zwei Magnetzustände unterschieden. Darüber hinaus ist es möglich, drei Magnetzustände zu erfassen, wobei in einem solchen Fall ermittelt wird, ob kein Feld, ein Nordpol oder ein Südpol vorliegt.
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Das erfindungemäße Verfahren zum Vorsehen der Magnetadresseinrichtung kann zeitlich nach einer Herstellung des Geräts durchgeführt werden. Für das Vorsehen der Magnetadresseinrichtung am/im Gerät wird wenigstens eine Ausnehmung in ein Gehäuse und ggf. eine Vergussmasse des Geräts eingebracht. In der betreffenden Ausnehmung ist eine permanent magnetisierte oder flüchtig magnetisierbare Magnetvorrichtung, oder keine bzw. eine amagnetische Vorrichtung vorsehbar. Dies kann individuell vor einem ersten Benutzen des Geräts erfolgen und ist gemäß der Erfindung auch wieder rückgängig machbar bzw. änderbar, so dass flexibel auf eine sich ändernde Konfiguration, insbesondere im Bereich der Automatisierungstechnik, reagiert werden kann.
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Ein Einbringen oder Vorsehen der Ausnehmung kann durch ein Bohr- oder ein Gießverfahren, insbesondere ein Spritzgießverfahren, erfolgen, wobei ein Einbringen oder Vorsehen der Ausnehmung bevorzugt zeitlich nach einem Vergießen eines Innenraums des Gehäuses erfolgt. Ein Einbringen oder Vorsehen der Ausnehmung als Bohrung, insbesondere als Sacklochbohrung, kann mittels einer Bohrschablone erfolgen. Die Adresseinstelleinrichtung und/oder das Substrat sind ferner bevorzugt derart ausgebildet, dass damit eine Adressierung für ein Netzwerkprotokoll erfolgen kann. Hierbei ist die Leseeinrichtung oder ein Leseabschnitt bzw. der Magnetsensor oder Magnetdetektor bevorzugt in einem Randbereich des Substrats vorgesehen.
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Das erfindungemäße Verfahren zum Auslesen der Magnetadresseinrichtung kann in einem Betrieb, insbesondere bei einer Inbetriebnahme des Geräts, durchgeführt werden. Hierbei liest die Leseeinrichtung die spezifisch einrichtbare Magnetadresseinrichtung aus. Dies erfolgt bevorzugt dergestalt, dass durch einen einzelnen Leseabschnitt der Leseeinrichtung ein einzelner Adressabschnitt der Magnetadresseinrichtung ausgelesen wird, das heißt dessen Magnetzustand bestimmt wird. Das heißt auch, dass mittels eines betreffenden Magnetsensors bzw. Magnetdetektors, insbesondere eines Hallsensors, ein Magnetzustand der Ausnehmung im Gehäuse ermittelt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
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1 eine zentrale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Adresseinstelleinrichtung an/in einem allgemeinen Gerät, dargestellt in einem Bereich eines Adress- und eines Leseabschnitts der Adresseinstelleinrichtung;
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2 eine Schnittansicht eines Stopfens für eine Magnetadresseinrichtung der Adresseinstelleinrichtung, mit einer Magnetvorrichtung, wobei der Stopfen bzw. die Magnetvorrichtung für einen ersten Magnetzustand codiert;
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3 eine Schnittansicht eines so genannten Blindstopfens für die Magnetadresseinrichtung der Adresseinstelleinrichtung, wobei der Blindstopfen für einen zweiten Magnetzustand codiert;
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4 ebenfalls in einer zentralen Schnittansicht, eine zweite Ausführungsform der Adresseinstelleinrichtung an/in einem vergossenen Gehäuse, wiederum dargestellt im Bereich eines Adress- und eines Leseabschnitts, wobei der Adressabschnitt für den ersten Magnetzustand codiert;
