WO2013092105A1 - Messumformerneigungsmelder, messumformer mit einer neigungsmelderschnittstelle und messumformerneigungsermittlungsverfahren - Google Patents

Messumformerneigungsmelder, messumformer mit einer neigungsmelderschnittstelle und messumformerneigungsermittlungsverfahren Download PDF

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WO2013092105A1
WO2013092105A1 PCT/EP2012/073370 EP2012073370W WO2013092105A1 WO 2013092105 A1 WO2013092105 A1 WO 2013092105A1 EP 2012073370 W EP2012073370 W EP 2012073370W WO 2013092105 A1 WO2013092105 A1 WO 2013092105A1
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WO
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transmitter
inclination
detector
axis
respect
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PCT/EP2012/073370
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Inventor
Michael Kirst
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8427—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details detectors

Definitions

  • TRANSMIT TESTS TRANSMITTERS WITH A TILT TERMINAL INTERFACE AND TRANSMITTER TERMINATION METHOD
  • the present invention relates to a tilt detector for a
  • Transmitter a transmitter with an interface for such a tilt detector and a method for determining the inclination of a
  • Transmitter Some transmitters have position-dependent measurement errors caused by external fields, such as the gravitational field, the Earth's magnetic field, or a centrifugal field. It is known to equip transducers with a tilt detector for these position-dependent measurement errors
  • the published patent application DE201010002157 discloses a pressure transmitter with a hydraulic pressure transmitter and a
  • Tilt detector which makes it possible to compensate for inclination-dependent influences on the internal hydrostatic pressure of the diaphragm seal.
  • the solutions mentioned serve their purpose, but with the following disadvantages:
  • the tilt detector takes up space in the housing, it costs money, the price increases with accuracy, and it is another component that in terms of energy consumption and - for example in the
  • the object is achieved by a tilt detector according to the independent claim 1, a transmitter according to the independent claim 7, a measuring system according to the independent claim 10 and a method according to the independent
  • the inclination detector comprises a detector housing, wherein the detector housing has a first coupling element of a connector coupling, whereby the detector housing in a defined orientation is detachably mechanically connected to a complementary, second coupling element of the connector coupling, a tilt sensor arrangement in a defined orientation with respect to the detector housing the detector housing is firmly connected, wherein the
  • Tilt sensor arrangement is provided to detect the inclination of at least a first axis of the detector housing with respect to an external field; and a converter circuit for generating and providing a signal dependent at least on the detected inclination of the first axis with respect to the external field.
  • the inclination sensor arrangement is also suitable for detecting the inclination of a second axis with respect to the external field, wherein the second axis is preferably perpendicular to the first axis, and wherein the converter circuit for generating and providing a signal or a signal tuple, which depends on the inclination of the first and second axes with respect to the external field.
  • the converter circuit is suitable for providing the signal or the signal tuple at the connector coupling.
  • the inclination detector is designed as a so-called service plug.
  • the housing of the tilt detector also serves as a connector housing which is connected to a cable, which via the connector coupling, for example, to a transmitter
  • a service device such as a computer.
  • the signal or signal tuple can equally wirelessly, for example via Bluetooth, Zigbee or as an RFID signal or via cable to a
  • Signal tuple determined data can be transmitted to the transmitter.
  • the external field is a gravitational field, in particular gravity on earth.
  • the external field comprises a magnetic field, in particular the geomagnetic field.
  • the external field comprises an acceleration field, in particular a centrifugal field.
  • the transmitter according to the invention for providing a measurement signal on the basis of a measurement path has a measurement path with a cross-sensitivity to at least one external field, the cross-sensitivity depending on the inclination of at least a first axis of the transmitter with respect to the external field, wherein the transmitter has a processing circuit which is suitable is to take into account the cross-sensitivity of the measuring path to the external field from signals representing the slope of at least the first axis with respect to the external field or which depend on the inclination of the first axis, the transmitter having a coupling element of a connector coupling, which in a defined orientation at least with respect to the first axis of the transmitter, wherein a complementary coupling element in a defined orientation with respect to the first axis of the transmitter is connectable, and wherein the connector coupling has an interface to the processing circuit, and wherein the processing circuit is adapted from the Interface to receive the signals representing the inclination of the at least one axis with respect to the external field.
  • the transmitter according to the invention can according to a development of the invention, the transmitter also have a converter housing, within which the processing circuit is placed,
  • measuring path in the context of the present invention refers to a sequence of sampling, conversion and / or
  • the transmitter according to the invention can in particular a
  • Pressure transmitter whose measuring path comprises a hydraulic diaphragm seal for transmitting a media pressure to a pressure sensor.
