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Title:
AUTOMATION FIELD DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/035301
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a field device, comprising: a connection terminal (2); field device electronics (4); an internal interface (5) for connecting an electronic module (6); the electronic module (6) having at least one electronic component (7) for realizing an additional functionality; a capacitor (8), which is designed to provide an additional first auxiliary energy amount (Ehilf1) to the component (7) if the component (7) of the electronic module (6) has an energy demand exceeding the main power (Phaupt); a battery (9), which is designed to provide a second auxiliary energy amount (Ehilf2) to the at least one component if the at least one component (7) of the electronic module (6) has an energy demand exceeding the main power (Phaupt) and the first auxiliary energy amount (Ehilf1), wherein the battery (9) provides the second auxiliary energy amount (Ehilf2) to the component (7) only if the main power (Phaupt) and the first auxiliary energy amount (Ehilf1) are not sufficient for the energy supply of the component (7).

Inventors:
SCHÄUBLE HARALD (DE)
GERWIG SIMON (DE)
STRITTMATTER CHRISTIAN (DE)
BRUTSCHIN WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/070465
Publication Date:
February 20, 2020
Filing Date:
July 30, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ENDRESS HAUSER SE CO KG (DE)
International Classes:
G05B19/042
Foreign References:
DE102016122714A12018-05-24
US20170167911A12017-06-15
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, Angelika (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Feldgerät, insbesondere Namur-Feldgerät, der Automatisierungstechnik (1 ), aufweisend:

eine Anschlussklemme (2) zum Anschließen einer Zweidrahtleitung (3);

eine Feldgeräteelektronik (4), der eine maximale Betriebsleistung (Pmax) über die Anschlussklemme (2) durch die Zweidrahtleitung (3) zur Verfügung gestellt wird, wobei die Feldgeräteelektronik (4) dazu eingerichtet ist, eine Hauptfunktionalität des Feldgerätes, insbesondere eine Mess- oder Grenzwerterfassung, auszuführen;

eine durch die Feldgeräteelektronik (4) bereitgestellte interne Schnittstelle (5) zum Anschließen eines Elektronikmoduls (6);

das Elektronikmodul (6) mit zumindest einer elektronischen Komponente (7) zur Realisierung einer Zusatzfunktionalität, wobei die zumindest eine elektronische Komponente (7) des Elektronikmoduls (6) über die interne Schnittstelle (5) mit der Feldgeräteelektronik (4) zur Datenübertragung verbunden ist und die interne Schnittstelle (5) der zumindest einen elektronischen Komponente (7) ferner eine Hauptleistung (Phaupt) zur Verfügung stellt;

eine dem Elektronikmodul (6) zugehörige Kapazität (8), die derartig ausgebildet ist, dass die Kapazität (8) über die interne Schnittstelle (5) geladen wird und in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente (7) des Elektronikmoduls (6) einen über die Hauptleistung (Phaupt) hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einen Komponente (7) eine zusätzliche erste Hilfsenergie (Ehilfl ) zur Verfügung stellt;

eine dem Elektronikmodul (6) zugehörige Batterie (9), die derartig ausgebildet ist, dass die Batterie (9) in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente (7) des Elektronikmoduls (6) einen über die Hauptleistung (Phaupt) und die erste Hilfsenergie (Ehilfl ) hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einen Komponente eine zweite Hilfsenergie (Ehilf2) zur Verfügung stellt, wobei die Kapazität (8) und die Batterie (9) derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie (9) der zumindest einen Komponente (7) die zweite Hilfsenergie (Philf2) nur dann zur Verfügung stellt, wenn die Hauptleistung (Phaupt) und die erste Hilfsenergie (Ehilfl ) nicht zur Energieversorgung der zumindest einen

Komponente (7) ausreicht.

2. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach Anspruch 1 , wobei die zumindest eine Komponente (7) ein Funkmodul umfasst, welches dazu eingerichtet ist, drahtlos Daten zu kommunizieren, und wobei die zumindest zweite Hilfsenergie (Ehilf2) vorzugsweise nur bei einem Sende- bzw. Empfangsvorgang das Funkmodul mit Energie versorgt.

3. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine Strombegrenzungsschaltung (10), die an einem Eingang (10a) mit der internen Schnittstelle (5) und an einem Ausgang (10b) mit der zumindest einen Komponente (7) des Elektronikmoduls (6) verbunden ist, und dazu ausgebildet ist, einen Strom der über die interne Schnittstelle (5) fließt auf einen spezifischen Stromwert (Imax) zu begrenzen.

4. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kapazität (8) und die Batterie (9) zwischen dem Ausgang (10b) der

Strombegrenzungsschaltung (10) und der zumindest einen Komponente (7) angeordnet sind und derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie (9) der zumindest einen Komponente (7) die zweite Hilfsenergie (Ehilf2) nur dann zur Verfügung stellt, wenn eine Ausgangsspannung (U) an dem Ausgang (10b) der Strombegrenzungsschaltung (10) unter einen spezifischen Wert, vorzugsweise einen spezifischen Wert kleiner 3 V, besonders bevorzugt kleiner 2,75 V, besonders bevorzugt kleiner 2,5 V absinkt.

5. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Regler (1 1 ) in einer Verbindung zwischen der Batterie (9) und dem Ausgang (10b) der Strombegrenzungsschaltung (10) vorgesehen ist, der eine Batteriespannung (UBatterie) auf einen Wert regelt der kleiner als der spezifische Wert an dem Ausgang (10b) der Strom begrenzungsschaltung (10) ist.

6. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ferner ein Sperrelement (12), insbesondere in Form einer Diode oder als integraler Bestandteil des Reglers, in die Verbindung zwischen der Batterie und dem Ausgang (10b) der Strombegrenzungsschaltung (10) vorgesehen ist, welches derartig ausgelegt ist, einen Stromfluss von dem Ausgang (10b) der Strombegrenzungsschaltung (10) zur Batterie (9) hin zu verhindern.

7. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapazität (8) eine Vielzahl von

Keramikkondensatoren umfasst und die Kapazität (8) vorzugsweise eine Größe im Bereich von 500 pF bis 2m F aufweist.

8. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (9) und die Kapazität (8) parallel am Ausgang (1 Ob) der Strombegrenzungsschaltung (10) zueinander geschaltet sind.

9. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (9) gemäß dem Standard IEC 60086-4 mit Ausgabedatum vom 03.09.2014 und/oder dem Standard IEC 60079-1 1 mit Ausgabedatum vom 30.06.201 1 ausgeführt ist, sodass die Batterie (9) zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereich ausgebildet ist.

10. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, wobei die interne Schnittstelle (5) zur Datenübertragung als UART-Schnittstelle ausgebildet ist.

11. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkmodul (7) zur drahtlosen Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante eingerichtet ist:

Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;

- 6 LoWPAN;

- 6TiSCH; oder

- Wireless HART.

12. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Feldgerätegehäuse (13) in dem die Feldgeräteelektronik (4) und das Elektronikmodul (6) angeordnet ist.

13. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , ferner umfassend ein Feldgerätegehäuse (13) in dem die Feldgeräteelektronik (4) angeordnet ist, wobei das Elektronikmodul (6) außerhalb an dem Feldgerätegehäuse (13) angeordnet ist.

Description:
Feldgerät der Automatisierungstechnik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät, insbesondere ein Namur-Feldgerät, der Automatisierungstechnik.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte,

Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.