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5 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Adresseinstelleinrichtung in einer Ansicht analog zur
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4, wobei ein anderer Adressabschnitt der Adresseinstelleinrichtung für den zweiten Magnetzustand codiert; und
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6 eine perspektivische Seitenansicht einer Feldbus-Komponente für die Automatisierungstechnik, mit einer erfindungsgemäßen Adresseinstelleinrichtung, wobei seitlich am/im Gehäuse der Feldbus-Komponente eine Magnetadresseinrichtung individuell eingerichtet ist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt eine kleinste Informationseinheit 110, 210 einer erfindungsgemäßen Adresseinstelleinrichtung 10 zum Codieren einer Netzwerkadresse für ein Gerät 1, insbesondere ein I/O-Gerät 1. Hierbei kann die Adresseinstelleinrichtung 10 auch als Adresszuweisungseinrichtung 10 bezeichnet werden, und die Bezeichnung Gerät 1 soll sämtliche adressierbare Komponenten, Einrichtungen, Vorrichtungen, Module und/oder Systeme mitumfassen. Die Informationseinheit 110, 210 weist dabei einen einzelnen Adressabschnitt 110, der auch als Adressbereich 110 bezeichnet werden kann, einer Magnetadresseinrichtung 100, und einen einzelnen Leseabschnitt 210, der auch ein Lesebereich 210 bezeichnet werden kann, einer Leseeinrichtung 200 auf, wobei die erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung 10 die erfindungsgemäße Magnetadresseinrichtung 100 und die erfindungsgemäße Leseeinrichtung 200 umfasst.
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Es ist natürlich bevorzugt, dass die Magnetadresseinrichtung 100 (siehe 6) und die Leseeinrichtung 200 eine Mehrzahl entsprechender Adressabschnitte 110 und Leseabschnitte 210 umfasst, um mehr als zwei bzw. drei Adressen zur Verfügung stellen zu können. Das heißt die erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung 10 für das Gerät 1, umfasst als eine Magnetadresseinrichtung 100 wenigstens einen einzelnen Adressabschnitt 110 und als Leseeinrichtung 200 wenigstens einen einzelnen Leseabschnitt 210. Ein einzelner Adressabschnitt 110 ist zu einem einzelnen Leseabschnitt 210 berührungslos beabstandet (siehe die 1, 4 und 5), was analog auf die gesamte Magnetadresseinrichtung 100 und die gesamte Leseeinrichtung 200 zutrifft.
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Mittels einer Informationseinheit 110, 210 ist es, wie eben angedeutet, möglich, zwei (siehe 6) oder auch drei Zustände Z (in der Zeichnung nicht dargestellt), also Magnetzustände Z, für eine elektronische Adresse bzw. eine Adressierung 100, 200 des Geräts 1 zu codieren und auszulesen bzw. zu decodieren; dies erfolgt zum Beispiel für einen elektrischen, elektronischen oder optischen IP-Link (siehe Steckplätze 4 in der 6) des Geräts 1. Hierbei wird ein Magnetzustand Z des Adressabschnitts 110 einer Informationseinheit 110, 210 vom Leseabschnitt 210 bestimmt. Wie durch eine Namensgebung der Bauteile schon angedeutet, codiert der Adressabschnitt 110 der Magnetadresseinrichtung 100 einen Zustand Z magnetisch, der vom betreffenden Leseabschnitt 210 der Leseeinrichtung 200 erfassbar ist. Hierfür weist der Adressabschnitt 110, je nach einer Codierung, eine oder auch keine Magnetvorrichtung 124 auf, wohingegen der Leseabschnitt 210 einen Magnetsensor 220 oder Magnetdetektor 220 aufweist (siehe unten). Im Folgenden soll der Begriff Magnetsensor 220 den Begriff Magnetdetektor mitumfassen.