  • this hydraulic pressure transmitter can cause a slope-dependent cross-sensitivity of the transmitter, as described for example in DE201010002157.
  • the pressure sensor usually comprises a measuring diaphragm whose pressure-dependent deformation is converted by means of a (piezo) resistive or capacitive transducer into an electrical signal. Thereafter, the measuring section comprises further electronic or
  • the term "electronic” here includes both analog and digital electronics.
  • the measurement signal to be output for example, an analog 4 ... 20 mA or a digital signal which in particular the HART standard, the Foundation Fieldbus standard or the Profibus standard is sufficient.
  • the connector coupling may according to an embodiment of the invention comprise a USB connector coupling, which ensures a one-to-one orientation of the components connected by means of the connector coupling to each other, provided that the coupling elements are respectively fixed and connected in a defined orientation.
  • the measuring system comprises a transmitter for
  • the transmitter having a processing circuit adapted to take into account the cross-sensitivity of the measurement path to the external field from signals representing the slope of at least the first axis with respect to the external field or which depend on the slope of the first axis,
  • the transmitter is a coupling element of a
  • Connector coupling which is arranged in a defined orientation at least with respect to the first axis of the transmitter, wherein a complementary coupling element is connectable in a defined orientation with respect to the first axis of the transmitter,
  • the connector coupling being an interface to the
  • processing circuit is adapted to receive from the interface the signals representing the inclination of the at least one axis with respect to the external field, wherein the inclination detector,
  • the detector housing has a first coupling element of a connector coupling, with which the detector housing is releasably mechanically connected in a defined orientation to a complementary, second coupling element of the connector coupling,
  • a tilt sensor arrangement which is fixedly connected in a defined orientation with respect to the detector housing with the detector housing, wherein the tilt sensor arrangement is provided to detect the inclination of at least a first axis of the detector housing with respect to an external field
  • a converter circuit for generating and providing a dependent on at least the detected inclination of the first axis with respect to the external field signal
  • the inclination detector is releasably connected to the transmitter to form the connector coupling, such that the coupling element of the inclination detector is engaged with the coupling element of FIG.
  • the inventive measuring system can according to a development of
  • Invention of the transmitter have a converter housing, within which the processing circuit is placed such that tilt detector extends outside of the converter housing.
  • Transmitter comprises: connecting a tilt detector according to the invention with a transmitter according to the invention by connecting the
  • Tilt detector and transmit signals representing the slope value or signals derived from the slope value to the transmitter.
  • the slope value determined by the slope detector may correspond to the slope value of the transducer axis with respect to the external field.
  • the signals are used to check whether a current installation position of the sensor is valid, that is, whether the influence of the
  • the inclination detector is separated again by the transmitter, for example shortly after the signals which represent the inclination value, or signals which have been derived from the inclination value have been transmitted to the transducers, or briefly before the transmitter is to start its normal measuring operation.
  • the measuring signal using the same signals, which
  • Fig. 1 a view of a first embodiment of a tilt detector according to the invention, which is attached to a transmitter according to the invention to determine its inclination.
  • FIG. 2 shows a view of a second embodiment of a
  • the transmitter according to the invention is plugged to determine its inclination.
  • a transmitter 2 in particular a pressure transmitter by means of a USB interface, not shown here.
  • the transmitter 2 is in turn mounted on an inclined surface of a container 3. With the inclination detector 1, the inclination of the transmitter 2 is to be determined, and the inclination or a quantity derived therefrom must be communicated to the transmitter 2.
  • the inclination detector 1 comprises a housing 10 with a coordinate system 1 1, whose inclination with respect to the vertical V by means of a Inclination sensor arrangement is to be determined in the housing.
  • the housing 10 of the tilt detector 1 1 is arranged in a defined orientation on an end face of a substantially cylindrical housing 20 of the transmitter 2.
  • the housings can have surface sections which are complementary to one another in the region of their contact. In the simplest case, these are plane-parallel surface sections, but it may also be complementary concave or convex structures, which engage with each other when the tilt detector is plugged onto the connector. These surface sections can continue to be formed according to the so-called poka-yoke principle, to a clear orientation
  • the unique orientation can equally be determined by the structures of the connector coupling, as is the case for example with a USB connector coupling.
  • the inclination detector may for example also be integrated in a so-called service plug, with which the transmitter 2 is connected via a cable 12 to a higher-level unit, such as a portable computer, temporarily, such as during commissioning of the transmitter or during a review of the same.