Neben den oben bereits erwähnten Feldgeräten zählen aber auch sogenannte Namur- Feldgeräte bzw. Schaltgeräte, die bspw. als Grenzstandschalter ausgeführt sein können, zu der Liste der Feldgeräte. Derartige als Grenzstandschalter ausgebildete Feldgeräte, können beispielsweise vibronische Sensoren mit zumindest einer mechanisch schwingfähigen Einheit oder kapazitive und/oder konduktive Sensoren aufweisen. Die Grundprinzipien und unterschiedlichen Ausgestaltungen sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt geworden. Entsprechende Feldgeräte werden von der Anmelderin in großer Vielfalt hergestellt und im Falle von vibronischen

Grenzstandschaltern beispielsweise unter der Bezeichnung LIQUIPHANT und/oder SOLIPHANT, und im Falle von kapazitiven und/oder konduktiven Grenzstandschaltern beispielsweise unter der Bezeichnung LIQUIPOINT vertrieben.

Im Falle eines vibronischen Grenzstandschalters für Flüssigkeiten wird unterschieden, ob die schwingfähige Einheit von der Flüssigkeit bedeckt ist oder frei schwingt. Diese beiden Zustände, der Freizustand und der Bedecktzustand, werden dabei anhand

unterschiedlicher Resonanzfrequenzen, also einer Frequenzverschiebung, unterschieden. Die Dichte und/oder Viskosität wiederum lassen sich mit einem derartigen Messgerät nur bei einer zumindest teilweisen Bedeckung mit dem Medium ermitteln.

Im Falle eines konduktiven Grenzstandschalters wird dagegen erkannt, ob über ein leitfähiges Medium ein elektrischer Kontakt zwischen einer Sondenelektrode und der Wandung eines leitfähigen Behälters oder einer zweiten Elektrode besteht. Im kapazitiven Messverfahren wird dagegen der Füllstand aus der Kapazität des von einer

Sondenelektrode und der Wandung des Behälters oder einer zweiten Elektrode gebildeten Kondensators ermittelt. Je nach Leitfähigkeit des Mediums bildet entweder das Medium selbst oder eine Sondenisolierung das Dielektrikum des Kondensators.

Die sogenannten Namur-Feldgeräte bzw. Schaltgeräte wurden zuerst im NAMUR (Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik in der Chemischen Industrie) Arbeitsblatt NA 001 definiert, welches in die Norm DIN EN 60947-5-6 (mit Ausgabedatum: Dezember 2000) überführt wurde. Namur-Feldgeräte bzw. Schaltgeräte übertragen hierbei lediglich eine binäre Information in Form eines spezifischen Stromsignales.

Beispielsweise geben Namur-Feldgeräte an, ob eine spezifischer Grenzstand erreicht ist.

Gemäß der Norm DIN EN 60947-5-6 ist vorgesehen, dass das Feldgerät mit einem eingeprägten Strom betrieben wird, sodass es direkt aus einer Stromschleife mit Energie versorgt wird. Dies ist möglich, da das Feldgerät im Betrieb einen maximalen Strombedarf benötigt, der kleiner ist als ein Wert des spezifischen Stromsignals. Man spricht dann auch von sogenannten Zweileiter-Feldgeräten, da zum Anschluss der Geräte lediglich eine Zweidrahtleitung, d.h. eine Leitung mit zwei Adern, erforderlich ist. Die binäre Information (z.B. Grenzstand erreicht bzw. nicht erreicht) wird jeweils über einen entsprechenden spezifischen Stromwert von dem Feldgerät zu einer (analogen)

Auswerteeinheit, bspw. einer SPS (Speicherprogrammierbaren Steuerung),

kommuniziert. Gemäß der oben bezeichneten Norm sind als spezifische Stromwerte dabei ein Stromwert kleiner 1 ,2 mA und ein Stromwert größer 2,1 mA vorgesehen. In dem Fall eines Grenzstandschalters bedeutet dies, dass ein spezifischer Stromwert kleiner 1 ,2 mA signalisiert, dass der entsprechende Grenzstand erreicht ist und ein spezifischer Stromwert größer 2,1 mA signalisiert, dass der Grenzstand noch nicht erreicht ist.

