DE102020113170A1 - Sensor for detecting a measured variable, cable and measuring system comprising the same - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart einen Sensor (100) zur Bestimmung einer Messgröße, umfassend: ein Sensorgehäuse (110) mit einem Anschlussbereich (120) zum Anschluss eines Kabels; eine im Anschlussbereich (120) des Sensorgehäuses angeordnete erste NFC-Schnittstelle (131), wobei die erste NFC-Schnittstelle (131) dazu ausgestaltet ist, den Sensor (100) mit Energie zu versorgen; und ein Sensorelement (170) zur Erfassung der Messgröße. Die Erfindung offenbart ein Kabel (200) zum Verbinden des Sensors (100) mit einer übergeordneten Elektronikeinheit (900). Die Erfindung offenbart weiter ein Messsystem (300) umfassend dieselben. Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Inbetriebnahme desselben.The invention discloses a sensor (100) for determining a measured variable, comprising: a sensor housing (110) with a connection area (120) for connecting a cable; a first NFC interface (131) arranged in the connection area (120) of the sensor housing, the first NFC interface (131) being configured to supply the sensor (100) with energy; and a sensor element (170) for detecting the measured variable. The invention discloses a cable (200) for connecting the sensor (100) to a higher-level electronic unit (900). The invention further discloses a measurement system (300) comprising the same. The invention discloses a method for putting the same into operation.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung einer Messgröße. Die Erfindung betrifft ein Kabel zum Verbinden des Sensors mit einer übergeordneten Elektronikeinheit. Die Erfindung betrifft ein Messsystem umfassend dieselben.The invention relates to a sensor for detecting a measured variable. The invention relates to a cable for connecting the sensor to a higher-level electronic unit. The invention relates to a measuring system comprising the same.
Die Anmelderin vertreibt seit vielen Jahren verschiedenste Sensoren mit der „Memosens“-Technologie, beispielsweise den pH-Sensor CPS11D. Dabei werden die Messsignale digitalisiert und induktiv vom Sensor an ein daran angeschlossenes Kabel übertragen. Das Messsystem umfassend den Sensor und das Kabel hat somit eine perfekte galvanische Trennung. Über die induktive Schnittstelle, die zwei ineinandergesteckte gewickelte Spulen benötigt, wird der Sensor auch mit Energie versorgt. Die sichere mechanische Verbindung wird durch einen Bajonettverschluss garantiert.The applicant has been selling a wide variety of sensors with "Memosens" technology for many years, for example the CPS11D pH sensor. The measurement signals are digitized and inductively transmitted from the sensor to a connected cable. The measuring system including the sensor and the cable thus has perfect galvanic isolation. The sensor is also supplied with energy via the inductive interface, which requires two nested coils. The secure mechanical connection is guaranteed by a bayonet lock.
Dabei ist keine Kommunikation zu einem weiteren Gerät möglich. Der Bajonettverschluss zwischen Kabel und Sensor fixiert diese zueinander.Communication with another device is not possible. The bayonet lock between the cable and the sensor fixes them together.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen Sensor und Kabel mit erweiterter Funktionalität zu ermöglichen, welche aber die Vorteile der induktiven Verbindung beibehält.The invention is based on the object of enabling a connection between the sensor and the cable with extended functionality, which, however, retains the advantages of the inductive connection.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor zur Bestimmung einer Messgröße, umfassend: ein Sensorgehäuse mit einem Anschlussbereich zum Anschluss eines Kabels; eine im Anschlussbereich des Sensorgehäuses angeordnete erste NFC-Schnittstelle, wobei die erste NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist, den Sensor mit Energie zu versorgen; und ein Sensorelement zur Erfassung der Messgröße.The object is achieved by a sensor for determining a measured variable, comprising: a sensor housing with a connection area for connecting a cable; a first NFC interface arranged in the connection area of the sensor housing, the first NFC interface being configured to supply the sensor with energy; and a sensor element for detecting the measured variable.
Es ergibt sich somit eine kontaktlose Schnittstelle, bei der Kabel und Sensor relativ zueinander in einer x-y-Ebene positionierbar sind, und auch relativ zueinander in einem definierten Abstand in z-Richtung positionierbar sind.This results in a contactless interface in which the cable and sensor can be positioned relative to one another in an x-y plane and can also be positioned relative to one another at a defined distance in the z direction.
NFC ist die Abkürzung für „Near Field Communication“, also die Kommunikation zwischen zwei Elementen, die sich nahe beieinander befinden, sich also nicht berühren. In einer Ausgestaltung erfolgt die Übertragung berührungslos und der Abstand zwischen Sensor und einem mit dem Sensor drahtlos verbundenen weiteren Gerät beträgt bis zu 10 cm.NFC is the abbreviation for “Near Field Communication”, ie the communication between two elements that are close to each other, that is, do not touch. In one embodiment, the transmission takes place without contact and the distance between the sensor and another device that is wirelessly connected to the sensor is up to 10 cm.
Bei „NFC“ handelt es sich um eine Funktechnik, es werden also Signale mit Hilfe modulierter elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich drahtlos übertragen. Die modulierte Welle wird über eine Antenne abgestrahlt und auf der Empfängerseite durch eine weitere Antenne empfangen. Als Sendeantenne wandelt sie leitungsgebundene elektromagnetische Wellen in Freiraumwellen um, oder umgekehrt als Empfangsantenne die als Freiraumwelle ankommenden elektromagnetischen Wellen zurück in leitungsgebundene elektromagnetische Wellen."NFC" is a radio technology, so signals are transmitted wirelessly with the help of modulated electromagnetic waves in the radio frequency range. The modulated wave is emitted via an antenna and received by another antenna on the receiver side. As a transmitting antenna, it converts conducted electromagnetic waves into free space waves, or vice versa, as a receiving antenna, it converts the electromagnetic waves arriving as free space waves back into conducted electromagnetic waves.
In einer Ausgestaltung sind die beiden Partner bei der Kommunikation frei zueinander positionierbar. In einer Ausgestaltung erfolgt die Kommunikation ohne Führung oder Führungshilfe für die Ausrichtung der Partner zueinander. In einer Ausgestaltung gilt dies insbesondere für die Kommunikation zwischen Sensor bzw. Kabel und einem Endgerät.In one embodiment, the two partners can be freely positioned with respect to one another during communication. In one embodiment, communication takes place without guidance or guidance for aligning the partners with one another. In one embodiment, this applies in particular to the communication between the sensor or cable and a terminal.
Der Sensor ist in einer Ausgestaltung als Inline-Sensor oder Einschub-Sensor, auch als Prozess-Sensor bezeichnet, ausgestaltet. Er dient somit zur kontinuierlichen Überwachung der Messgröße.In one embodiment, the sensor is designed as an inline sensor or slide-in sensor, also referred to as a process sensor. It is therefore used for continuous monitoring of the measured variable.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten vom Sensor zu senden oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the first NFC interface is designed to send unidirectional data from the sensor or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Datenübertragungsrate bis zu 424 kBit/s beträgt.One embodiment provides that the data transmission rate is up to 424 kbit / s.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Übertragungsfrequenz 13,56 MHz beträgt.One embodiment provides that the transmission frequency is 13.56 MHz.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Übertragung konform mit den Normen ISO 14443, 18092, 21481 ECMA 340, 352, 356, 362 beziehungsweise ETSI TS 102 190 erfolgt. Diese offenen Standards stellen eine weitgehende Kompatibilität zu zahlreichen Geräten mit integrierter NFC-Schnittstelle sicher, was eine deutlich flexiblere Nutzung als bei der Verwendung von induktiven Schnittstellen ermöglicht.One embodiment provides that the transmission takes place in accordance with the standards ISO 14443, 18092, 21481 ECMA 340, 352, 356, 362 or ETSI TS 102 190. These open standards ensure extensive compatibility with numerous devices with an integrated NFC interface, which enables significantly more flexible use than when using inductive interfaces.
Weiterhin sind NFC-Schnittstellen im Gegensatz zu induktiven Schnittstellen in hohem Maße verfügbar. Insbesondere die benötigten Antennen sind im Gegensatz zu induktiven Spulen preiswert und in großen Stückzahlen herzustellen.Furthermore, in contrast to inductive interfaces, NFC interfaces are widely available. In particular, the antennas required, in contrast to inductive coils, are inexpensive and can be produced in large numbers.
Weiter ergibt sich eine gute Lokalisierung und ein Diebstahlschutz des Sensors. Der Sensor und auch das Kabel (siehe unten) können beispielsweise auch durch die Verpackung hindurch erkannt werden, was unter anderem das Lagermanagement vereinfacht. Dazu ist die NFC-Schnittstelle beispielsweise parallel zur Oberfläche der Verpackung angeordnet. Eine solche Möglichkeit besteht mit induktiven Schnittstellen nicht.Furthermore, there is good localization and theft protection of the sensor. The sensor and also the cable (see below) can, for example, also be recognized through the packaging, which among other things simplifies warehouse management. For this purpose, the NFC interface is arranged, for example, parallel to the surface of the packaging. Such a possibility does not exist with inductive interfaces.
Als „Daten“ im Sinne dieser Anmeldung sind zumindest Identifikationsdaten des Sensors, insbesondere eine Seriennummer, und Messdaten gemeint. Mit Messdaten sind mit der Messgröße korrelierte Daten gemeint. Als Beispiel sei hier ein pH-Sensor genannt; dann misst der Sensor eine Spannung und es wird aber der entsprechende digitalisierte Spannungswert oder der pH-Wert, der mittels im Sensor gespeicherter Kalibrierdaten im Sensor berechnet wird, samt der Seriennummer des Sensors übertragen. Entsprechendes gilt für andere Sensortypen.“Data” in the sense of this application are at least identification data of the sensor, in particular a serial number, and measurement data meant. Measurement data means data that is correlated with the measurand. A pH sensor may be mentioned here as an example; then the sensor measures a voltage and the corresponding digitized voltage value or the pH value, which is calculated in the sensor using calibration data stored in the sensor, is transmitted together with the serial number of the sensor. The same applies to other types of sensors.
In einer Ausgestaltung umfassen Daten auch Kalibrierungsdaten. In einer Ausgestaltung umfassen Daten auch Justierungsdaten, und/oder den Betriebszustand.In one embodiment, data also include calibration data. In one embodiment, data also include adjustment data and / or the operating state.
In einer Ausgestaltung werden Identifikationsdaten und Messdaten vom Sensor an ein daran angeschlossenes Endgerät, siehe unten, übertragen. Bei den Messdaten handelt es sich beispielweise um den pH-Wert oder einen Temperaturwert.In one embodiment, identification data and measurement data are transmitted from the sensor to a terminal device connected to it, see below. The measurement data are, for example, the pH value or a temperature value.
In einer Ausgestaltung werden Identifikationsdaten und Messdaten vom Sensor an ein daran angeschlossene übergeordnete Elektronikeinheit, siehe unten, übertragen. Bei den Messdaten handelt es sich beispielweise um den pH-Wert oder den Temperaturwert.In one embodiment, identification data and measurement data are transmitted from the sensor to a higher-level electronics unit connected to it, see below. The measurement data are, for example, the pH value or the temperature value.
In einer Ausgestaltung werden neben Identifikationsdaten und Messdaten auch Daten wie Kalibrierungsdaten, Justierungsdaten, und/oder der Betriebszustand an ein an den Sensor angeschlossenes Kabel, siehe unten, übertragen.In one embodiment, in addition to identification data and measurement data, data such as calibration data, adjustment data and / or the operating state are transmitted to a cable connected to the sensor, see below.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Sensor eine im Sensorgehäuse angeordnete erste Zusatzschnittstelle umfasst, die dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten vom Sensor zu senden oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the sensor comprises a first additional interface which is arranged in the sensor housing and is designed to send data from the sensor unidirectionally or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Zusatzschnittstelle als weitere NFC-Schnittstelle ausgestaltet ist.One embodiment provides that the first additional interface is designed as a further NFC interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Zusatzschnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes ausgestaltet ist, insbesondere handelt es sich bei der ersten Zusatzschnittstelle um eine Bluetooth-Schnittstelle, insbesondere ist die Bluetooth-Schnittstelle dazu ausgestaltet, den Protokollstapel Bluetooth Low Energy zu unterstützen. Die Unterstützung des Protokollstapels Bluetooth Low Energy erfolgt insbesondere im Zusammenspiel mit einer Datenverarbeitungseinheit im Sensor, siehe unten.One embodiment provides that the first additional interface is designed to form a far field, in particular the first additional interface is a Bluetooth interface, in particular the Bluetooth interface is designed to support the Bluetooth Low Energy protocol stack. The Bluetooth Low Energy protocol stack is supported in particular in conjunction with a data processing unit in the sensor, see below.
In dieser Ausgestaltung verfügt der Sensor somit über die erste NFC-Schnittstelle und die erste Zusatzschnittstelle. Über die erste NFC-Schnittstelle wird der Sensor mit Energie versorgt. Über die Bluetooth-Schnittstelle werden die Daten, siehe oben, vom Sensor gesendet beziehungsweise von ihm empfangen.In this embodiment, the sensor thus has the first NFC interface and the first additional interface. The sensor is supplied with energy via the first NFC interface. The data is sent from or received by the sensor via the Bluetooth interface, see above.
In einer Ausgestaltung ist die erste Zusatzschnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes als DECT-Schnittstelle ausgestaltet. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass dazu der Sensor zumindest einen Energiespeicher, insbesondere einen oder mehrere Kondensatoren, umfasst, mit welchem die DECT-Schnittstelle mit Energie gespeist wird. Über die DECT-Schnittstelle werden nur gelegentlich Daten gesendet und empfangen.In one embodiment, the first additional interface for forming a far field is designed as a DECT interface. One embodiment provides that for this purpose the sensor comprises at least one energy store, in particular one or more capacitors, with which the DECT interface is supplied with energy. Data is only occasionally sent and received via the DECT interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Sensorgehäuse mindestens zweiteilig ausgeführt ist, wobei das Sensorelement in einem ersten Teil des Sensorgehäuses angeordnet ist, und wobei der Anschlussbereich in einem zweiten Teil des Sensorgehäuses angeordnet ist, wobei erster und zweiter Teil des Sensorgehäuses durch eine elektrische Verbindung miteinander verbunden sind. In einer Ausgestaltung ist die elektrische Verbindung unlösbar.One embodiment provides that the sensor housing is designed in at least two parts, the sensor element being arranged in a first part of the sensor housing, and the connection area being arranged in a second part of the sensor housing, the first and second parts of the sensor housing being electrically connected to one another are connected. In one embodiment, the electrical connection cannot be released.
Die NFC-Schnittstelle ist durch eine elektrische Verbindung vom Sensor abgesetzt. Damit liegt die NFC-Schnittstelle bei der Anwendung des Sensors in einer Armatur nicht in der Armatur selbst und kann mittels eines Endgeräts, siehe unten, kontaktiert werden.The NFC interface is separated from the sensor by an electrical connection. This means that when the sensor is used in a fitting, the NFC interface is not located in the fitting itself and can be contacted using a terminal device, see below.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der elektrischen Verbindung zwischen erstem und zweitem Teil des Sensorgehäuses um ein elektrisches Kabel handelt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass dieses elektrische Kabel eine Länge von bevorzugt mindestens 10 cm, bevorzugt mindestens 25 cm, bevorzugt mindestens 50 cm umfasst.One embodiment provides that the electrical connection between the first and second part of the sensor housing is an electrical cable. One embodiment provides that this electrical cable has a length of preferably at least 10 cm, preferably at least 25 cm, preferably at least 50 cm.
Eine Ausgestaltung sieht einen Datenspeicher vor, insbesondere ein nicht flüchtiger Datenspeicher, welcher im Sensor angeordnet ist, insbesondere sind auf dem Datenspeicher zumindest Kalibrierdaten des Sensors gespeichert. Somit kann aus den Rohmesswerten mittels der Kalibrierdaten der gewünschte Messwert errechnet werden, insbesondere bereits im Sensor. Der Datenspeicher umfasst allgemein persistente Daten, insbesondere Kalibrierdaten, Seriennummer, einen Tag, Abgleichwerte und/oder ein Logbuch, des Sensor. Dazu umfasst der Sensor eine Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise einen Mikrocontroller.One embodiment provides a data memory, in particular a non-volatile data memory, which is arranged in the sensor, in particular at least calibration data of the sensor are stored on the data memory. The desired measured value can thus be calculated from the raw measured values by means of the calibration data, in particular already in the sensor. The data memory generally includes persistent data, in particular calibration data, serial number, a tag, calibration values and / or a logbook, of the sensor. For this purpose, the sensor comprises a data processing unit, for example a microcontroller.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Sensorgehäuse, insbesondere im Anschlussbereich, ohne elektrische Durchführungen und flüssigkeitsdicht, insbesondere hermetisch dicht, ausgestaltet ist. Ein Sensor umfasst einen Sensorkopf, in dem häufig elektronische Bauteile wie die bereits angesprochene Datenverarbeitungseinheit und der Speicher u.a. untergebracht sind. Auch ist der Anschlussbereich Teil des Sensorkopfs. Es gibt Sensortypen, beispielsweise elektrochemische Sensoren wie pH-Sensoren, die in ihrem mediumsberührenden Bereich eine elektrische Durchführung aufweisen, etwa eine pH-Glasmembran oder eine Flüssigkeitsüberführung. Die pH-Glasmembran kann Teil des Sensorelements sein. Das Sensorelement ist in der Regel nicht flüssigkeitsdicht. Somit ist mit „flüssigkeitsdicht“ und „ohne elektrische Durchführung“ dieser Bereich explizit nicht gemeint. Vielmehr ist der Sensorkopf flüssigkeitsdicht und ohne elektrische Durchführung ausgestaltet.One embodiment provides that the sensor housing, in particular in the connection area, is designed without electrical feed-throughs and is liquid-tight, in particular hermetically sealed. A sensor comprises a sensor head in which electronic components such as the already mentioned data processing unit and the memory, among others, are housed. The connection area is also part of the sensor head. There are sensor types, for example electrochemical sensors such as pH sensors, which have an electrical feedthrough in the area in contact with the medium, such as a pH glass membrane or a liquid transfer. The pH glass membrane can be part of the sensor element. The sensor element is usually not liquid-tight. This area is therefore explicitly not meant by “liquid-tight” and “without electrical feedthrough”. Rather, the sensor head is designed to be liquid-tight and without an electrical leadthrough.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Sensor einen mit dem Sensorgehäuse verbundenen Prozessanschluss umfasst, der dazu ausgestaltet ist, den Sensor direkt, oder indirekt über eine Armatur, mit einem ein Messmedium enthaltendes Behältnis lösbar zu verbinden.One embodiment provides that the sensor comprises a process connection connected to the sensor housing, which is designed to detachably connect the sensor directly, or indirectly via a fitting, to a container containing a measuring medium.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Sensor um einen Analysensensor, insbesondere um eine ionenselektive Elektrode, insbesondere um einen pH-, Redox- und/oder Temperatur-Sensor, handelt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei den Sensoren um Leitfähigkeitssensoren, optische oder elektrochemische Sensoren zur Bestimmung einer Konzentration einer in dem zu überwachenden Medium enthaltenen Substanz, (z.B. O2), bestimmte Ionenarten, organische Verbindungen, o.Ä. handelt. Weitere Kenngrößen sind etwa die Absorption von elektromagnetischen Wellen im Medium, beispielsweise mit Wellenlängen im UV-, IR-, und/oder sichtbaren Bereich, Sauerstoffkonzentration, Trübung, Konzentration von nicht-metallischen Substanzen u. a.One embodiment provides that the sensor is an analysis sensor, in particular an ion-selective electrode, in particular a pH, redox and / or temperature sensor. One embodiment provides that the sensors are conductivity sensors, optical or electrochemical sensors for determining a concentration of a substance contained in the medium to be monitored (eg O 2 ), certain types of ions, organic compounds, or the like. Further parameters are, for example, the absorption of electromagnetic waves in the medium, for example with wavelengths in the UV, IR and / or visible range, oxygen concentration, turbidity, concentration of non-metallic substances, etc.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Sensor eine mechanische Führung im Bereich des Sensorgehäuses umfasst, die dazu ausgestaltet ist, die erste NFC-Schnittstelle gegenüber einer zweiten NFC-Schnittstelle eines Kabels, insbesondere planparallel und überlappend, auszurichten.One embodiment provides that the sensor comprises a mechanical guide in the area of the sensor housing, which is designed to align the first NFC interface with respect to a second NFC interface of a cable, in particular plane-parallel and overlapping.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Sensor erste Haltemittel umfasst, die dazu ausgestaltet sind, das Kabel im Anschlussbereich zu halten.One embodiment provides that the sensor comprises first holding means which are designed to hold the cable in the connection area.
Durch die Haltemittel wird ein an den Sensor angeschlossenes Kabel gehalten, das heißt, das Kabel wird an oder in den Sensor eingeführt und verbleibt dort mittels der Haltemittel. Es muss eine gewisse Kraft aufgewendet werden, um das in oder an dem Sensor sich befindendes Kabel wieder zu entfernen. So sorgen die Haltemittel dafür, dass das Kabel nicht zufällig oder durch leichtere mechanische Einflüsse vom Sensor abgeht.A cable connected to the sensor is held by the holding means, that is to say the cable is inserted into or into the sensor and remains there by means of the holding means. A certain amount of force must be used to remove the cable located in or on the sensor. The retaining means ensure that the cable does not come off the sensor accidentally or as a result of minor mechanical influences.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die ersten Haltemittel im Sensorgehäuse angeordnet sind.One embodiment provides that the first holding means are arranged in the sensor housing.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die ersten Haltemittel als Permanentmagnet ausgestaltet sind.One embodiment provides that the first holding means are designed as permanent magnets.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die ersten Haltemittel eine Absperrvorrichtung, insbesondere ein Scharnier, Kupplung, insbesondere Klemmkupplung, Hebel oder Bajonett, umfassen, die im Bereich des Anschlussbereichs angeordnet ist.One embodiment provides that the first holding means comprise a locking device, in particular a hinge, coupling, in particular clamping coupling, lever or bayonet, which is arranged in the area of the connection area.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass wobei die erste NFC-Schnittstelle und/oder die erste Zusatzschnittstelle als Antenne, insbesondere als Magnetantenne, ausgestaltet ist bzw. sind.One embodiment provides that the first NFC interface and / or the first additional interface is or are designed as an antenna, in particular as a magnetic antenna.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Kabel zum Verbinden eines Sensors, insbesondere wie oben beschrieben, mit einer übergeordneten Elektronikeinheit; das Kabel umfassend ein Kabelgehäuse mit einem Anschlussbereich zum Anschluss des Sensors, wobei der Sensor eine erste NFC-Schnittstelle umfasst, und eine im Anschlussbereich des Kabelgehäuses angeordnete zweite NFC-Schnittstelle, wobei die zweite NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist an die erste NFC-Schnittstelle Energie zu übertragen.The object is further achieved by a cable for connecting a sensor, in particular as described above, to a higher-level electronic unit; the cable comprising a cable housing with a connection area for connecting the sensor, the sensor comprising a first NFC interface, and a second NFC interface arranged in the connection area of the cable housing, the second NFC interface being configured to the first NFC interface Transferring energy.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten vom Sensor zu empfangen oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the second NFC interface is configured to receive unidirectional data from the sensor or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabel eine im Kabelgehäuse angeordnete zweite Zusatzschnittstelle umfasst, die dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten vom Sensor zu empfangen oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the cable comprises a second additional interface arranged in the cable housing, which is designed to receive data from the sensor unidirectionally or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabelgehäuse zumindest zweiteilig ausgeführt ist, wobei die zweite Zusatzschnittstelle in einem ersten Teil des Kabelgehäuses angeordnet ist, wobei der Anschlussbereich in einem zweiten Teil des Kabelgehäuses angeordnet ist, wobei erster und zweiter Teil des Kabelgehäuses durch eine elektrische Verbindung miteinander verbunden sind. In einer Ausgestaltung ist die elektrische Verbindung unlösbar.One embodiment provides that the cable housing is designed in at least two parts, the second additional interface being arranged in a first part of the cable housing, the connection area being arranged in a second part of the cable housing, the first and second parts of the cable housing being electrically connected to one another are connected. In one embodiment, the electrical connection cannot be released.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite Zusatzschnittstelle als weitere NFC-Schnittstelle ausgestaltet ist.One embodiment provides that the second additional interface is designed as a further NFC interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite Zusatzschnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes ausgestaltet ist, insbesondere handelt es sich bei der zweiten Zusatzschnittstelle um eine Bluetooth-Schnittstelle, insbesondere ist die Bluetooth-Schnittstelle dazu ausgestaltet den Protokollstapel Bluetooth Low Energy zu unterstützen. Als „Zusatzschnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes“ soll im Sinne dieser Anmeldung eine Schnittstelle gemeint sein, die keine NFC-Schnittstelle ist. Über diese Schnittstelle kann also eine Verbindung zu einem weiteren Gerät hergestellt werden, das weiter entfernt ist, als dies bei einer NFC-Schnittstelle der Fall wäre. Insbesondere ist die Verbindung über diese Schnittstelle über eine längere Distanz als 10 cm möglich.One embodiment provides that the second additional interface is designed to form a far field, in particular the second additional interface is a Bluetooth interface, in particular the Bluetooth interface is designed to support the Bluetooth Low Energy protocol stack. In the context of this application, an “additional interface for the formation of a far field” should be understood to mean an interface that is not an NFC interface. Via this interface This means that a connection can be established to another device that is further away than would be the case with an NFC interface. In particular, the connection via this interface is possible over a distance longer than 10 cm.
In dieser Ausgestaltung verfügt das Kabel somit über die zweite NFC-Schnittstelle und die zweite Zusatzschnittstelle. Über die zweite NFC-Schnittstelle wird der Sensor über das Kabel mit Energie versorgt. Über die Bluetooth-Schnittstelle werden die Daten, siehe oben, zum Sensor gesendet beziehungsweise von ihm empfangen.In this embodiment, the cable thus has the second NFC interface and the second additional interface. The sensor is supplied with energy via the cable via the second NFC interface. The data is sent to or received from the sensor via the Bluetooth interface, see above.
In einer Ausgestaltung ist die zweite Zusatzschnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes als DECT-Schnittstelle ausgestaltet. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass dazu das Kabel zumindest einen Energiespeicher, insbesondere einen oder mehrere Kondensatoren, umfasst, mit welchem die DECT-Schnittstelle mit Energie gespeist wird. Über die DECT-Schnittstelle werden nur gelegentlich Daten gesendet und empfangen.In one embodiment, the second additional interface for forming a far field is designed as a DECT interface. One embodiment provides that for this purpose the cable comprises at least one energy store, in particular one or more capacitors, with which the DECT interface is supplied with energy. Data is only occasionally sent and received via the DECT interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabelgehäuse, insbesondere im Anschlussbereich, ohne elektrische Durchführungen und flüssigkeitsdicht, insbesondere hermetisch dicht, ausgestaltet ist.One embodiment provides that the cable housing, in particular in the connection area, is designed without electrical feed-throughs and is liquid-tight, in particular hermetically sealed.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabel eine mechanische Führung im Bereich des Kabelgehäuses umfasst, die dazu ausgestaltet ist, eine erste NFC-Schnittstelle eines Sensors bezüglich der zweiten NFC-Schnittstelle, insbesondere planparallel und überlappend, auszurichten, wobei die mechanische Führung korrespondierend zur mechanischen Führung des Sensors ausgestaltet ist.One embodiment provides that the cable comprises a mechanical guide in the area of the cable housing, which is designed to align a first NFC interface of a sensor with respect to the second NFC interface, in particular plane-parallel and overlapping, the mechanical guide corresponding to the mechanical Guide the sensor is designed.
Durch die mechanische Führung des Kabels, vor allem im Zusammenspiel mit der mechanischen Führung des Sensors, ist ein exaktes Ausrichten des Sensors zum Kabel möglich. Dadurch ist es insbesondere möglich, die erste NFC-Schnittstelle und die zweite NFC-Schnittstelle exakt zueinander auszurichten. Somit ist ein Dauerbetrieb möglich, eine Verbindung wird zuverlässig und dauerhaft zwischen den beiden Schnittstellen hergestellt. Dadurch kann auch eine Messung erfolgen.The mechanical guidance of the cable, especially in conjunction with the mechanical guidance of the sensor, enables the sensor to be precisely aligned with the cable. This makes it possible, in particular, to align the first NFC interface and the second NFC interface exactly with one another. Continuous operation is thus possible, a connection is established reliably and permanently between the two interfaces. A measurement can also be carried out in this way.
Dies ist im Gegensatz zu sehen zu einer Verbindung des Sensors oder des Kabels zu einem Endgerät. Hierbei ist zwar grundsätzlich auch eine Verbindung möglich, sie unten, insbesondere auch eine Energieübertragung, allerdings muss hierbei eine Position des Endgeräts zum Sensor beziehungsweise Kabel gefunden werden, so dass eine ausreichend gute Positionierung zueinander nötig ist. Diese Ausgestaltung eignet sich dazu, eine punktuelle Messung aufzunehmen oder sonstige Daten auszutauschen, jedoch weniger, um eine kontinuierliche Messung dauerhaft zu gewährleisten.This is in contrast to a connection of the sensor or the cable to an end device. In principle, a connection is also possible here, at the bottom, in particular also a power transmission, but a position of the terminal device to the sensor or cable must be found, so that a sufficiently good positioning to one another is necessary. This refinement is suitable for recording a point measurement or for exchanging other data, but less so in order to ensure a continuous measurement over the long term.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabel zweite Haltemittel umfasst, die komplementär zu ersten Haltemitteln ausgestaltet sind und die das Kabel in einem Anschlussbereich des Sensors halten.One embodiment provides that the cable comprises second holding means which are designed to be complementary to the first holding means and which hold the cable in a connection area of the sensor.
Sind die ersten Haltemittel als Absperrvorrichtung, insbesondere als ein Scharnier, Kupplung, insbesondere Klemmkupplung, Hebel oder Bajonett, ausgestaltet, sind die zweiten Haltemittel entsprechend komplementär ausgestaltet, also etwa als Gegenkupplung, Halterung, Vorsprung, Überhang, magnetischer, insbesondere weichmagnetischer, Werkstoff etc.If the first holding means are designed as a locking device, in particular as a hinge, coupling, in particular a clamping coupling, lever or bayonet, the second holding means are designed in a correspondingly complementary manner, for example as a mating coupling, holder, projection, overhang, magnetic, in particular soft magnetic material, etc.
Die entsprechenden Ausgestaltungen der ersten und zweiten Haltemittel können auch umgekehrt wie oben beschrieben angewendet werden.The corresponding configurations of the first and second holding means can also be used in reverse as described above.
Insbesondere bei der Ausgestaltung mit Permanentmagnet und weichmagnetischem Werkstoff muss darauf geachtet werden, dass die Kommunikation und Energieübertragung nicht gestört wird. In einer Ausgestaltung sind Permanentmagnet und weichmagnetischem Werkstoff derart ausgestaltet, dass eine Schieldung und Leiten der elektromagnetischen Felder erfolgt.Particularly when designing with permanent magnets and soft magnetic material, care must be taken that communication and energy transmission are not disturbed. In one embodiment, the permanent magnet and the soft magnetic material are designed in such a way that the electromagnetic fields are shielded and conducted.
Im Zusammenspiel der ersten und zweiten Haltemittel des Sensors bzw. des Kabels als Messsystem, siehe unten, ergibt sich somit eine Sensor-Kabel-Kupplung mit integrierten NFC-Schnittstellen, insbesondere mit integrierten Antennen. Ein großer Vorteil bei der Verwendung von NFC-Schnittstellen ist die planparallele Anordnung der Antennen. Hierdurch können die ersten und zweiten Haltemittel im Wesentlichen ohne Überstände oder Vertiefungen ausgeführt werden, wie dies bei induktiven Schnittstellen, bei der die Spulen ineinander geführt werden müssen, der Fall ist. Im Ergebnis ergibt sich hierdurch eine Sensor-Kabel-Kupplung, die gegen Verschmutzungen, Ablagerungen und mechanischen Belastungen sehr unempfindlich ist.The interaction of the first and second holding means of the sensor or the cable as a measuring system, see below, thus results in a sensor-cable coupling with integrated NFC interfaces, in particular with integrated antennas. A great advantage of using NFC interfaces is the plane-parallel arrangement of the antennas. As a result, the first and second holding means can be designed essentially without protrusions or depressions, as is the case with inductive interfaces in which the coils have to be guided into one another. The result is a sensor-cable coupling that is very insensitive to dirt, deposits and mechanical loads.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweiten Haltemittel im Kabelgehäuse angeordnet sind.One embodiment provides that the second holding means are arranged in the cable housing.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kabel als Armatur, beispielweise als Eintaucharmatur oder Wechselarmatur, ausgestaltet ist. Das Kabelgehäuse ist als Armaturengehäuse ausgestaltet. Das Gehäuse hat einen Endabschnitt, der zur Aufnahme des Sensors ausgestaltet ist. Der Endabschnitt ist beispielsweise topfartig ausgestaltet. Der topfartige Abschnitt hat eine Öffnung, die beispielsweise kreisförmig ausgestaltet ist. Das Sensorgehäuse hat eine äußere Kontur, welche korrespondierend zu dem inneren Teil des Endabschnitts ausgestaltet ist. Über eine Befestigungsvorrichtung kann das Kabel, welches als Armatur ausgestaltet ist an einem Behältnis, Becken, Rohr etc. festgemacht werden. Die Befestigungsvorrichtung umfasst beispielsweise Schrauben, Muttern, entsprechende Gestänge, Halterungen und Flansche. Die Armatur ist aus Edelstahl oder einem widerstandsfähigen Kunststoff wie etwa Polyvinylchlorid (PVC), Polyoxymethylen (POM) oder Polyetheretherketon (PEEK) ausgestaltet. Auch in dieser Ausgestaltung wird der Sensor über das Kabel mit einer übergeordneten Elektronikeinheit verbunden. Das Kabel umfasst dazu eine Verbindungsleitung.One embodiment provides that the cable is designed as a fitting, for example as an immersion fitting or an exchangeable fitting. The cable housing is designed as a fitting housing. The housing has an end section which is configured to receive the sensor. The end section is designed, for example, like a pot. The pot-like section has an opening which is configured, for example, circular. The sensor housing has an outer contour which is designed to correspond to the inner part of the end section. Above a fastening device can be used to fasten the cable, which is designed as a fitting, to a container, basin, pipe, etc. The fastening device comprises, for example, screws, nuts, corresponding rods, brackets and flanges. The fitting is made of stainless steel or a resistant plastic such as polyvinyl chloride (PVC), polyoxymethylene (POM) or polyetheretherketone (PEEK). In this embodiment, too, the sensor is connected to a higher-level electronics unit via the cable. For this purpose, the cable comprises a connecting line.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Verbindungsleitung über eine lösbare, galvanische Steck- oder Schraubverbindung mit dem Kabelgehäuse verbunden ist. Dies ist insbesondere der Fall bei der Ausgestaltung des Kabels als Armatur, aber auch generell.One embodiment provides that the connecting line is connected to the cable housing via a releasable, galvanic plug or screw connection. This is particularly the case when the cable is designed as a fitting, but also generally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite NFC-Schnittstelle und/oder die zweite Zusatzschnittstelle als Antenne, insbesondere als Magnetantenne, ausgestaltet ist bzw. sind.One embodiment provides that the second NFC interface and / or the second additional interface is or are designed as an antenna, in particular as a magnetic antenna.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Messsystem, umfassend: einen Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer ersten NFC-Schnittstelle; und ein Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer zweiten NFC-Schnittstelle, wobei die zweite NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist, an die erste NFC-Schnittstelle unidirektional Energie zu übertragen.The object is further achieved by a measuring system comprising: a sensor according to one of the preceding claims with a first NFC interface; and a cable according to one of the preceding claims with a second NFC interface, wherein the second NFC interface is configured to transmit energy unidirectionally to the first NFC interface.
Zum Betreiben des Messsystems wird der Sensor mit dem Kabel funktechnisch verbunden. Dazu werden Sensor und Kabel in Nähe zueinander gebracht. Es folgen dann die Schritte: Abfrage der Geräte, die in das Feld eines anderen Geräts gelangen und/oder Erkennung und Kommunikation mit einem bestimmten Gerät unter mehreren Geräten.To operate the measuring system, the sensor is connected to the cable by radio. To do this, the sensor and cable are brought close to one another. The following steps then follow: querying the devices that enter the field of another device and / or detection and communication with a specific device among several devices.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste NFC-Schnittstelle dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten an die zweite NFC-Schnittstelle zu senden oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the first NFC interface is configured to send unidirectional data to the second NFC interface or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Zusatzschnittstelle dazu ausgestaltet ist, unidirektional Daten an die zweite Zusatzschnittstelle zu senden oder bidirektional Daten zu senden und zu empfangen.One embodiment provides that the first additional interface is designed to send data unidirectionally to the second additional interface or to send and receive data bidirectionally.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messystem ein Endgerät mit einer dritten Zusatzschnittstelle umfasst, wobei zumindest zeitweise zwischen der ersten NFC-Schnittstelle und der dritten Zusatzschnittstelle uni- oder bidirektional Daten übertragen werden, wobei das Endgerät zumindest zur Verarbeitung, Speicherung und/oder Anzeige der Daten ausgestaltet ist. In dieser Ausgestaltung ist die dritte Zusatzschnittstelle als NFC-Schnittstelle ausgestaltet.One embodiment provides that the measurement system comprises a terminal with a third additional interface, with unidirectional or bidirectional data being transmitted at least temporarily between the first NFC interface and the third additional interface, the terminal at least for processing, storing and / or displaying the Data is designed. In this embodiment, the third additional interface is designed as an NFC interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messsystem ein Endgerät mit einer dritten Zusatzschnittstelle umfasst, wobei zumindest zeitweise zwischen der ersten oder der zweiten Zusatzschnittstelle und der dritten Zusatzschnittstelle uni- oder bidirektional Daten übertragen werden, wobei das Endgerät zumindest zur Verarbeitung, Speicherung und/oder Anzeige der Daten ausgestaltet ist. Die dritte Zusatzschnittstelle ist korrespondierend zur ersten bzw. zweiten Zusatzschnittstelle ausgestaltet, entsprechend also als weitere NFC-Schnittstelle, Schnittstelle zur Ausbildung eines Fernfeldes oder DECT-Schnittstelle.One embodiment provides that the measuring system comprises a terminal with a third additional interface, with unidirectional or bidirectional data being transmitted at least temporarily between the first or second additional interface and the third additional interface, the terminal at least for processing, storage and / or display the data is designed. The third additional interface is configured to correspond to the first or second additional interface, that is to say accordingly as a further NFC interface, interface for forming a far field or DECT interface.
Die Verbindung erfolgt also zwischen Sensor und Kabel, Sensor und Endgerät oder Kabel und Endgerät. Die Verbindung kann abwechselnd oder zyklisch wechseln.The connection is made between sensor and cable, sensor and terminal or cable and terminal. The connection can change alternately or cyclically.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Endgerät um einen Industrie-PC, SPS, Einplatinen-Computer, Prozessleitsystem, Gateway, Transmitter, Handheld-Transmitter, Mobilgerät, insbesondere ein Smartphone, Tablet oder Phablet, ein Notebook oder ähnliches handelt.One embodiment provides that the terminal is an industrial PC, PLC, single-board computer, process control system, gateway, transmitter, handheld transmitter, mobile device, in particular a smartphone, tablet or phablet, a notebook or the like.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Übertragen der Daten verschlüsselt erfolgt.One embodiment provides that the data are transmitted in encrypted form.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messsystem eine übergeordnete Elektronikeinheit umfasst, die mit dem Kabel elektrisch leitend verbunden ist. Dies erfolgt insbesondere über eine Verbindungsleitung.One embodiment provides that the measuring system comprises a higher-level electronics unit which is connected to the cable in an electrically conductive manner. This is done in particular via a connecting line.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass von der übergeordneten Elektronikeinheit unidirektional Energie an das Kabel übertragen wird.One embodiment provides that energy is transmitted unidirectionally from the higher-level electronics unit to the cable.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass vom Kabel auf die übergeordnete Elektronikeinheit zumindest zeitweise mindestens unidirektional Daten übertragen werden.One embodiment provides that data are transmitted at least temporarily at least unidirectionally from the cable to the higher-level electronics unit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die übergeordnete Elektronikeinheit zumindest zur Verarbeitung, Speicherung und/oder Anzeige der Daten ausgestaltet ist.One embodiment provides that the higher-level electronics unit is designed at least for processing, storing and / or displaying the data.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der übergeordneten Elektronikeinheit einen Industrie-PC, SPS, Einplatinen-Computer, Prozessleitsystem, Gateway, Transmitter, Handheld-Transmitter, Mobilgerät, insbesondere ein Smartphone, Tablet oder Phablet, ein Notebook oder ähnliches handelt.One embodiment provides that the higher-level electronic unit is an industrial PC, PLC, single-board computer, process control system, gateway, transmitter, handheld transmitter, mobile device, in particular a smartphone, tablet or phablet, a notebook or the like.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messystem zwei übergeordnete Elektronikeinheiten umfasst. In einer Ausgestaltung ist die erste übergeordnete Einheit als Transmitter ausgestaltet, die zweite übergeordnete Einheit ist als Prozessleitsystem ausgestaltet. Der Sensor ist über das Kabel mit dem Transmitter und schließlich mit dem Prozessleitsystem verbunden.One embodiment provides that the measuring system comprises two higher-level electronic units. In one embodiment, the first superordinate unit is designed as a transmitter, the second superordinate unit is designed as a process control system. The sensor is connected to the transmitter and finally to the process control system via the cable.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die dritte Zusatzschnittstelle als Antenne, insbesondere als Magnetantenne, ausgestaltet ist bzw. sind. Eine magnetische Antenne besteht aus einer oder wenigen Windungen mit möglichst großer Spulenfläche, also ein möglichst kurzer Leiter, der eine möglichst große Fläche einschließt. Die Schleife ist in einer Ausgestaltung kreisförmig ausgestaltet. In einer Ausgestaltung hat diese aber auch Rechteck- oder Quadratform oder ist als Fünf-, Sechs- und anderes Vieleck ausgestaltet.One embodiment provides that the third additional interface is or are designed as an antenna, in particular as a magnetic antenna. A magnetic antenna consists of one or a few turns with the largest possible coil area, i.e. the shortest possible conductor that encloses the largest possible area. In one embodiment, the loop is designed to be circular. In one embodiment, however, this also has a rectangular or square shape or is designed as a five, six or other polygon.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Antenne als planare Antenne ausgestaltet ist. Eine solche planare Antenne kann, im Gegensatz zu gewickelten Spulen induktiver Schnittstellen, ohne zusätzliche Aufwände aus Gründen des Explosionsschutzes vergossen werden, ohne dass es nennenswert zu Einschlüssen bzw. zur Ausgasung von Luft während des Vergießens kommt.One embodiment provides that the antenna is designed as a planar antenna. In contrast to wound coils of inductive interfaces, such a planar antenna can be encapsulated for reasons of explosion protection without additional effort and without significant inclusions or outgassing of air during encapsulation.
In einer Ausgestaltung ist die Antenne als Leiterbahn auf einer Platine ausgestaltet. Auf der Platine sind elektronische Bauteile und/oder die Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise der Mikrocontroller, aufgebracht. In einer Ausgestaltung befinden sich die elektronischen Bauteile und/oder die Datenverarbeitungseinheit im Innern der auf der Platine aufgebrachten Antenne.In one embodiment, the antenna is designed as a conductor track on a circuit board. Electronic components and / or the data processing unit, for example the microcontroller, are applied to the circuit board. In one embodiment, the electronic components and / or the data processing unit are located inside the antenna mounted on the circuit board.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Sensorgehäuse und das Kabelgehäuse derart gestaltet sind, dass beim Verbinden von Sensor und Kabel die Antennen der ersten und der zweiten NFC-Schnittstelle im Wesentlichen parallel und zumindest teilweise überlappend orientiert sind, insbesondere um mindestens 50 %. Dabei können die beiden Schnittstellen auch unterschiedlich groß sein.One embodiment provides that the sensor housing and the cable housing are designed such that when the sensor and cable are connected, the antennas of the first and second NFC interfaces are oriented essentially parallel and at least partially overlapping, in particular by at least 50%. The two interfaces can also be of different sizes.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Antenne stirnseitig, axial, schräg oder entlang des Umfangs des jeweiligen Anschlussbereichs angeordnet ist.One embodiment provides that the antenna is arranged on the end face, axially, at an angle or along the circumference of the respective connection area.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Antenne ohne Ferrite ausgestaltet ist.One embodiment provides that the antenna is designed without ferrites.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Zusatzschnittstelle und/oder die zweite Zusatzschnittstelle ein Ferrit, insbesondere ein Nickel-Zink- oder ein Mangan-Zink-Ferrit, umfasst, insbesondere in der jeweiligen Ausgestaltung als NFC-Schnittstelle.One embodiment provides that the first additional interface and / or the second additional interface comprises a ferrite, in particular a nickel-zinc ferrite or a manganese-zinc ferrite, in particular in the respective embodiment as an NFC interface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Sensorgehäuse und das Kabelgehäuse außer in den Bereichen der Antennen der ersten NFC-Schnittstelle und der zweiten NFC-Schnittstelle elektromagnetisch geschirmt sind. Die Schirmung erfolgt beispielsweise mit einer Ferritfolie, als separates Schirmteil, welches massiver als Folie ausgestaltet ist, etwa aus Blech, oder mittels Verguss, der entsprechende Schirmmaterialien umfasst, etwa Ferritmaterialien. Dadurch wird die Verbindung nicht abhörbar, nicht manipulierbar und nicht störbar. Das Sensorgehäuse und das Kabelgehäuse wirken somit als Faraday'scher Käfig.One embodiment provides that the sensor housing and the cable housing are electromagnetically shielded except in the areas of the antennas of the first NFC interface and the second NFC interface. The shielding takes place, for example, with a ferrite film, as a separate shield part, which is designed more solidly than a film, for example made of sheet metal, or by means of potting, which comprises corresponding shielding materials, for example ferrite materials. This means that the connection cannot be intercepted, manipulated or disrupted. The sensor housing and the cable housing thus act as a Faraday cage.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest 1 mW, bevorzugt 6 mW, bevorzugt 20 mW, weiter bevorzugt 25 mW, bevorzugt 400 mW, bevorzugt 750 mW, bevorzugt 1000 mW übertragen werden zwischen zweiter NFC-Schnittstelle und erster NFC-Schnittstelle. Die verhältnismäßig hohe Energieübertragung ermöglicht die Integration einer zweiten Schnittstelle, insbesondere einer Fernfunk-Schnittstelle, was bei bekannten induktiven Sensorschnittstellen bislang nicht möglich ist.One embodiment provides that at least 1 mW, preferably 6 mW, preferably 20 mW, more preferably 25 mW, preferably 400 mW, preferably 750 mW, preferably 1000 mW are transmitted between the second NFC interface and the first NFC interface. The relatively high energy transfer enables the integration of a second interface, in particular a long-distance radio interface, which has not been possible with known inductive sensor interfaces up to now.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest 1 mW, bevorzugt 6 mW, übertragen werden zwischen dritter Zusatzschnittstelle und erster NFC-Schnittstelle oder erster Zusatzschnittstelle, insbesondere dann, wenn die dritte Zusatzschnittstelle als NFC-Schnittstelle ausgestaltet ist.One embodiment provides that at least 1 mW, preferably 6 mW, are transmitted between the third additional interface and the first NFC interface or the first additional interface, in particular when the third additional interface is designed as an NFC interface.
In einer Ausgestaltung ist bei einer Übertragung von 1 mW der Sensor als pH-Sensor ausgestaltet.In one embodiment, the sensor is designed as a pH sensor with a transmission of 1 mW.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Inbetriebnahme und zum Betrieb eines Messsystems wie oben beschrieben, umfassend die Schritte: Verbinden des Kabels mit der übergeordneten Elektronikeinheit und unidirektionales Übertragen von Energie von der übergeordneten Elektronikeinheit an das Kabel; Verbinden des Sensors mit dem Kabel und Halten des Sensors am Kabel mittels des ersten und zweiten Haltemittels, wodurch der Sensor über die erste und zweite NFC-Schnittstelle, insbesondere dauerhaft mit Energie versorgt wird; Inkontaktbringen des Sensorelements zur Erfassung der Messgröße mit dem zu messenden Medium; und Übertragen von Daten, insbesondere von Identifikationsdaten des Sensors und mit der Messgröße korrelierte Daten, an die übergeordnete Elektronikeinheit und/oder an ein Endgerät.The object is further achieved by a method for commissioning and operating a measuring system as described above, comprising the steps of: connecting the cable to the superordinate electronics unit and unidirectional transmission of energy from the superordinate electronics unit to the cable; Connecting the sensor to the cable and holding the sensor on the cable by means of the first and second holding means, as a result of which the sensor is supplied with energy, in particular permanently, via the first and second NFC interfaces; Bringing the sensor element into contact with the medium to be measured in order to detect the measured variable; and transmitting data, in particular identification data of the sensor and data correlated with the measured variable, to the higher-level electronics unit and / or to a terminal.
Die Reihenfolge der vorgenannten Schritte muss nicht so eingehalten werden. So kann auch beispielsweise das Sensorelement zuerst mit dem zu messenden Medium in Kontakt gebracht werden, und dann erst wird der Sensor mit dem Kabel verbunden und/oder das Kabel mit der übergeordneten Elektronikeinheit.The order of the above steps does not have to be followed. Thus, for example, the sensor element can first be brought into contact with the medium to be measured, and only then is the sensor connected to the cable and / or the cable to the higher-level electronics unit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Verfahren weiter den Schritt umfasst: Verbinden des Sensors mittels des Prozessanschlusses mit dem das Medium enthaltende Behältnis.One embodiment provides that the method further comprises the step: connecting the sensor to the container containing the medium by means of the process connection.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
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1a, b ,c zeigen den beanspruchten Sensor. -
2a, b zeigen den beanspruchten Sensor und das Kabel in einer Ausgestaltung. -
3a, b zeigen das beanspruchte Kabel. -
4 zeigt das beanspruchte Messsystem. -
5a, b ,c zeigen das beanspruchte Messsystem in einer Ausgestaltung. -
6a, b zeigen das beanspruchte Messsystem in einer Ausgestaltung. -
7 zeigt das beanspruchte Messsystem in einer Ausgestaltung. -
8a-i zeigen die verschiedenen Ausgestaltungen der Schnittstellen. -
9a, b zeigen das beanspruchte Messsystem in einer Ausgestaltung.
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1a, b ,c show the claimed sensor. -
2a, b show the claimed sensor and the cable in one embodiment. -
3a, b show the stressed cable. -
4th shows the measuring system used. -
5a, b ,c show the claimed measuring system in one embodiment. -
6a, b show the claimed measuring system in one embodiment. -
7th shows the claimed measuring system in one embodiment. -
8a-i show the different configurations of the interfaces. -
9a, b show the claimed measuring system in one embodiment.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference symbols.
Der Sensor
Der Sensor
Der Sensor
Über die erste NFC-Schnittstelle
In einer ersten Ausgestaltung ist die erste NFC-Schnittstelle
Der Sensor
Der Sensor
Die erste Zusatzschnittstelle
Die erste Zusatzschnittstelle
In einer Ausgestaltung umfasst entsprechend auch die zweite Zusatzschnittstelle
Das Endgerät
Das Endgerät
In einer Ausgestaltung ist die dritte Zusatzschnittstelle
Flächen und Kanten des Sensors
Wie bereits oben erwähnt gibt es verschiedene Möglichkeiten, Daten an den Sensor
Das Kabel
Das Kabel
Die zweite Zusatzschnittstelle
Flächen und Kanten des Kabels
Der Sensor
Entsprechend umfasst dann das Kabel
In einer Ausgestaltung wird der Sensor
Dadurch entsteht eine intrinsisch dichte Sensoranordnung. Auch ohne verbauten Sensor
Zusätzlich oder stattdessen können zweiten Haltemittel
Der Sensor
Das Kabel
Beispielsweise am Endabschnitt gegenüberliegenden Ende ist die Verbindungsleitung
Weiter kann das Messsystem
Die
In
In
In
Die jeweiligen Ausführungen umfassen entsprechende Haltemittel
Die Figuren sind jeweils im Wesentlichen in drei Spalten eingeteilt. Ganz links ist der Sensor
Die
Grundsätzlich wird im Dauermessbetrieb die Energie des Sensors
Das Messsystem
Eine übergeordnete Elektronikeinheit
In
In
Der Datentransport kann jeweils dauerhaft oder zyklisch bzw. azyklisch wechselnd zwischen erster und zweiter Zusatzschnittstelle
In den
In
In den
In einem Anwendungsbeispiel befindet sich der Sensor
Nun wird ein zweiter, frisch kalibrierter Sensor gleicher Messgröße und mindestens gleichwertiger Messgenauigkeit in das gleiche Medium gebracht. Dabei handelt es sich in einer Ausführungsform um ein Handgerät. Ein „Handgerät“ umfasst den zweiten, frisch kalibrierten Sensor mit einem mobilen Transmitter, der batterie- oder akkubetrieben ist. Das Handgerät umfasst ein oder mehrere Schnittstellen, mindestens jedoch eine Datenschnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle. Das Handgerät führt im zu messenden Medium eine Referenzmessung durch. Über die Datenschnittstelle des Handgeräts wird eine Verbindung mit dem Sensor
Die Daten der Referenzmessung werden dann an den Sensor
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- Sensorsensor
- 111111
- erster Teil von 110first part of 110
- 112112
- zweiter Teil von 110second part of 110
- 120120
- AnschlussbereichConnection area
- 123123
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 124124
- ProzessanschlussProcess connection
- 125125
- Behältniscontainer
- 126126
- Mediummedium
- 131131
- erste NFC-Schnittstellefirst NFC interface
- 132132
- erste Zusatzschnittstellefirst additional interface
- 140140
- mechanische Führungmechanical guidance
- 150150
- DatenspeicherData storage
- 160160
- erste Haltemittelfirst holding means
- 170170
- SensorelementSensor element
- 180180
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 200200
- Kabelcable
- 220220
- AnschlussbereichConnection area
- 211211
- erster Teil von 220first part of 220
- 212212
- zweiter Teil von 220second part of 220
- 223223
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 231231
- zweite NFC-Schnittstellesecond NFC interface
- 232232
- zweite Zusatzschnittstellesecond additional interface
- 240240
- mechanische Führungmechanical guidance
- 260260
- zweite Haltemittelsecond holding means
- 280280
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 290290
- VerbindungsleitungConnecting line
- 300300
- MesssystemMeasuring system
- 400400
- EndgerätEnd device
- 432432
- dritte Zusatzschnittstellethird additional interface
- 900900
- übergeordnete Elektronikeinheithigher-level electronics unit
- 910910
- Anzeigeadvertisement
- 920920
- BedientastenControl buttons
- 110110
- Sensorgehäuse Sensor housing
- 210210
- KabelgehäuseCable housing
Claims (36)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020113170.4A DE102020113170A1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Sensor for detecting a measured variable, cable and measuring system comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020113170.4A DE102020113170A1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Sensor for detecting a measured variable, cable and measuring system comprising the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020113170A1 true DE102020113170A1 (en) | 2021-11-18 |
Family
ID=78280637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020113170.4A Pending DE102020113170A1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Sensor for detecting a measured variable, cable and measuring system comprising the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020113170A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020134521A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | measuring system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017112972A1 (en) | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Field device of automation technology |
DE102019130472A1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Sensor holder, sensor and sensor arrangement |
-
2020
- 2020-05-14 DE DE102020113170.4A patent/DE102020113170A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017112972A1 (en) | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Field device of automation technology |
DE102019130472A1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Sensor holder, sensor and sensor arrangement |
Cited By (1)
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DE102020134521A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | measuring system |
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