JP2020511677A - センサおよびセンサ用の処理部 - Google Patents

Abstract

本発明は流体パラメータを測定するセンサに関する。該センサは、測定データ信号を供給する検出部と、検出部に解除可能に接続されている処理部とを含む。該処理部は、検出部内の確認手段の存在を認識することができる確認認識手段を含む。したがって、センサ内では、使用されている特定の検出部が、認識された検出部を交換する時に全機能が維持されることが可能でありかつ検出部が認識されなかった場合に、より制限された機能が利用可能であるように認識され得る。

Description

本発明は流体パラメータを測定するセンサに関し、該センサは、測定データ信号を供給する流体パラメータ検出部と、検出部から処理部への測定データ信号の転送のために、検出部に解除可能に接続されている処理部とを含み、該処理部は、測定データ信号から得られるデータを処理するデータ処理ユニットと、処理手段により処理されたデータを格納するメモリと、センサの少なくとも処理部を動作させる電力／エネルギー供給部と、データを外部読出し装置へ通信するデジタル通信インターフェースとを含む。

本発明のセンサは、通常、液体センサまたはガスセンサであり、特に液体のｐＨ値もしくは酸化還元電位、温度、溶存酸素値、または比導電率もしくは誘導導電率（inductive conductivity）などの流体パラメータを測定するのに使用され得る。既知の液体センサもしくはガスセンサは、通常、イオン選択電極などの流体パラメータ検出部を含む。例えば、既知のｐＨセンサが、水素イオンに対して感度が高くかつ測定液体中の検出イオン濃度を電位に変換することができるガラス電極を含み得る。流体パラメータ検出部により生み出されるｐＨ依存の電位は、ケーブルまたは伝達装置により、測定流体の測定ｐＨ値を示す測定信号を電位から生成し得る分析装置などの電気読出し装置へ送られ得る。

流体パラメータを測定する最も簡単なセンサは、殆ど全体的に電極で構成されている。これらのセンサは、通常、測定信号を供給する必要な電子機器と、分析装置およびセンサの両方に電力を供給する電源とを含む分析装置に、ケーブルにより連結されている。しかし、分析装置に連結されているそのようなセンサは、多くの場合に、必要な分析装置を持って行くことが厄介であり得る野外作業に特に適している訳ではない。したがって、電子機器の大部分がセンサ自体の中に設けられているセンサが既知である。通常、これらのセンサは、検出部から得られたデータを処理するデータ処理ユニットと、該データ処理ユニットにより処理されたデータを格納するメモリと、電力／エネルギー供給部と、データを外部装置へ通信する可能性のためのデジタル通信インターフェースとを含む。これらのタイプのセンサは別個の包括的な分析装置を必要としないので、これらは現場での作業により適している。しかし、使用中、流体パラメータを測定するセンサがひどく損耗することが多く、それにより、比較的少ない動作後に、損耗した例をより新しいバージョンに交換することが必要になる。これらのタイプのセンサは、特に使用電子部品の観点から比較的高価な製品である可能性があるので、これは不都合である。

したがって、流体パラメータ検出部に解除可能に接続されている別個の処理部内に電子機器の大部分が収容されている、さらなるセンサが開発されている。検出部と処理部とは相応に分解され得るので、殆どの場合、摩損の主題である検出部だけを交換すれば十分である。別個の処理部内の比較的高価な電子機器は、交換検出部と共に再利用され得る。これらのセンサ内で使用される既知の処理部は、通常、外側ハウジングの内部に、検出部から得られたデータを処理するデータ処理ユニットと、該データ処理ユニットにより処理されたデータを格納するメモリと、処理部を動作させる電力／エネルギー供給部と、外部読出し装置へデータを通信するデジタル通信インターフェースとを含む。外側ハウジングは、センサの検出部の外側ハウジング上の関連連結手段に解除可能に連結する連結手段を含む。