Aufgrund dessen, dass dem Feldgerät nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung steht, werden an die Konzeption und den Aufbau des Feldgerätes höchste Anforderungen gestellt. Dies trifft insbesondere in dem Fall zu, dass das Feldgerät neben der reinen internen Auswerteeinheit, die bspw. zur Ermittlung des Grenzstandes dient, auch weitere Funktionen verfügen soll, die über entsprechende elektronische Komponenten realisiert werden.

Eine solche Funktion kann dabei eine Funkfunktionalität des Feldgerätes darstellen, mittels derer bspw. der Grenzstand zusätzlich über ein entsprechendes Funksignal kommuniziert werden kann. Funksysteme benötigen dabei zeitweise sehr viel mehr Energie als das Feldgerät über die Zweidrahtleitung zur Verfügung stellen kann, bspw. in einem entsprechenden Funkintervall, in dem der Mess- bzw. Grenzwert kommuniziert wird. Aber nicht nur im Fall des Übertragens des Mess- bzw. Grenzwertes, sondern bspw. auch bei einem Software update, welches„over the air“ durchgeführt wird, wird kurzfristig viel mehr Energie benötigt als das Feldgerät über die Zweidrahtleitung zur Verfügung stellen kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät der

Automatisierungstechnik, insbesondere ein Namur-Feldgerät mit einer

Zusatzfunktionalität, insbesondere eine Funkfunktionalität, bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Feldgerät, insbesondere das Namur-Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1 .

Das erfindungsgemäße Feldgerät, insbesondere Namur-Feldgerät, der

Automatisierungstechnik umfasst:

eine Anschlussklemme zum Anschließen einer Zweidrahtleitung;

eine Feldgeräteelektronik, der eine maximale Betriebsleistung über die

Anschlussklemme durch die Zweidrahtleitung zur Verfügung gestellt wird, wobei die Feldgeräteelektronik dazu eingerichtet ist, eine Hauptfunktionalität des Feldgerätes, insbesondere eine Mess- oder Grenzwerterfassung, auszuführen; eine durch die Feldgeräteelektronik bereitgestellte interne Schnittstelle zum Anschließen eines Elektronikmoduls;

das Elektronikmodul mit zumindest einer elektronischen Komponente zur Realisierung einer Zusatzfunktionalität, wobei die zumindest eine elektronische Komponente des Elektronikmoduls über die interne Schnittstelle mit der Feldgeräteelektronik zur Datenübertragung verbunden ist und die interne Schnittstelle der zumindest einen elektronischen Komponente ferner eine Hauptleistung zur Verfügung stellt,

eine dem Elektronikmodul zugehörige Kapazität, die derartig ausgebildet ist, dass die Kapazität über die interne Schnittstelle geladen wird und in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente des Elektronikmoduls einen über die Hauptleistung hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einer Komponente eine zusätzliche erste Hilfsenergie zur Verfügung stellt;

eine dem Elektronikmodul zugehörige Batterie, die derartig ausgebildet ist, dass die Batterie in dem Fall, dass die zumindest eine Komponente des