  • the inclination detector can - as a supplement or as a substitute for the cable connection formed by means of the cable 12 - have a radio module to communicate with the same parent unit.
  • the inclination data or data derived therefrom must be available to the transmitter for measuring operation, in particular also such that during the generation of measuring signals by means of the transmitter an inclination of at least a first axis of the transmitter with respect to an external field, to which inclination the measuring path is a dependent quench has, can be taken into account or that the influence of the same slope on the measuring section can be compensated accordingly by means of the transmitter.
  • the preparation of the inclination data can be carried out when determining the inclination, for example when commissioning the transmitter, of each of the components mentioned, ie the transmitter, the inclination detector and / or the higher-level unit.
  • Tilt detector collapses. This would be for example at a
  • Transmitter housing 20 extends when tilt detector 2 also has an axis parallel to the longitudinal axis of transmitter housing 20 and when the tilt detector detects the inclination of that axis with respect to the external field as shown in FIG.
  • the situation illustrated in FIG. 2 differs from the previous one in that although the inclination detector 1 is still in a defined position
  • the inclination detector can now be disconnected again from the transmitter, for example shortly after the signals which the
  • Transmitter absorbs its actual, serving to generate measurement signals measuring operation, to be used again thereafter in another with regard to its inclination transmitter.

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Abstract

Ein Neigungsmelder (1), insbesondere für einen Messumformer (2), umfassend ein Meldergehäuse (10), wobei das Meldergehäuse (10) ein erstes Kopplungselement einer Steckverbinderkupplung aufweist, womit das Meldergehäuse (10) in einer definierten Orientierung lösbar mechanisch an ein komplementäres, zweites Kopplungselement der Steckverbinderkupplung, insbesondere eines Messumformers (2) anschließbar ist, eine Neigungssensoranordnung (1) die in fester Orientierung bezüglich des Meldergehäuses mit dem Meldergehäuse fest mit dem Meldergehäuse verbunden ist, wobei die Neigungssensoranordnung dazu vorgesehen ist, die Neigung mindestens einer ersten Achse (11) des Meldergehäuses (10) bezüglich eines externen Feldes (V) zu erfassen, eine Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines zumindest von der erfassten Neigung der ersten Achse bezüglich des externen Feldes abhängigen Signals.

Description

MESSUMFORMERNEIGUNGSMELDER, MESSUMFORMER MIT EINER NEIGUNGSMELDERSCHNITTSTELLE UND MESSUMFORMERNEIGUNGSERMITTLUNGSVERFAHREN
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Neigungsmelder für einen
Messumformer, einen Messumformer mit einer Schnittstelle für einen solchen Neigungsmelder und ein Verfahren zum Ermitteln der Neigung eines
Messumformers. Manche Messumformer weisen lageabhängige Messfehler auf, welche durch externe Felder verursacht werden, beispielsweise das Gravitationsfeld das Erdmagnetfeld, oder ein Zentrifugalfeld. Es ist bekannt, Messumformer mit einem Neigungsmelder auszustatten um diese lageabhängigen Messfehler
auszugleichen. Die Offenlegungsschrift DE201010002157 offenbart einen Druckmessumformer mit einem hydraulischen Druckmittler und einem
Neigungsmelder, der es ermöglicht, neigungsabhängige Einflüsse auf den internen hydrostatischen Druck des Druckmittlers zu kompensieren. Die
Offenlegungsschriften WO 2007/109177 A2 und WO 2008/080802 A1 offenbaren Coriolis-Massedurchflussmessgeräte mit einem Neigungssensor.