これらの既知のセンサは、高価な電子機器を交換しなければならない問題を克服するが、これらは、センサの適切な機能のために、処理部がそれが連結される検出部に専念することを欠点として有する。処理部内に較正パラメータを格納するために、処理部への連結後に検出部が較正されることが特に必要である。したがって、検出部は、別の処理部に接続される度に再較正される必要がある。さらに、使用履歴データおよび製造データなどの有用なセンサ情報がない可能性があるか、または検出部が別の処理部に連結される時に失われる可能性がある。

本発明の目的は、とりわけ、既知のセンサの欠点を克服するセンサを提供することである。

本目的を達成するために、第１段落に記載されているタイプのセンサが、検出部内の確認手段の存在を認識することができる確認認識手段を処理部が含むことを特徴とする本発明に基づいている。そのような確認認識手段を備えた処理部を設けることにより、センサの専用機能を維持しながら、確認手段を備えた検出部を、確認手段を備えた別の検出部と交換することが可能である。例えば、確認認識手段が検出部の確認手段を認識した場合、較正データまたは他の関連データなどの検出部に固有の情報を、処理部が利用可能である可能性がある。したがって、検出部が処理部により認識された場合、例えば前の使用の理由で、またはプログラミングの理由で、センサの全機能が、様々な検出部の使用時に、検出部もしくは処理部のどちらかを再較正するかまたは再プログラムする必要なく維持される可能性がある。

本発明によるセンサの好適な実施形態が、確認認識手段による結果に依存して、処理部により供給される出力を制御する制御手段を処理部が含むことを特徴とする。例えば、確認認識手段により認識されない確認手段を有する検出部と共に使用された場合と比較して、確認認識手段により認識される確認手段を有する検出部と共に使用された場合、センサの処理部による出力が異なる可能性がある。詳細には、処理部の出力が、センサのユーザに何の情報が供給されるかにおいて異なる可能性がある。より詳細には、処理部内の確認認識手段が検出部内の確認手段を認識し、承認した場合、検出部に関する特定の情報が、処理部の出力に付加される可能性がある。該特定の情報は、例えば、該検出部を用いて行われた任意の前の測定に関するデータなどの、使用されている検出部の履歴データ；製造日、製造場所、または検出部のメーカのブランドのデータなどの製造データ；較正データ；および検出部に関連しているかまたはしていない可能性がある任意の他の情報、を含み得る。また、確認認識手段による確認手段の特定の認識が、例えば認識時に処理部のメモリに格納されている事前にプログラムされた機能をアクティブにすることにより、センサの１つまたは複数の機能を解除し得る。また、処理部により供給される特定の出力および機能は、確認認識手段による確認手段の承認または認識のレベルに依存して変化する可能性がある。したがって、処理部内の確認認識手段により完全に承認された確認手段を備えた検出部をセンサが含む場合、制御手段はセンサの最大限の機能および／もしくはデータ出力を全く制限せず、かつ／または完全な機能および／もしくはセンサへの出力データを供給し、一方、処理部の確認認識手段により完全に承認されない（すなわち部分的に承認される）確認手段を備えた検出部を含むセンサが、より制限された機能および／もしくはデータ出力を有し、確認手段を備えていないか、または処理部の確認認識手段により認識されないかもしくは承認されない確認手段を備えた検出部を含むセンサが、基本的な機能および／もしくはデータ出力だけを有する可能性がある。

処理部の確認認識手段とデータ処理ユニットとは機能的に別個の手段である可能性があり、データ処理ユニットはプロセッサを含み、確認認識手段は、検出部内の確認手段の存在を認識する、別のプロセッサまたはチップリーダを含む。しかし、さらなる好適な実施形態では、本発明によるセンサは、処理部が、確認認識手段およびデータ処理ユニットを含有するプロセッサを含むことを特徴とする。１つのプロセッサ内でのデータ処理および確認認識の両方の機能的統合は、コストおよび空間要件を特に節約する。

本発明によるセンサのさらなる好適な実施形態が、検出部内のＩＤチップの存在を認識するＩＤチップリーダを、確認認識手段が含むことを特徴とする。パッシブ型ＲＦＩＤタグなどのＩＤチップが比較的安く小さい構成要素として広く入手可能であり、したがって、新しく製造された検出部内に設けられること、および多くの既存の検出部内に組み込まれることに適している。したがって、新しく製造された検出部に加えて、既存の利用可能な検出部も、処理部の認識手段により認識されるＩＤチップを検出部内に組み込むことにより、本発明による検出部に容易に変換され得る。

さらなる好適な実施形態では、本発明によるセンサは、検出部の外側ハウジング上に設けられている関連連結手段への処理部の解除可能な連結のための連結手段を有する外側ハウジングを、処理部が含むことを特徴とする。

特定の実施形態では、本発明によるセンサは、処理部と検出部との間の連結が直接連結であることを特徴とする。あるいは、処理部と検出部との間の連結は、処理部および検出部の連結手段と関連連結手段との間に延在しているケーブルによる間接連結であってもよい。

本発明によるセンサのさらなる好適な実施形態が、コネクタピンを備えたコネクタ、好ましくはＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタ、より好ましくは８本以上のコネクタピンを有するＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタを、連結手段が含むことを特徴とする。

本発明によるセンサのさらなる特定の実施形態が、センサの検出部が液体または気体の流体パラメータを測定することができることを特徴とする。

さらなる好適な実施形態では、本発明によるセンサは、センサの検出部が、ｐＨ、比導電率、誘導導電率、および溶存酸素を含む１つまたは複数の流体パラメータを測定することができることを特徴とする。

本発明によるセンサの特に好適な実施形態が、センサの検出部がガラス電極であることを特徴とする。

本明細書に記載されている、本発明によるセンサは、処理部の確認認識手段により認識される確認手段を検出部が含んでいる状態で特に有用であるが、また、該センサは、処理部の確認認識手段により認識される確認手段を含まない、それが機能的に連結され得る検出部と共に適切に使用され得る。検出部と処理部とが、例えば検出部および処理部上に設けられている対応する連結手段により、互いに機能的にかつ通信可能に連結される限り、センサは使用されることが可能である。この場合、処理部の出力は制限される可能性があり、その結果、例えば、交換時に各検出部の再較正が必要である可能性がある。処理部は、このように、処理部の確認認識手段により認識可能である確認手段を検出部が含むかどうかに関わらず、それが機能的にかつ通信可能に連結されて本発明のセンサを形成し得る任意の検出部と共に使用され得る。

また、本発明は、センサの検出部の外側ハウジング上の関連連結手段への解除可能な連結のための連結手段を設けられている外側ハウジングと、検出部により供給される測定データ信号から得られたデータを処理するデータ処理ユニットを備えた、ハウジングの内部に設けられている処理部と、データ処理ユニットにより処理されたデータを格納するメモリと、処理部を動作させる電力／エネルギー供給部と、データを外部読出し装置へ通信するデジタル通信インターフェースとを含む、流体パラメータを測定する、センサの処理部に関する。

好適な実施形態では、本発明による処理部は、確認認識手段とデータ処理ユニットとを含有するプロセッサを、それが含むことを特徴とする。

さらなる好適な実施形態では、本発明による処理部は、確認認識手段による結果に依存して、処理部により供給される出力を制御する制御手段を、それが含むことを特徴とする。

本発明による処理部の特定の実施形態が、検出部に連結された時に検出部内のＩＤチップの存在を認識するＩＤチップリーダを、確認認識手段が含むことを特徴とする。

別の好適な実施形態では、本発明による処理部は、検出部の外側ハウジング上に設けられている関連連結手段に解除可能に連結する連結手段を有する外側ハウジングを、それが含むことを特徴とする。

本発明による処理部のさらなる特定の実施形態が、検出部の連結手段への直接連結、または該連結手段と検出部の関連連結手段との間に延在しているケーブルによる間接連結に、連結手段が適合されていることを特徴とする。

本発明による処理部の別の特定の実施形態が、コネクタピンを備えたコネクタ、好ましくはＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタ、より好ましくは８本以上のコネクタピンを有するＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタを、連結手段が含むことを特徴とする。

本発明は、センサの処理部の関連連結手段への解除可能な連結を目的とした連結手段を設けられている外側ハウジングを有し、かつ処理部へ測定データ信号を供給するための手段を有する、流体パラメータを測定する、センサの流体パラメータ検出部にさらに関し、外側ハウジングは、処理部のＩＤチップリーダにより読出し可能な、検出部に固有のデータを含むＩＤチップを封入している。

本発明のこれらのかつ他の態様は、本願の一部を成す添付図面および以下に記載されている対応する実施形態により、さらに明らかにされる。該図面および実施形態は、明確にかつ明示的に示されていない限り、本発明の範囲の制限を示すものでは決してない。

本発明によるセンサの実施形態の斜視図であり、それぞれ、センサの検出部と処理部とが互いに分離されている図であり、センサの検出部と処理部とが互いに直接連結されている図である。 本発明による処理部の実施形態の概略図である。

図１に示されている通り、本発明によるセンサ１は、互いに直接連結され得る検出部１０と別個の処理部２０とを含む。これに関して、検出部および処理部は各々、部品の相互接続のための接続手段を含む。本発明による処理部２０は、センサの検出部１０の対応する接続手段１１への直接連結のための接続手段２１を一方の端部に含む、円筒形外側ハウジングを含む。本特定の実施形態では、検出部１０は、処理部の雌Ｖａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタに動作可能に連結され得る雄Ｖａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタを含む。該Ｖａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタは８本のピンを含み、各ピンは指定された機能をプログラムされている。該ピンのうちの３本は、検出部内に設けられている可能性のあるＩＤチップの検出および認識に指定されている。すなわち１つのＤＡＴＡピンおよび２つの集積回路（ＩＣ）電源ピン（例えば、Ｖｃｃおよび接地）である。その他の５本のピンは、センサのタイプおよび測定される流体パラメータのタイプ、例えばｐＨ、ＳＣ、ＩＳＣまたはＤＯ、に依存して指定されている。

図２に示されている通り、本発明による処理部は、外側ハウジングの内部に、検出部により供給される測定データ信号から得られるデータを処理するデータ処理ユニットを含む。該データ処理ユニットは、処理手段により処理されるデータを格納する不揮発性メモリ（ＮＶＭ記憶装置）の形のメモリ手段に機能的に連結されるマイクロプロセッサを含む。該マイクロプロセッサは、認識されたＩＤチップを有する検出部がセンサ内で使用された場合にＩＤチップリーダにより供給されるＩＤチップ認識データを処理する別個のＩＤチップリーダにさらに連結されている。マイクロプロセッサは、適切なディスプレーまたはモニタなどの外部読出し装置への出力データの通信を可能にするために使用される絶縁ＲＳ４８５デジタル通信インターフェースにより、出力を供給する。マイクロプロセッサにより供給される該出力データは、処理部内のＩＤチップリーダによる、検出部内のＩＤチップの認識に依存して異なる可能性がある。処理部の構成要素は、センサの処理部およびセンサの検出部の両方を動作させる、直流的に絶縁された電力／エネルギー供給部により、電力を供給される。これに関して、電源により供給される電力が、連結手段により検出部へ供給され得る。

明確さおよび簡潔な説明の目的で、特徴が、その同一または別個の態様および好適な実施形態の一部として本明細書に記載されているが、当然のことながら、本発明の範囲は、記載されている特徴の全部またはいくつかの組合せを有する実施形態を含み得る。

１ センサ
１０ 検出部
１１ 接続手段
２０ 処理部
２１ 接続手段

Claims (15)

1. 流体パラメータを測定するセンサであり、
   − 測定データ信号を供給する流体パラメータ検出部と、
   − 前記測定データ信号の前記検出部から処理部への転送のために、前記検出部に解除可能に接続されている処理部であり、前記測定データ信号から得られたデータを処理するデータ処理ユニット、前記データ処理ユニットにより処理された前記データを格納するメモリ、前記センサの少なくとも前記処理部を動作させる電力／エネルギー供給部、および前記データを外部読出し装置へ通信するデジタル通信インターフェースを含む、処理部と、
   を含む、センサにおいて、
   前記処理部は、前記検出部内の確認手段の存在を認識することができる確認認識手段を含むことを特徴とするセンサ。
2. 前記処理部は、前記確認認識手段と前記データ処理ユニットとを含有するプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記処理部は、前記確認認識手段による結果に依存して、前記処理部により供給される出力を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記確認認識手段は、前記検出部内のＩＤチップの存在を認識するＩＤチップリーダを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ。
5. 前記処理部は、前記検出部の外側ハウジング上に設けられている関連連結手段への前記処理部の解除可能な連結のための連結手段を有する外側ハウジングを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。
6. 前記連結手段は、コネクタピンを備えたコネクタ、好ましくはＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタ、より好ましくは８本以上のコネクタピンを有するＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタを含むことを特徴とする請求項５に記載のセンサ。
7. 前記検出部は、ｐＨ、比導電率、誘導導電率、および溶存酸素を含む１つまたは複数の流体パラメータを測定することができることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサ。
8. センサの流体パラメータ検出部の関連連結手段への解除可能な連結のための連結手段を設けられている外側ハウジングを含む、流体パラメータを測定する前記センサの処理部であり、前記検出部により供給される測定データ信号から得られたデータを処理するデータ処理ユニットと、前記データ処理ユニットにより処理された前記データを格納するメモリと、前記処理部を動作させる電力／エネルギー供給部と、前記データを外部読出し装置へ通信するデジタル通信インターフェースとが前記外側ハウジングの内部に設けられている、処理部において、前記処理部は、前記検出部内の確認手段の存在を認識することができる確認認識手段を含むことを特徴とする処理部。
9. 前記処理部は、前記確認認識手段と前記データ処理ユニットとを含有するプロセッサを含むことを特徴とする、請求項８に記載の処理部。
10. 前記処理部は、前記確認認識手段による結果に依存して、前記処理部により供給される出力を制御する制御手段を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の処理部。
11. 前記確認認識手段は、前記検出部に連結されると前記検出部内のＩＤチップの存在を認識するＩＤチップリーダを含むことを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の処理部。
12. 前記処理部は、前記検出部の外側ハウジング上に設けられている関連連結手段への前記処理部の解除可能な連結のための連結手段を有する外側ハウジングを含むことを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の処理部。
13. 前記連結手段は、前記検出部の前記連結手段への直接連結、または前記連結手段と前記検出部の関連連結手段との間に延在しているケーブルによる間接連結に適合されていることを特徴とする、請求項１２に記載の処理部。
14. 前記連結手段は、コネクタピンを備えたコネクタ、好ましくはＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタ、より好ましくは８本以上のコネクタピンを有するＶａｒｉｏ Ｐｉｎコネクタを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の処理部。
15. センサの処理部の関連連結手段への解除可能な連結を目的とした連結手段を設けられている外側ハウジングを有する、かつ前記処理部へ測定データ信号を供給する手段を有する、流体パラメータを測定する前記センサの流体パラメータ検出部であり、前記外側ハウジングは、前記処理部のＩＤチップリーダにより読出し可能な、検出部に固有のデータを含むＩＤチップを封入している、流体パラメータ検出部。

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