Elektronikmoduls einen über die Hauptleistung und die erste Hilfsenergie hinausgehenden Energiebedarf benötigt, der zumindest einen Komponente eine zweite Hilfsenergie zur Verfügung stellt, wobei die Kapazität und die Batterie derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie der zumindest einen Komponente die zweite Hilfsenergie nur dann zur Verfügung stellt, wenn die Hauptleistung und die erste Hilfsenergie nicht zur Energieversorgung der zumindest einen Komponente ausreicht. Hierbei ist unter einem Namur-Feldgerät ein Feldgeräte zu verstehen, welches gemäß der Norm DIN EN 60947-5-6 (mit Ausgabedatum: Dezember 2000) ausgebildet ist und somit eine binäre Information anhand von zwei unterschiedlichen spezifischen Stromwerten über die Zweidrahtleitung kommuniziert, wobei eine erste Information der binären Information, insbesondere die Information, dass der Grenzstand erreicht ist, über einen ersten spezifischen Stromwert kleiner 1 ,2 mA und eine zweite Information der binären Information, insbesondere die Information, dass der Grenzstand noch nicht erreicht ist, über einen zweiten spezifischen Stromwert größer 2,1 mA kommuniziert wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die zumindest eine Komponente ein Funkmodul umfasst, welches dazu eingerichtet ist, drahtlos Daten zu kommunizieren, und wobei die zumindest zweite Hilfsenergie vorzugsweise nur bei einem Sende- bzw. Empfangsvorgang das Funkmodul mit Energie versorgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht ferner vor, dass eine Strombegrenzungsschaltung, die an einem Eingang mit der internen Schnittstelle und an einem Ausgang mit der zumindest einer Komponente des Elektronikmoduls verbunden ist, dazu ausgebildet ist, einen Strom der über die interne Schnittstelle fließt auf einen spezifischen Stromwert zu begrenzen. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Kapazität und die Batterie zwischen dem Ausgang der

Strombegrenzungsschaltung und der zumindest einen Komponente angeordnet sind und derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die Batterie der zumindest einen Komponente die zweite Hilfsenergie nur dann zur Verfügung stellt, wenn eine Ausgangsspannung an dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung unter einen spezifischen Wert, vorzugsweise einen spezifischen Wert kleiner 3 V, besonders bevorzugt kleiner 2,75 V, besonders bevorzugt kleiner 2,5 V absinkt. Ergänzend oder alternativ kann die

Ausgestaltung vorsehen, dass ein Regler in einer Verbindung zwischen der Batterie und dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung vorgesehen ist, der eine

Batteriespannung auf einen Wert regelt, der kleiner als der spezifische Wert an dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung ist und/oder dass ferner ein Sperrelement, insbesondere in Form einer Diode oder als integraler Bestandteil des Reglers, in die Verbindung zwischen der Batterie und dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung vorgesehen ist, wobei das Sperrelement derartig ausgelegt ist, einen Stromfluss von dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung zur Batterie hin zu verhindern.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die Kapazität eine Vielzahl von Keramikkondensatoren umfasst und die Kapazität vorzugsweise eine Größe im Bereich von 500 pF bis 2mF aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die Batterie und die Kapazität parallel am Ausgang der Strombegrenzungsschaltung zueinander geschaltet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die Batterie gemäß dem Standard IEC 60086-4 mit Ausgabedatum vom 03.09.2014 und/oder dem Standard IEC 60079-11 mit Ausgabedatum vom 30.06.201 1 ausgeführt ist, sodass die Batterie zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereich ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass die interne Schnittstelle zur Datenübertragung als UART-Schnittstelle ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht vor, dass das Funkmodul zur drahtlosen Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw.

Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante eingerichtet ist:

Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;

- 6 LoWPAN;

- 6TiSCH; oder

- Wireless HART.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Feldgerätes sieht ferner ein

Feldgerätegehäuse vor, in dem die Feldgeräteelektronik und das Elektronikmodul angeordnet ist.

Eine alternative Ausgestaltung des Feldgeräts sieht ferner ein Feldgerätegehäuse vor, in dem die Feldgeräteelektronik angeordnet ist, wobei das Elektronikmodul außerhalb an dem Feldgerätegehäuse angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Feldgerätes der

Automatisierungstechnik.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Feldgerätes der

Automatisierungstechnik 1. Bei dem in Figur 1 dargestellten Feldgerät 1 handelt es sich um ein Namur-Feldgerät, welches bspw. als Grenzstandschalter gemäß der Norm DIN EN 60947-5-6 (mit Ausgabedatum: Dezember 2000) ausgebildete ist. Derartige Namur- Feldgeräte 1 werden mit einem eingeprägten Schleifenstrom I über eine Zweidrahtleitung 3 mit Energie versorgt, sodass über die Zweidrahtleitung 3 neben der