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Je nach einer Eignung eines Leseabschnitts 210 können zwei oder drei Magnetzustände Z voneinander unterschieden werden. Zwei Magnetzustände Z sind folgendermaßen einstellbar. Der Adressabschnitt 110 besitzt entweder kein Magnetfeld oder einen allgemeinen Magnetpol N/S (Nord – N oder Südpol S) gegenüberliegend zum Leseabschnitt 210. Hierbei ist es egal, ob ein Nord – N oder Südpol S vorliegt, der Leseabschnitt 210 sensiert oder detektiert lediglich das Vorliegen eines Magnetfelds ab einer bestimmten Stärke. Siehe hierzu die 6, wobei eine „1“ einen Nord – N bzw. Südpol S und eine „0“ kein Magnetfeld repräsentiert. Natürlich ist es auch möglich, bei zwei sensierbaren Magnetzuständen Z lediglich zwischen einem Nord – N („0“ oder „1“) und einem Südpol S („1“ bzw. „0“) zu unterscheiden.
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Ferner kann der Leseabschnitt 210 derart konfiguriert sein, dass dieser neben dem Magnetzustand Z „kein Magnetfeld“, eine Polung des Magnetfelds des Adressabschnitts 110 sensieren oder detektieren kann (in der Zeichnung nicht dargestellt). Das heißt der Leseabschnitt 210 kann zwischen einem Nord – N und einem Südpol S unterscheiden, so dass drei Magnetzustände Z („–1“, „0“, „1“ = Nord – N oder Südpol S, kein Magnetfeld, Süd – S bzw. Nordpol N) voneinander unterscheidbar sind. Mittels einer solchen Ausführungsform können im Vergleich mit einer Ausführungsform die zwei Magnetzustände Z unterscheiden kann, bei einer gleichen Anzahl an Adressabschnitten 110 mehr Adressen codiert werden.
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Die in der 1 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Adresseinstelleinrichtung 10 ist dabei zwischen einem Gehäuse 2 und einem Substrat 20 eingerichtet. Im Folgenden soll der Begriff Gehäuse 2 eine Wandung oder einen Deckel des Geräts 1 sowie der Begriff Substrat 20 eine Leiterplatte, eine Platine und eine elektrische oder elektronische Leiterkarte mitumfassen. Es ist natürlich möglich, die Erfindung an anderen Bestandteilen eines Geräts 1, oder sogar zwischen zwei Geräten 1 vorzusehen (beides in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Magnetadresseinrichtung 100 ist dabei im Wesentlichen innerhalb einer Wandung des Gehäuses 2 des Geräts 1 und die Leseeinrichtung 200 bevorzugt an einem Randbereich des Substrats 20 gegenüberliegend zur Magnetadresseinrichtung 100 vorgesehen.
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Hierbei sind die einander betreffenden Adressabschnitte 110 und Leseabschnitte 210 zueinander koaxial und beabstandet angeordnet, wobei zwischen den Adressabschnitten 110 und den Leseabschnitten 210 ein Abschnitt des Gehäuses 2 und/oder ein Bereich eines bevorzugt freien Innenraums 32 des Gehäuses 2 vorgesehen ist (siehe 1). Es ist natürlich möglich, zum Beispiel auf den betreffenden Bereich des Innenraums 32 zu verzichten und die Leseabschnitte 210 direkt benachbart zur Wandung des Gehäuses 2 vorzusehen, in welcher die Adressabschnitte 110 vorgesehen sind (in der Zeichnung nicht dargestellt). Ferner kann statt einem freien Innenraum 32 ein vergossener Innenraum 32 (siehe unten) zur Anwendung kommen, wobei die Leseabschnitte 210 in den vergossenen Innenraum 32 hineinstehend vorgesehen sein können.