Die genannten Lösungen erfüllen ihren Zweck, gehen allerdings mit den folgenden Nachteilen einher: Der Neigungsmelder benötigt Platz im Gehäuse, er kostet Geld, wobei der Preis mit der Genauigkeit zunimmt, und er ist ein weiteres Bauteil, das hinsichtlich Energieverbrauch und - beispielsweise in der
Gerätesoftware - beim Fehlermanagement zu berücksichtigen ist. Dies ist insofern misslich als der Neigungsmelder eigentlich nur einmal benötigt wird, nämlich bei der Installation des Messumformers. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Neigungsmelder gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 , einen Messumformer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 7, ein Meßsystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 bzw. ein Verfahren gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 12. Der erfindungsgemäße Neigungsmelder umfasst ein Meldergehäuse, wobei das Meldergehäuse ein erstes Kopplungselement einer Steckverbinderkupplung aufweist, womit das Meldergehäuse in einer definierten Orientierung lösbar mechanisch an ein komplementäres, zweites Kopplungselement der Steckverbinderkupplung anschließbar ist, eine Neigungssensoranordnung die in definierter Orientierung bezüglich des Meldergehäuses mit dem Meldergehäuse fest verbunden ist, wobei die
Neigungssensoranordnung dazu vorgesehen ist, die Neigung mindestens einer ersten Achse des Meldergehäuses bezüglich eines externen Feldes zu erfassen; und eine Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines zumindest von der erfassten Neigung der ersten Achse bezüglich des externen Feldes abhängigen Signals. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Neigungssensoranordnung weiterhin dazu geeignet, auch die Neigung einer zweiten Achse bezüglich des externen Feldes zu erfassen, wobei die zweite Achse vorzugsweise senkrecht zu ersten Achse verläuft, und wobei die Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Signals oder eines Signaltupels, welches von der Neigung der ersten und der zweiten Achse bezüglich des externen Feldes abhängt, auszugeben.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wandlerschaltung dazu geeignet, das Signal oder das Signaltupel an der Steckverbinderkupplung bereitzustellen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Neigungsmelder als so genannter Service Stecker ausgebildet. D. h., das Gehäuse des Neigungsmelders dient zugleich als Steckergehäuse das mit einem Kabel verbunden ist, welches über die Steckverbinderkupplung beispielsweise an einen Messumformer
anzuschließen ist, um den Messumformer über das Kabel mit einem Service- Gerät, beispielsweise einem Computer zu verbinden.
Das Signal oder das Signaltupel kann gleichermaßen drahtlos, beispielsweise per Bluetooth, Zigbee oder als RFID-Signal oder über Kabel an eine
übergeordnete Einheit ausgegeben werden, wobei dann in einer Weiterbildung der Erfindung von der übergeordneten Einheit anhand des Signals oder
Signaltupels ermittelte Daten an den Messumformer übertragen werden können.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist das externe Feld ein Schwerefeld, insbesondere die Schwerkraft auf der Erde. In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das externe Feld ein Magnetfeld, insbesondere das Erdmagnetfeld.
In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das externe Feld ein Beschleunigungsfeld, insbesondere ein Zentrifugalfeld.
Der erfindungsgemäße Messumformer zum Bereitstellen eines Messsignals anhand einer Messstrecke weist eine Messstrecke mit einer Querempfindlichkeit zu mindestens einem externen Feld auf, wobei die Querempfindlichkeit von der Neigung mindestens einer ersten Achse des Messumformers bezüglich des externen Feldes abhängt, wobei der Messumformer eine Verarbeitungsschaltung aufweist, welche geeignet ist, die Querempfindlichkeit der Messstrecke zu dem externen Feld anhand von Signalen zu berücksichtigen, welche die Neigung mindestens der ersten Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren oder welche von der Neigung der ersten Achse abhängen, wobei der Messumformer ein Kopplungselement einer Steckverbinderkupplung aufweist, welches in einer definierten Orientierung zumindest bezüglich der ersten Achse des Messumformers angeordnet ist, wobei ein komplementäres Koppelelement in einer definierten Orientierung bezüglich der ersten Achse des Messumformers verbindbar ist, und wobei die Steckverbinderkupplung eine Schnittstelle zur Verarbeitungsschaltung aufweist, und wobei die Verarbeitungsschaltung geeignet ist, von der Schnittstelle die Signale zu empfangen, welche die Neigung der mindestens einen Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren.
Der erfindungsgemäße Messumformer kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Meßumformer zudem ein Umformergehäuse aufweisen, innerhalb dessen die Verarbeitungsschaltung plaziert ist,
Der Begriff Messstrecke bezeichnet im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung eine Folge von Abtastungs-, Wandlungs- und//oder
Verarbeitungsschritten mit denen anhand eines messgrößenabhängigen Primäreffekts ein Messsignal erzeugt wird.
Der erfindungsgemäße Messumformer kann insbesondere ein
Druckmessumformer sein dessen Messstrecke einen hydraulischen Druckmittler zur Übertragung eines Mediendrucks zu einem Drucksensor umfasst.
Insbesondere dieser hydraulische Druckmittler kann eine neigungsabhängige Querempfindlichkeit des Messumformers bewirken, wie beispielsweise in DE201010002157 beschrieben ist. Der Drucksensor umfasst gewöhnlich eine Messmembran, deren druckabhängige Verformung mittels eines (piezo- )resistiven oder kapazitiven Wandlers in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Danach umfasst die Messstrecke weitere elektronische bzw.
Verarbeitungsstufen, wobei der Begriff„elektronisch" hier sowohl analoge als auch digitale Elektronik umfasst. Das auszugebende Messsignal kann beispielsweise ein analoges 4 ... 20 mA oder ein digitales Signal sein welches insbesondere dem HART-Standard, dem Foundation-Fieldbus-Standard oder dem Profibusstandard genügt. Die Steckverbinderkupplung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine USB-Steckverbinderkupplung umfassen, welche eine eineindeutige Orientierung der mittels der Steckverbinderkuppplung verbunden Komponenten zueinander gewährleistet, sofern die Kopplungselemente jeweils fest und in einer definierten Orientierung verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Meßsystem, umfaßt einen Messumformer zum
Bereitstellen eines Messsignals anhand einer Messstrecke mit einer
Querempfindlichkeit zu mindestens einem externen Feld auf, wobei die
Querempfindlichkeit von der Neigung mindestens einer ersten Achse des
Messumformers bezüglich des externen Feldes abhängt, sowie einen
Neigungsmelder, wobei der Messumformer eine Verarbeitungsschaltung aufweist, welche geeignet ist, die Querempfindlichkeit der Messstrecke zu dem externen Feld anhand von Signalen zu berücksichtigen, welche die Neigung mindestens der ersten Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren oder welche von der Neigung der ersten Achse abhängen,
wobei der Messumformer ein Kopplungselement einer
Steckverbinderkupplung aufweist, welches in einer definierten Orientierung zumindest bezüglich der ersten Achse des Messumformers angeordnet ist, wobei ein komplementäres Koppelelement in einer definierten Orientierung bezüglich der ersten Achse des Messumformers verbindbar ist,
wobei die Steckverbinderkupplung eine Schnittstelle zur
Verarbeitungsschaltung aufweist, wobei die Verarbeitungsschaltung geeignet ist, von der Schnittstelle die Signale zu empfangen, welche die Neigung der mindestens einen Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren, wobei der Neigungsmelder,
ein Meldergehäuse, das Meldergehäuse ein erstes Kopplungselement einer Steckverbinderkupplung aufweist, womit das Meldergehäuse in einer definierten Orientierung lösbar mechanisch an ein komplementäres, zweites Kopplungselement der Steckverbinderkupplung anschließbar ist,
eine Neigungssensoranordnung die in definierter Orientierung bezüglich des Meldergehäuses mit dem Meldergehäuse fest verbunden ist, wobei die Neigungssensoranordnung dazu vorgesehen ist, die Neigung mindestens einer ersten Achse des Meldergehäuses bezüglich eines externen Feldes zu erfassen, sowie
eine Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines zumindest von der erfassten Neigung der ersten Achse bezüglich des externen Feldes abhängigen Signals umfaßt, und
wobei der Neigungsmelder unter Bildung der Steckverbinderkupplung wieder lösbar mit dem Meßumformer verbunden ist, derart, daß das Kopplungselement des Neigungsmelders mit dem Kopplungselement des im Eingriff ist.
Das erfindunggemäße Meßsystem kann gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung der Meßumformer ein Umformergehäuse aufweisen, innerhalb dessen die Verarbeitungsschaltung plaziert ist, derart, daß Neigungsmelder sich außerhalb des Umformergehäuses erstreckt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum ermitteln der Neigung eines
Messumformers umfasst: Verbinden eines erfindungsgemäßen Neigungsmelders mit einem erfindungsgemäßen Messumformers durch verbinden des
Kopplungselements des Neigungsmelders mit dem Kopplungselement des Messumformers, Ermitteln mittels eines Neigungswertes mittels des
Neigungsmelders und Übertragen von Signalen, welche den Neigungswert repräsentieren, oder von Signalen, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind an den Messumformer.
Der Neigungswert, welcher von dem Neigungsmelder ermittelt wird, kann der Neigungswert der Achse des Messumformers bezüglich des externen Feldes entsprechen.
In einer Weiterbildung des Verfahren wird anhand der Signale überprüft, ob ein aktuelle Einbaulage des Sensors valide ist, also ob der Einfluss der
lageabhängigen Querempfindlichkeit der Messstrecke überhaupt noch eine hinreichend genaue Messung ermöglicht.
In einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, daß der Neigungsmelder vom Messumformer wieder getrennt wird, beispielsweise kurz nach dem Signale, welche den Neigungswert repräsentieren, oder Signale, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind an den Messumformer übertragen worden sind, bzw. kurz bevor der Meßumformer seinen normalen Meßbetrieb aufnehmen soll. Alternativ oder in Ergänzung ist ferner vorgesehen, daß das Messsignal unter Verwendung nämlicher Signalen, welche den
Neigungswert repräsentieren, oder von Signalen, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind bzw. unter Berücksichtigung des an den Messumformer übermittelten Neigungswertes generiert wird.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Neigungsmelders, welcher auf einen erfindungsgemäßen Messumformer aufgesteckt ist, um dessen Neigung zu ermitteln.
Fig. 2: eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Neigungsmelders, welcher auf einen
erfindungsgemäßen Messumformer aufgesteckt ist, um dessen Neigung zu ermitteln.
Der in Fig. 1 dargestellte Neigungsmelder 1 ist auf einen Messumformer 2, insbesondere einen Druckmessumformer mittels einer hier nicht dargestellten USB-Schnittstelle aufgesteckt. Der Messumformer 2 ist seinerseits an einer geneigten Oberfläche eines Behälters 3 montiert. Mit dem Neigungsmelder 1 ist die Neigung des Messumformers 2 zu ermitteln, und die Neigung oder eine daraus abgeleitete Größe ist dem Messumformer 2 mitzuteilen.
Der Neigungsmelder 1 umfasst ein Gehäuse 10 mit einem Koordinatensystem 1 1 , dessen Neigung bezüglich der Vertikalen V mittels einer Neigungssensoranordnung in dem Gehäuse zu ermitteln ist. Das Gehäuse 10 des Neigungsmelders 1 1 ist in einer definierten Orientierung auf einer Stirnfläche eines im wesentlichen zylindrischen Gehäuses 20 des Messumformers 2 angeordnet. Um eine hinreichend genaue Orientierung der beiden Gehäuse 10, 20 zueinander zu gewährleisten, können die Gehäuse im Bereich ihres Kontakts zueinander komplementäre Oberflächenabschnitte aufweisen. Im einfachsten Fall sind dies planparallele Oberflächenabschnitte, es können aber auch komplementäre konkave bzw. konvexe Strukturen sein, die miteinander in Eingriff gelangen, wenn der Neigungsmelder auf den Steckverbinder aufgesteckt wird. Diese Oberflächenabschnitte können weiterhin nach dem so genannten Poka-Yoke-Prinzip gebildet sein, um eine eindeutige Orientierung zu
gewährleisten. Die eindeutige Orientierung kann gleichermaßen durch die Strukturen der Steckverbinderkupplung vorgegeben sein, wie dies beispielsweise bei einer USB-Steckverbinderkupplung der Fall ist. Der Neigungsmelder kann beispielsweise auch in einen so genannten Service-Stecker integriert sein, mit dem der Messumformer 2 über ein Kabel 12 an eine übergeordnete Einheit, beispielsweise einen tragbaren Computer, vorübergehend angeschlossen wird, etwa während einer Inbetriebnahme des Meßumformers oder währende einer Überprüfung desselben. Der Neigungsmelder kann - als Ergänzung oder als Ersatz für die mittels des Kabels 12 gebildete Kabelverbindung - ein Funkmodul aufweisen um mit nämlicher übergeordneter Einheit zu kommunizieren.
Die Neigungsdaten oder daraus abgeleitete Daten müssen für den Messbetrieb dem Messumformer zur Verfügung stehen, insb. auch derart, daß bei der Generierung von Messsignalen mittels des Meßumformers eine Neigung mindestens einer ersten Achse des Messumformers bezüglich eines externen Feldes, zu welcher Neigung die Meßstrecke eine abhängige Querempfindlichkeit aufweist, berücksichtigt werden kann bzw. daß der Einfluß nämlicher Neigung auf die Meßstrecke entsprechend mittels des Meßumformers kompensiert werden kann. Die Aufbereitung der Neigungsdaten, kann bei der Ermittlung der Neigung, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Messumformers, von jeder der genannten Komponenten durchgeführt werden, also dem Messumformer, dem Neigungsmelder und/oder der übergeordneten Einheit. In vielen Fällen kann es ausreichen, die Neigung nur einer ersten Achse des Koordinatensystems 1 1 des Neigungsmelders bezüglich des externen Felds zu kennen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Querempfindlichkeit des Messumformers mit der Neigung nur einer Achse des Koordinatensystems 21 des Messumformers bezüglich eines externen Feldes hinreichend genau beschrieben ist, und wenn diese Achse des Koordinatensystems des
Messumformers mit der ersten Achse des Koordinatensystems des
Neigungsmelders zusammenfällt. Dies wäre beispielsweise bei einem
Druckmessumformer mit einem hydraulischen Druckmittler der Fall, dessen hydraulischer Pfad entlang der Längsachse eines zylindrischen
Messumformergehäuses 20 verläuft, wenn der Neigungsmelder 2 ebenfalls eine Achse aufweist, die parallel zur Längsachse des Messumformergehäuses 20 angeordnet ist, und wenn der Neigungsmelder die Neigung dieser Achse bezüglich des externen Feldes erfasst, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die in Fig. 2 dargestellte Situation unterscheidet sich von der vorigen dadurch, dass der Neigungsmelder 1 nun zwar immer noch in einer definierten
Orientierung bezüglich eines Messumformers 3 ausgerichtet aber nun mit einer Steckverbinderkupplung auf einer Mantelfläche eines Trommelgehäuses 30 des Messumformers gehalten wird, so dass die Achsen des Koordinatensystems 1 1 des Neigungsmelders nicht mit den Achsen eines Koordinatensystems 31 des Messumformers zusammenfallen. In diesem Fall ist eine
Koordinatentransformation erforderlich, um aus der Neigung der Achsen des Koordinatensystems 1 1 des Neigungsmelders 10 die Neigung einer oder mehrerer Achsen des Koordinatensystems 21 des Messumformers 3 zu ermitteln, die vorzugsweise von einer über ein Kabel 12 an den Neigungsmelder 1 angeschlossenen übergeordneten Einheit durchzuführen ist, wozu ihr die Transformation zwischen dem Koordinatensystems 31 des Messumformers 3 und dem Koordinatensystem 1 1 des Neigungsmelders bekannt sein muss.
Nach dem im Meßumformer die Information über die interessierende Neigung verfügbar ist kann der Neigungsmelder nunmehr wieder vom Messumformer getrennt werden, beispielsweise kurz nach dem Signale, welche den
Neigungswert repräsentieren, oder Signale, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind an den Messumformer übertragen worden sind bzw. kurz bevor der
Meßumformer seinen eigentlichen, der Generierung von Meßsignalen dienenden Meßbetrieb aufnimmt, um hernach bei einem weiteren hinsichtlich seiner Neigung einzumessenden Meßumformer erneut verwendet zu werden.

Claims

Patentansprüche
1. Neigungsmelder (1 ), insbesondere für einen Messumformer (2), umfassend:
ein Meldergehäuse (10), wobei das Meldergehäuse (10) ein erstes
Kopplungselement einer Steckverbinderkupplung aufweist, womit das Meldergehäuse (10) in einer definierten Orientierung lösbar mechanisch an ein komplementäres, zweites Kopplungselement der
Steckverbinderkupplung, insbesondere eines Messumformers (2) anschließbar ist,
eine Neigungssensoranordnung (1 ) die in fester Orientierung bezüglich des Meldergehäuses mit dem Meldergehäuse fest mit dem Meldergehäuse verbunden ist, wobei die Neigungssensoranordnung dazu vorgesehen ist, die Neigung mindestens einer ersten Achse (1 1 ) des Meldergehäuses (10) bezüglich eines externen Feldes (V) zu erfassen,
eine Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines zumindest von der erfassten Neigung der ersten Achse bezüglich des externen Feldes abhängigen Signals.
2. Neigungsmelder nach Anspruch 1 , wobei die Neigungssensoranordnung dazu geeignet ist, auch die Neigung einer zweiten Achse bezüglich des externen Feldes zu erfassen, wobei die zweite Achse insbesondere senkrecht zu ersten Achse verläuft, und wobei die Wandlerschaltung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Signals oder eines Signaltupels, welches von der Neigung der ersten und der zweiten Achse bezüglich des externen abhängt, auszugeben.
3. Neigungsmelder nach Anspruch 2, wobei die Wandlerschaltung dazu geeignet, das Signal oder das Signaltupel an der Steckverbinderkupplung bereitzustellen.
4. Neigungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das
Meldergehäuse des Neigungsmelders mit einem Kabel verbunden ist, welches über die Steckverbinderkupplung an einen Messumformer anzuschließen ist um, den Messumformer über das Kabel mit einem Service- Gerät, beispielsweise einem Computer zu verbinden.
5. Neigungsmelder, nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Signal oder das Signaltupel drahtlos oder über Kabel an eine übergeordnete Einheit ausgegeben werden kann.
6. Neigungsmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das externe Feld ein Schwerefeld, insbesondere die Schwerkraft auf der Erde, ein Magnetfeld, insbesondere das Erdmagnetfeld, oder ein Beschleunigungsfeld, insbesondere ein Zentrifugalfeld ist.
7. Messumformer zum Bereitstellen eines Messsignals mittels einer
Messstrecke,
wobei die Messstrecke eine Querempfindlichkeit zu mindestens einem externen Feld aufweist, wobei die Querempfindlichkeit von der Neigung mindestens einer ersten Achse des Messumformers bezüglich des externen Feldes abhängt,
wobei der Messumformer eine Verarbeitungsschaltung aufweist, welche geeignet ist, die Querempfindlichkeit der Messstrecke zu dem externen Feld anhand von Signalen zu berücksichtigen, welche die Neigung mindestens der ersten Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren oder welche von der Neigung der ersten Achse abhängen,
wobei der Messumformer ein Kopplungselement einer
Steckverbinderkupplung aufweist, welches in einer definierten Orientierung zumindest bezüglich der ersten Achse des Messumformers angeordnet ist, wobei ein komplementäres Koppelelement in einer definierten Orientierung zumindest bezüglich der ersten Achse des Messumformers verbindbar ist, und
wobei die Steckverbinderkupplung eine Schnittstelle zur
Verarbeitungsschaltung aufweist, die geeignet ist, von der Schnittstelle die Signale zu empfangen, welche von der Neigung der mindestens einen Achse bezüglich des externen Feldes abhängen bzw. die Neigung der mindestens einen Achse bezüglich des externen Felds repräsentieren.
8. Messumformer nach Anspruch 7, wobei die Signale insbesondere von einem Neigungsmelder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zu empfangen sind, der in einer definierten Orientierung an die Steckverbinderkupplung angeschlossen ist.
9. Messumformer nach Anspruch 7 oder 8,
wobei der Messumformer ein Druckmessumformer ist, dessen
Messstrecke mindestens einen hydraulischen Druckmittler zur Übertragung eines Mediendrucks zu einem Drucksensor umfasst; und/oder
wobei der Messumformer ein Durchflussmessumformer ist, dessen Messstrecke insbesondere einen nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Messaufnehmer umfasst.
10. Meßsystem, umfassend:
einen Messumformer gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 sowie einen Neigungsmelder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Neigungsmelder unter Bildung der Steckverbinderkupplung wieder lösbar mit dem Meßumformer verbunden ist, derart, daß das
Kopplungselement des Neigungsmelders mit dem Kopplungselement des im Eingriff ist.
1 1. Meßsystem, nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Meßumformer ein Umformergehäuse aufweist, innerhalb dessen die Verarbeitungsschaltung plaziert ist, und wobei-Neigungsmelder sich außerhalb des
Umformergehäuses erstreckt.
12. Verfahren zum Ermitteln der Neigung eines Messumformers, umfassend:
Verbinden eines Neigungsmelders, nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Messumformer nach einem der Ansprüche 7 bis 9; mittels der Steckverbinderkupplung, insb. zum Bilden eines Meßsystems gemäß einem der Ansprüche 10 bis 1 1 ;
Ermitteln mittels eines Neigungswertes mittels des Neigungsmelders; und Übertragen von Signalen, welche den Neigungswert repräsentieren, oder von Signalen, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind an den
Messumformer.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Neigungswert, welcher von dem Neigungsmelder ermittelt wird, dem Neigungswert der Achse des
Messumformers bezüglich des externen Feldes entspricht.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei anhand der Signale überprüft wird, ob eine aktuelle Einbaulage des Sensors valide ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiters umfassend:
Trennen des Neigungsmelders vom Messumformer, insb. nach dem
Übertragen von Signalen, welche den Neigungswert repräsentieren, oder von Signalen, die aus dem Neigungswert abgeleitet sind an den Messumformer.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, weiters umfassend:
Generieren des Messsignals unter Verwendung nämlicher Signalen, welche den Neigungswert repräsentieren, oder von Signalen, die aus dem
Neigungswert abgeleitet sind bzw. unter Berücksichtigung des an den Messumformer übermittelten Neigungswertes.
PCT/EP2012/073370 2011-12-23 2012-11-22 Messumformerneigungsmelder, messumformer mit einer neigungsmelderschnittstelle und messumformerneigungsermittlungsverfahren WO2013092105A1 (de)

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