Messwertübertragung auch eine Energieversorgung des Feldgerätes 1 erfolgt, d.h. dass kein separates bzw. zusätzliches Netzteil zur Energieversorgung vorgesehen ist. Um eine Hauptfunktionalität, bspw. das Erfassen eines spezifischen Grenzstandes und Übertragen des Grenzstandes in Form eines Messwertes, auszuführen, weist das Feldgerät eine innerhalb eines Feldgerätegehäuses 13 befindliche Feldgeräteelektronik 4 auf. Hierzu kann die Feldgerätelektronik 4 eine Sensoreinheit 14, die zum Erfassen einer Prozessgröße, insbesondere dem Erfassen des Grenzstandes, dient, aufweisen.

Die Sensoreinheit 14 kann die Prozessgröße mit einer Messrate fwi erfassen und ein davon abhängiges Prozessgrößensignal liefern, welches durch die Feldgeräteelektronik in ein ausgebbares Ausgangssignal übertragen wird.

Das erzeugte Prozessgrößensignal kennt nur zwei Zustände, die über die

Zweidrahtleitung 3 übermittelt werden. Zum einen den Zustand, dass der Grenzstand erreicht ist und zum anderen den Zustand, dass der Grenzstand (noch) nicht erreicht ist. Entsprechend ist die Feldgeräteelektronik 4 dazu eingerichtet, als Ausgangssignal einen Stromwert von größer 2,1 mA über die Zweidrahtleitung 3 auszugeben, wenn die durch die Sensoreinheit erfassten Messwerte angeben, dass der Grenzstand noch nicht erreicht ist, und als Ausgangssignal ein Stromwert von kleiner 1 ,2 mA über die Zweidrahtleitung auszugeben, wenn die erfassten Messwerte angeben, dass der Grenzstand erreicht ist.

Damit die Feldgeräteelektronik 4 das Ausgangssignal über die Zweidrahtleitung 3 kommunizieren kann, ist eine Anschlussklemme 2 zum Anschließen der Zweidrahtleitung 3 vorhanden. Über die an die Anschlussklemme 2 angeschlossene Zweidrahtleitung 3 wird der Feldgerätelektronik 4 ferner eine maximale Betriebsleistung Pmax zur Verfügung gestellt, die dazu genutzt wird, sämtliche Komponenten, insbesondere die Sensoreinheit 14, die zur Durchführung der Hauptfunktionalität, insbesondere dem Erfassen des Grenzstandes und der Kommunikation eines entsprechenden Stromwertes, benötigt werden, mit Energie zu versorgen.

Ferner weist die Feldgeräteelektronik 4 eine interne Schnittstelle 5 auf, die derartig ausgebildet ist, dass ein Elektronikmodul 7 zur Realisierung bzw. Durchführung einer Zusatzfunktionalität, angeschlossen werden kann. Die interne Schnittstelle 5 kann dabei hinsichtlich der Datenübertragung zwischen dem Elektronikmodul 7 und der

Feldgeräteelektronik 4 als UART-Schnittstelle (englisch für: Universal Asynchronous Receiver Transmitter), ausgebildet sein. Neben der Datenübertragung ist die interne Schnittstelle 5 ferner dazu ausgelegt, dem Elektronikmodul 7 eine Hauptleistung Phaupt zur Verfügung zu stellen. Hierfür ist die Feldgeräteelektronik 4 dazu eingerichtet, eine interne Spannung Uintern und einen internen Strom Imax, die zur Speisung des

Elektronikmoduls 7 dienen, an der internen Schnittstelle bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Feldgeräteelektronik 4 derartig ausgebildet, dass an der internen Schnittstelle 5 eine maximale interne Spannung Uintern von ca. 3 V zur Verfügung steht. Zur Realisierung einer Funkfunktionalität als Zusatzfunktionalität weist das Feldgerät 1 ein innerhalb des Feldgerätegehäuses 13 angeordnetes Elektronikmodul 6 mit einer Funkeinheit 7 auf. Die Funkeinheit 7 kann hierbei zur drahtlosen Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante eingerichtet sein:

Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;

- 6 LoWPAN;

- 6TiSCH; oder

- Wireless HART.