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Ferner ist es möglich, die Adressabschnitte 110 in den freien Innenraum 32 hineinstehend vorzusehen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Es ist jedoch bevorzugt, dass die Adressabschnitte 110 gegenüber den Leseabschnitten 210 gedichtet vorgesehen sind, was vorzugsweise über einen Abschnitt des Gehäuses 2 und/oder eine im Gehäuse 2 vorgesehene Vergussmasse 30 (siehe die 4 und 5) erfolgt. Findet beispielsweise kein Vergießen des Gehäuses 2 statt und ist die Wandung des Gehäuses 2 des Geräts 1 zu dünn, so kann diese in einem betreffenden Bereich dicker ausgestaltet sein, was in der 1 mit punktierten Linien verdeutlicht ist.
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In den in den 1, 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen weist die Magnetadresseinrichtung 100 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 3 im Gehäuse auf, wobei die Ausnehmungen 3 bevorzugt als Sacklöcher bzw. Sacklochbohrungen ausgebildet sind. Innerhalb der Ausnehmungen 3 sind Magnetvorrichtungen 124 aufnehmbar, welche die Codierung für das Gerät 1 bereitstellen (siehe auch die 6). In den Ausnehmungen 3 können dabei je nach einer Codierung Magnetvorrichtungen 124 vorgesehen sein oder nicht, wobei einer vorhandenen Magnetvorrichtung 124 zum Beispiel der Wert „1“ und einer nicht vorhandenen Magnetvorrichtung 124 der Wert „0“ zuordenbar ist; siehe 6. Dies kann natürlich umgekehrt werden bzw. um obige Ausführungsformen mit drei Magnetzuständen Z ergänzt werden (beides in der Zeichnung nicht dargestellt).
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Gemäß der Erfindung sind die Ausnehmungen 3 der Magnetadresseinrichtung 100 im Gehäuse 2 zeitlich nach oder auch bei einer Herstellung des Geräts 1 bzw. des Gehäuses 2 vorsehbar. Hierbei können die Ausnehmungen 3 gebohrt oder auch beim Herstellen des Gehäuses 2 bei einem Gießverfahren eingebracht werden. Werden die Ausnehmungen 3 in das Gehäuse 2 gebohrt, so findet bevorzugt eine Bohrschablone Anwendung.
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Jeder einzelnen Ausnehmung 3 bzw. jedem einzelnen Adressabschnitt 110 ist auf dem Substrat 20 ein bevorzugt festgelegt vorgesehener Magnetsensor 220 zugeordnet, wobei der Magnetsensor 220 als ein Schalter ausgelegt sein kann; das heißt der Magnetsensor 220 erfasst entweder eine „0“ oder eine „1“, bzw. zusätzlich eine „–1“ bei drei zu detektierenden Magnetzuständen Z. Hierbei ist der betreffende Magnetsensor 220 bevorzugt als ein Hallsensor 220 ausgebildet. Ferner ist der Magnetsensor 220 insbesondere in einem Randbereich des Substrats 20 vorgesehen.
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Ein erfindungsgemäßes Codieren der Magnetadresseinrichtung 100 bzw. der betreffenden Ausnehmungen 3 erfolgt bevorzugt mittels Stopfen 120, 121 die entweder als magnetische oder magnetisierbare Stopfen 120 (siehe 2) oder als amagnetische Stopfen 121 (siehe 3), nachfolgend als Blindstopfen 121 bezeichnet, ausgebildet sind. Eine Unterscheidung zwischen Stopfen 120 und Blindstopfen 121 zusätzlich zur unterschiedlichen Magnetisierung kann beispielsweise farblich, von einer Form her (siehe gestrichelte Linien in der 3) und/oder haptisch erfolgen. Natürlich können die Stopfen 120 auch derart konfiguriert sein, dass damit drei Magnetzustände Z eingerichtet werden können. Der Einsatz eines Blindstopfens 121, insbesondere bei einer Ausbildung der Ausnehmungen 3 im Gehäuse 2 als Sacklöcher, ist dabei optional.
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Bevorzugt sind wenigstens die magnetischen oder magnetisierbaren Stopfen 120 derart ausgebildet, dass in ihnen jeweils eine Magnetvorrichtung 124 vorsehbar ist. Hierbei ist die Magnetvorrichtung 124 entweder permanent magnetisiert oder flüchtig magnetisierbar. Insbesondere ist die Magnetvorrichtung 124 eine Vorrichtung zur flüchtigen Magnetisierung oder ein Permanentmagnet, insbesondere ein Neodymmagnet. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist ein bevorzugt amagnetischer Stopfen 120, 121 aus Kunststoff eine bevorzugt zentrale Ausnehmung 122, Bohrung oder Leerraum auf (siehe 2 und 3), in welcher die Magnetvorrichtung 124 vorsehbar ist (siehe 2). Hierbei kann die Magnetvorrichtung 124 in der Ausnehmung 122 geklemmt vorgesehen sein und/oder in diese hineingeklebt sein.
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Die Stopfen 120 bzw. Blindstopfen 121 werden gemäß der Erfindung in einer gewünschten Codierung in die Ausnehmungen 3 im Gehäuse 2 des Geräts 1 eingesteckt, wobei die Stopfen 120 bzw. Blindstopfen 121 bevorzugt geklemmt in den Ausnehmungen 3 sitzen. Es ist natürlich möglich, hier eine Verrastung, eine Formcodierung und/oder eine Verklebung zusätzlich oder in Alleinstellung vorzusehen. Die Stopfen 120 bzw. Blindstopfen 121, also die Adressabschnitte 110 bzw. die Magnetadresseinrichtung 100 ist dabei individuell bzw. spezifisch und insbesondere von außen bzw. extern vor-, einricht- oder bestückbar. Eine bevorzugte Anzahl an Adressabschnitten 110 je Magnetadresseinrichtung 100 beträgt dabei vier bis vierzehn, bevorzugt sechs bis zwölf oder insbesondere acht bis zehn.
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Um eine einfache und kostengünstige Adressierung einer Bus- oder Feldbus-Komponente 1 (oben Gerät 1) für die Automatisierungstechnik, insbesondere für eine Schutzart IP 67 oder besser, zu ermöglichen, siehe die 4 und 5, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass in die Feldbus-Komponente 1 – zum Beispiel eine Kompakt-Box, eine Erweiterungs-Box, eine Koppler-Box, eine SPS-Box oder eine Anschluss-Box insbesondere für ein elektronisches Bussystem (siehe Bezugszeichenliste) – nach einem Verguss Sacklöcher 3 (oben Ausnehmungen 3) in deren Gehäuse 2 eingebracht werden, welche durch eine Wandung des Gehäuses 2 bis in eine Vergussmasse 30 der Feldbus-Komponente 1 hineinreichen, so dass keine Undichtigkeiten entstehen können (siehe die 4 und 5).
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In diese Sacklöcher 3 werden dann Stopfen 120, 121 insbesondere aus Kunststoff eingebracht, wobei ein Teil der Stopfen 120, 121, nämlich die Stopfen 120 mit einem Permanentmagnet 124 gefüllt sind. Innerhalb der Feldbus-Komponente 1 sind den Sacklöchern 3 auf einer Leiterplatte 20 (oben Substrat 20) jeweils Hallsensoren 220 zugeordnet, welche erfassen bzw. detektieren, ob in einem jeweiligen Sackloch 3 ein Stopfen 120, 121 mit oder ohne Permanentmagnet 124 angeordnet ist. Über eine beliebige Anordnung der magnetgefüllten Stopfen 120 in den Sacklöchern 3 ist eine Adressierung für eine Kommunikation, bevorzugt eine Adressierung für die Feldbus-Komponente 1, möglich.
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Zusammenfassend erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Adressierung des Geräts 1 kontaktlos mit Hilfe kleiner Permanentmagnete 124, die an beliebiger Stelle des Geräts 1 in Bohrungen gesteckt werden. Die Permanentmagnete 124 werden durch Hallsensoren 220 sensiert und entsprechend im Gerät 1 ausgewertet. Die notwendigen Bohrungen werden zeitlich nach einem Verguss des Gehäuses 1 oder einer Herstellung des Geräts 1 mit Hilfe einer Bohrschablone hergestellt. Bevorzugt werden die Permanentmagnete 124 in handelsübliche Stopfen 120 eingefügt. Sowohl die Stopfen 120, bevorzugt aus Polyethylen, und auch die Magnete 124, insbesondere Neodymmagnete 124, sind Massenware und daher kostengünstig (ca. 0,01 €/Stck.).
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Eine Unterscheidung von Stopfen 120, 121 mit (120) und ohne (121) Permanentmagnete 124 erfolgt bevorzugt über eine Farbe der Stopfen 120, so dass eine Bestückung der Bohrungen vereinfacht ist. Die bevorzugt zylindrischen Permanentmagnete 124 werden einfach in den Ausnehmungen 122 der Stopfen 120 bevorzugt ausschließlich durch eine Klemmkraft der Stopfen 120 fixiert. Eine zusätzliche Fixierung mittels Klebstoff ist nicht erforderlich, aber möglich. Die benötigten Hallsensoren 220 werden in einem Randbereich auf der Leiterplatte 20 bestückt, wobei die verwendeten Bauteile bevorzugt als Schalter ausgeführt sind und daher nur einen Schaltausgang besitzen. Dieser kann einfach eingelesen werden und bedarf keiner Analogwertverarbeitung.
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Die Adressierung mit diesem Verfahren bietet viele konstruktive Freiheiten, ist produktionstechnisch insbesondere bei vergossenen Geräten 1 einfach zu realisieren, kann nicht durch Feuchtigkeit oder Staub beeinflusst werden und ist kostengünstig. Dadurch dass die erfindungsgemäße Adresseinstelleinrichtung 10 bzw. deren Magnetadresseinrichtung 100 und/oder deren Leseeinrichtung 200 makroskopisch und/oder gegenständlich am/im Gerät 1 ausgebildet ist, lässt sich diese einfach einrichten. Statt Permanentmagnete 124 als Magnetvorrichtungen 124 können auch magnetisierbare Vorrichtungen 124 oder Einrichtungen 124 angewendet werden.
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Das heißt es ist möglich, die Magnetadresseinrichtung 100 als magnetisierbare Anordnung am/im Gehäuse 2 des Geräts 1 vorzusehen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Hierbei kann die Anordnung festgelegt am Gehäuse 2 vorgesehen oder vom Gehäuse 2 entfernbar sein. Eine Magnetisierung der Magnetadresseinrichtung 100 erfolgt dann mittels eines externen Magnetisiergeräts, wobei bei einer fest am Gehäuse 2 vorgesehenen Magnetadresseinrichtung 100 das externe Gerät und wenigstens das Gehäuse 2 bzw. ein Abschnitt des Gehäuses 2 zum Einrichten der Adresse zusammengebracht werden müssen. Ist die Magnetadresseinrichtung 100, also deren Adressabschnitte 110, abnehmbar am Gehäuse 1 vorgesehen, so können diese extern magnetisiert werden.
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Hierbei können die Adressabschnitte 110 zusammenhängend aneinander vorgesehen sein und sind bevorzugt starr miteinander verbunden. Das heißt die zusammenhängenden Adressabschnitte 110 der Magnetadresseinrichtung 100 können bei einer solchen Ausführungsform als ein Magnetstreifen bzw. ein magnetisierbarer Streifen ausgebildet sein. Bei solchen Ausführungsformen der Erfindung ist es ggf. notwendig die Leseeinrichtung 200 der Adresseinstelleinrichtung 10 anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- MVK Metall und IMPACT67, 04_09 DE, Art.-No. 9842071 der Fa. Murrelektronik [0006]