Um für einen Sende- bzw. Empfangsvorgang der Funkeinheit ausreichend Energie bereitstellen zu können, weist das Elektronikmodul 6 ferner eine Kapazität 8 auf, die der Funkeinheit 7 eine erste Hilfsenergie Ehilfl zur Verfügung stellt. Die Kapazität 8 kann bspw. einen Wert im Bereich von 800 pF bis 1 ,6 mF aufweisen. Ferner ist die Kapazität 8 vorzugsweise in Form eines Kondensators ausgebildet. Der Kondensator ist dabei derartig verschaltet, dass dieser über die interne Schnittstelle 5 von der

Feldgerätelektronik 4 geladen wird und in dem Fall, dass die Funkeinheit 7 bei dem Sende- bzw. Empfangsvorgang einen über die Hauptleistung Phaupt hinausgehenden Energiebedarf benötigt, die Funkeinheit 7 zusätzlich mit der ersten Hilfsenergie Philfl versorgt. Beispielsweise kann der Kondensator mit einer ersten Elektrode 8a an die Funkeinheit 7 und mit einer zweiten Elektrode 8b an Masse angeschlossen sein. Es versteht sich von selbst, dass die Kapazität 8 auch durch eine Vielzahl von

Kondensatoren gebildet werden kann, die entsprechend verschaltet sind. Um den Platzbedarf für die Kapazität 8 auf dem Elektronikmodul 6 möglichst gering zu halten, wird die Kapazität 8 bevorzugt aus einer Vielzahl von keramischen Kondensatoren gebildet, die bspw. jeweils eine Einzelkapazität von 100 pF aufweisen und so verschaltet sind, dass sich eine Kapazitätswert im Bereich von 500 pF bis 2 mF, bevorzugt im Bereich von 800 pF bis 1 ,6 mF ergibt.

Das Elektronikmodul 6 weist ferner eine Strombegrenzungsschaltung 10 auf, die dazu eingerichtet ist, den Stromfluss über die interne Schnittstelle 5 auf einen maximalen Stromwert Imax, bspw. von ca. 0,8 mA zu begrenzen. Durch die Begrenzung des Stromes, wird eine über die interne Schnittstelle durch die Feldgeräteelektronik zur Verfügung gestellte maximale Hauptleistung auf einen Höchstwert, bspw. von ca. 2,4 mW (= Uintern * Imax = 3 V * 0,8 mA) begrenzt. Die Strombegrenzungsschaltung 10 ist ferner derartig elektrisch verschaltet, dass ein Eingang 10a mit der internen Schnittstelle 5 und ein Ausgang der Strombegrenzungsschaltung 10b mit der ersten Elektrode 8a und der Funkeinheit 7 verbunden ist, sodass am Ausgang der Strombegrenzungsschaltung 10b eine Spannung U mit einem vorgegebenen Wert, bspw. einem Wert kleiner 3 V, bevorzugt einem Wert aus dem Bereich 2,5 bis kleiner 3 V anliegt. Erfindungsgemäß ist ferner eine dem Elektronikmodul 6 zugehörige Batterie 9 vorgesehen, die vorzugsweise Teil des Elektronikmoduls 6 ist. Die Batterie 9 ist dabei derartig ausgebildet, dass diese in dem Fall, dass das Funkmodul 7 kurzfristig, bspw. bei einem Sende- bzw. Empfangsvorgang, einen über die Hauptleistung Phaupt und die erste Hilfsenergie Ehilfl hinausgehenden Energiebedarf benötigt, dem Funkmodul 7 eine zweite Hilfsenergie Ehilf2 zur Verfügung stellt. Hierbei ist das Elektronikmodul 6 derartig ausgebildet, dass die Batterie 9 dem Funkmodul 7 die zweite Hilfsenergie Philf2 ausschließlich dann zur Verfügung stellt, wenn die Hauptleistung Phaupt und die erste Hilfsenergie Ehilfl nicht zur Energieversorgung der zumindest einen Komponente 7 ausreichen. Dies kann bspw. dadurch realisiert werden, dass die Batterie 9 über einen Regler 11 , der eine Batteriespannung UBatterie auf einen kleineren Wert als die

Spannung am Ausgang der Strombegrenzungsschaltung 10b regelt, mit dem Ausgang der Strombegrenzungsschaltung 10b verbunden ist, sodass die Batterie 9 die zweite Hilfsenergie Ehilf2 nur dann zur Verfügung stellt, wenn aufgrund eines erhöhten

Energiebedarfs des Funkmoduls die Spannung U am Ausgang der

Strombegrenzungsschaltung 10b abfällt. Dadurch, dass die Spannung für das Funkmodul auf eine höheren Wert als die Batteriespannung nach dem Regler UBatterie eingestellt ist, findet bei einem Abfall der Ausgangsspannung U eine automatische Unterstützung der Energieversorgung des Funkmoduls durch die Batterie statt.

Um einen ungewollten Stromfluss in Richtung der Batterie 9 zu verhindern, kann ferner vorgesehen sein, dass ein Sperrelement 12, bspw. eine Diode, zwischen den Regler 11 und dem Ausgang der Strombegrenzungshaltung 10b eingebracht ist. Alternativ kann das Sperrelement 12 auch als ein integraler Bestandteil des Reglers 11 ausgebildet sein.

Durch die erfindungsgemäße Beschaltung des Funkmoduls ist es möglich, Energiespitzen aufgrund eines kurzzeitig bzw. zeitweise erhöhten Energiebedarfs abzufangen. Hierbei wird die Hilfsenergie der Batterie Ehilf 2 nur dann verwendet, wenn intern mehr Energie benötigt wird als durch die Zweidrahtleitung und der Kapazität zur Verfügung steht bzw. gestellt werden kann, sodass keine dauerhafte Belastung der Batterie erfolgt.

Bezugszeichenliste

1 Feldgerät der Automatisierungstechnik

2 Anschlussklemme

3 Zweidrahtleitung

4 Feldgeräteelektronik

5 Interne Schnittstelle

6 Elektronikmodul

7 Elektronische Komponente, insbesondere Funkeinheit

8 Kapazität

8a Erste Elektrode

8b Zweite Elektrode

9 Batterie

10 Strom beg renzu ngsschaltu ng

10a Eingang der Strombegrenzungsschaltung

10b Ausgang der Strombegrenzungsschaltung

1 1 Regler

12 Sperrelement

13 Feldgerätegehäuse

14 Sensoreinheit

Ehilfl Erste Hilfsenergie, die durch die Kapazität bereitgestellt wird

Ehilf2 Zweite Hilfsenergie, die durch die Batterie bereitgestellt wird

I Strom, der durch die Zweidrahtleitung dem Feldgerät zugeführt wird

Imax Maximaler interner Strom, der zur Speisung des Elektronikmoduls zur

Verfügung steht

U Ausgangsspannung an der Strombegrenzungsschaltung

U intern Spannung an der internen Schnittstelle

U Batterie Spannung die an der Batterie oder ggfl. zwischen Regler und

Sperrelement anliegt

Pmax maximale Betriebsleistung, die durch die Zweidrahtleitung dem Feldgerät zur Verfügung gestellt wird

Phaupt Hauptleistung die über die interne Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird