Die Erfindung betrifft eine Anschlussschaltung für ein Feldgerät und ein Feldgerät mit der erfindungsgemäßen Anschlussschaltung.

In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozess-Automatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotentialmessgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Messkomponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.

Ein Feldgerät ist dabei insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Durchflussmessgeräten, Füllstandsmessgeräten, Druckmessgeräten, Temperaturmessgeräten, Grenzstandsmessgeräten und/oder Analysemessgeräten.

Durchflussmessgeräte sind insbesondere Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte.

Füllstandsmessgeräte sind insbesondere Radar-basierte Füllstandsmessgeräte, Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte, radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, induktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte.

Druckmessgeräte sind insbesondere Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte.

Temperaturmessgeräte sind insbesondere Messgeräte mit Thermoelementen und/oder temperaturabhängigen Widerständen.

Grenzstandsmessgeräte sind insbesondere vibronische Grenzstandsmessgeräte, Ultraschall-Grenzstandsmessgeräte und/oder kapazitive Grenzstandsmessgeräte. Analysemessgeräte sind insbesondere pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Sauerstoff- und Aktivsauerstoffsensoren, (spektro)-photometrische Sensoren, und/oder ionenselektive Elektroden.

Zur Aufnahme der Anschlussschaltung umfassen Feldgeräte der beschriebenen Art ferner ein Elektronik-Gehäuse, das, wie z.B. in der US 63 97 683 A oder der WO 00/36379 A1 vorgeschlagen, vom Messaufnehmer entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden sein kann oder das, wie z.B. auch in der EP 903 651 A1 oder der EP 1 008 836 A1 gezeigt, direkt am Messaufnehmer oder einem den Messaufnehmer separat einhausenden Messaufnehmer-Gehäuse angeordnet ist. Oftmals dient dann das Elektronik-Gehäuse, wie beispielsweise in der EP 984 248 A1 , der US 45 94 584 A1 , der US 47 16 770 A1 oder der US 63 52 000 B1 gezeigt, auch dazu, einige mechanische Komponenten des Messaufnehmers mit aufzunehmen, wie z.B. sich unter mechanischer Einwirkung betriebsmäßig verformende membran-, stab-, hülsen- oder rohrförmige Deformation- oder Vibrationskörper, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnte US 63 52 000 B1 . Feldgeräte der beschriebenen Art sind ferner üblicherweise über ein an die Anschlussschaltung angeschlossenes Datenübertragungs-System miteinander und/oder mit entsprechenden Prozess-Leitrechnern verbunden, wohin sie die Messwertsignale z.B. via (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife und/oder via digitalen Daten- Bus senden und/oder von denen sie Betriebsdaten und/oder Steuerbefehle in entsprechender Weise empfangen. Als Datenübertragungs-Systeme dienen hierbei, insb. serielle, Feldbus-Systeme, wie z.B. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle. Mittels der Prozess-Leitrechner können die übertragenen Messwertsignale weiterverarbeitet und als entsprechende Messergebnisse z.B. auf Monitoren visualisiert und/oder in Steuersignale für andere als Stellgeräte ausgebildete Feldgeräte, wie z.B. Magnet-Ventile, Elektro-Motoren etc., umgewandelt werden.

Bei modernen Feldgeräten handelt es sich oftmals um so genannte Zweileiter-Feldgeräte, also solche Feldgeräte, bei denen die Anschlussschaltung mit der externen elektrischen Energieversorgung lediglich über ein einziges Paar elektrischer Leitungen (einem zweiadrigen Leiter) elektrisch verbunden ist und bei denen die Anschlussschaltung auch den momentanen Messwert über das einzige Paar elektrischer Leitungen an eine in der externen elektrischen Energieversorgung vorgesehene und/oder mit dieser elektrisch gekoppelte Auswerteeinheit überträgt. Die Anschlussschaltung umfasst dabei jeweils einen vom Versorgungsstrom durchflossenen Stromsteller zum Einstellen und/oder Modulieren, insb. Takten, des Versorgungsstroms, eine interne Betriebs- und Auswerteschaltung zum Steuern des Feldgeräts, sowie eine an einer von der Versorgungsspannung abgeteilten internen Eingangsspannung der Feldgerät-Elektronik anliegende, die interne Betriebs- und Auswerteschaltung speisende interne Versorgungsschaltung mit wenigstens einem von einem veränderlichen Teilstrom des Versorgungsstroms durchflossenen Spannungsregler, der eine auf einem vorgebbaren Spannungsniveau im wesentlichen konstant geregelten interne Nutzspannung in der Feldgerät-Elektronik bereitstellt. Beispiele für solche Zweileiter-Feldgeräte, insb. Zweileiter-Messgeräte oder Zweileiter-Stellgeräte, können u.a. der WO 03/048874 A1 , WO 02/45045 A1 , der WO 02/103327 A1 , der WO 00/48157 A1 , WO 00/26739 A1 , der US 67 99 476 B1 , der US 65 77 989 B2, der US 66 62 120 B1 , der US 65 74 515 B1 , der US 65 35 161 B1 , der US 65

12 358 B1 , der US 64 80 131 B1 , der US 63 11 136 B1 , der US 62 85 094 B1 , der US 62

69 701 B1 , der US 61 40 940 A1 , der US 60 14 100 A1 , der US 59 59 372 A1 , der US 57

42 225 A1 , der US 56 72 975 A1 , der US 55 35 243 A1 , der US 54 16 723 A1 , der US 52

07 101 A1 , der US 50 68 592 A1 , der US 50 65 152 A1 , der US 49 26 340 A1 , der US 46

56 353 A1 , der US 43 17 116 A1 , der EP 1 147 841 A1 , der EP 1 058 093 A1 , der EP 591

926 A1 , der EP 525 920 A1 , der EP 415 655 A1 , der DE 44 12 388 A1 oder der DE 39 34 007 A1 entnommen werden.

Historisch bedingt sind solche Zweileiter-Feldgeräte überwiegend so ausgelegt, dass eine auf einen zwischen 4 mA und 20 mA liegenden Wert eingestellte momentane Stromstärke des in dem als Stromschleife ausgebildeten einzigen Paar Leitung momentan fliessenden Versorgungsstroms gleichzeitig auch den momentan vom Feldgerät erzeugten Messwert bzw. den momentan an das Feldgerät gesendeten Einstellwert repräsentiert. Infolgedessen besteht ein besonderes Problem von solchen Zweileiter-Feldgeräten insoweit darin, dass die von der Anschlussschaltung zumindest nominell umsetzbare oder umzusetzende elektrisch Leistung - im folgenden kurz "verfügbare Leistung" - während des Betriebes in praktisch unvorhersehbarer Weise über einen weiten Bereich schwanken kann. Dem Rechnung tragend sind moderne Zweileiter-Feldgeräte, insb. moderne Zweileiter-Messgeräte mit (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife, daher üblicherweise so ausgelegt, dass ihre mittels eines in der Auswerte- und Betriebsschaltung vorgesehenen Mikrocontroller realisierte Geräte-Funktionalität änderbar ist, und insofern die zumeist ohnehin wenig Leistung umsetzende Betriebs- und Auswerteschaltung an die momentan verfügbare Leistung angepasst werden kann.

Der ADVANCED PHYSICAL LAYER (APL) ist ein neuer Kommunikationsstandard für Feldgeräte. Er basiert auf SINGLE PAIR ETHERNET (SPE) und soll auch eine eigensichere Versorgung (EX) ermöglichen. An einem Feldswitch sind meist mehrere Feldgeräte angeschlossen und um die vorgegebene, zur Verfügung stehende lieferbare Leistung beim gleichzeitigen Start dieser Feldgeräte nicht zu überschreiten, als auch die Kommunikation und/oder den Betrieb beim Start eines einzelnen Feldgerätes nicht zu stören, gibt der APL Standard Regeln für das Startverhalten vor. Dies sind unter anderem Regeln bezüglich des „Inrush Currents“ (dt. Einschaltstrom) und „Current Peaks“ (dt. Strom-Peaks) bzw. der maximalen Stromänderung und des maximalen Betriebsstromes. Diese Grössen sind limitiert, insbesondere beim Aufstarten des Feldgerätes. Um eine stabile interne Spannungs- und Stromversorgung, insbesondere bei Zweileiter Ausführungen der APL Feldgeräte- d.h. die Versorgung erfolgt über die APL Leitung - zu gewährleisten sind relativ hohe Eingangskapazitäten als s.g. Puffer nötig. Diese verursachen aber - ohne Gegenmassnahmen - einen sehr hohen „Inrush Current“. Sind die Eingangskapazitäten so klein, um diesen Effekt zu vermeiden, kommt es beim Anlaufen verschiedener Schaltungsteile (bsp. Buck- Boost Converter, MCU etc.) zu hohen „Current Peaks“ auf der Versorgungsleitung. Schnelle Stromänderungen (dl/dt) und zu hohe Strom-Peaks (> 55mA) sind aber beim Start des Feldgerätes nicht zulässig.

Daher liegt die Lösung nahe, den Eingangsstrom zu begrenzen, bis das Feldgerät hochgefahren und betriebsbereit ist. Dafür kommen s.g. „Current Limiter“ zum Einsatz. Eine gängige bekannte Schaltung setzt dabei auf T ransistoren, die den Strom auf einer Leitung begrenzen, wenn ein Vergleichswert überschritten wird. Dies hat aber einige Nachteile. So kommt es zu Leistungsverlusten auf Grund eines für die Messung des Stromes benötigten „Shunts“ (Nebenwiderstand). Im Anlaufmoment (d.h. bis eine Mindestspannung an den Schaltungsteilen anliegt) arbeitet die Vergleichsschaltung noch nicht vollständig und der zulässige „Inrush-Current“ wird ggf. überschritten. Außerdem können schnelle Änderungen des Stromes aufgrund der T rägheit der Schaltung ggf. nicht vollständig ausgeregelt werden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine alternative Lösung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anschlussschaltung für ein Feldgerät nach Anspruch 1 und ein Feldgerät nach Anspruch 15.

Die erfindungsgemäße Anschlussschaltung für ein Feldgerät, umfasst:

- zwei eine, insbesondere Ethernet-APL (IEEE Std 802.3cg-2019) konforme, Zweileiterschnittstelle bildende Anschlüsse zum Anschließen einer zweiadrigen Leitung, über die einerseits das Feldgerät mit einer elektrischen Leistung speisbar ist und über die andererseits ein Messsignal von dem Feldgerät übertragbar ist;

- ein Mikrocontroller zum Betreiben des Feldgerätes;

- ein dem Mikrocontroller vorgeschalteter Spannungswandler, wobei der Spannungswandler dazu eingerichtet ist, den Mikrocontroller mit einer Betriebsspannung zu betreiben;

- ein dem Spannungswandler vorgeschalteter Versorgungskondensator, wobei der Versorgungskondensator dazu eingerichtet ist, bei einem Aufstarten der Anschlussschaltung elektrische Energie aufzunehmen und damit den Spannungswandler zu versorgen;

- ein dem Versorgungskondensator vorgeschaltetes erstes Strombegrenzungselement, wobei das erste Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, einen Eingangsstrom beim Aufstarten der Anschlussschaltung unterhalb eines zulässigen Grenzstromes zu begrenzen;

- ein zu dem ersten Strombegrenzungselement parallel geschaltetes erstes Überbrückungselement zum Überbrücken des ersten Strombegrenzungselementes, wenn ein erstes Kriterium erfüllt ist; und

- ein Prüfelement, welches dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob das erste Kriterium erfüllt ist.

Durch den Versorgungskondensator wird eine stabile interne Spannungs- und Stromversorgung mittels ausreichend grossem Pufferkapazitäten ermöglicht. Weiterhin wird eine Begrenzung des Ladestroms der Eingangskapazitäten des Feigerätes ohne Verzögerung beim Start erreicht. Die Kapazität des Versorgungskondensators ist üblicherweise größer 50 pF.

Das erste Strombegrenzungselement ist dazu eingerichtet, den Ladestrom des Versorgungskondensators so zu begrenzen, dass der beispielsweise durch eine Norm vergebene maximale Einschaltstrom nicht überschritten wird. Das Prüfelement ist dazu eingerichtet bei Unterversorgung mit Spannung (d.h. beim Aufladen des Versorgungskondensators) dafür zu sorgen, dass der Ladestrom über das erste Strombegrenzungselement fließt. Weiterhin ist das Prüfelement dazu eingerichet, das erste Strombegrenzungselement über das erste Überbrückungselement zu überbrücken, wenn der Versorgungskondensator einen vorgegebenen Ladezustand erreicht hat.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Prüfelement dazu eingerichtet ist, eine zwischen den Anschlüssen und dem ersten Strombegrenzungselement anliegende erste Spannung mit einer zwischen dem ersten Strombegrenzungselement und dem Versorgungskondensator anliegende zweite Spannung zu vergleichen, wobei das erste Kriterium erfüllt ist, wenn der Versorgungskondensator einen vorgegebenen Ladezustand erreicht und/oder wenn die zweite Spannung, insbesondere eine Summe aus der zweiten Spannung und ein voreingestellter Spannungsoffset größer als die erste Spannung ist. Der Spannungsoffset ist derart gewählt, dass einerseits ein sicheres Erreichen dieser Spannung (zur Überbrückung) unter Berücksichtigung aller Toleranzen gewährleistet ist und andererseits die Differenz der Spannung die zur Überbrückung führt zu der zur Verfügung stehenden Ladesspannung so klein wie möglich ist, damit der Ausgleichsstrom bei Überbrückung des Strombegrenzungselements keine unzulässige Stromspitze erzeugt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Anschlussschaltung umfasst:

- ein dem Versorgungskondensator vorgeschaltetes zweites Strombegrenzungselement, wobei das zweite Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, insbesondere spätestens nach 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung, eine zeitliche Stromänderung, die sich durch ein Nachladen des Kondensators ergibt, unterhalb einer Stromänderungsgrenze zu begrenzen.

Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass somit eine Begrenzung hoher Stromänderungen beim Anlaufen aller nachfolgender Schaltungsteile erreicht wird. Dies betrifft bspw. Spannungswandler, Microcontroller, Speicher und integrierte Schaltungen zur Realisierung der Kommunikation (APL-Phy). Bei dem zweiten Strombegrenzungselement handelt es sich somit um einen dl/dt- Li miter.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V die Stromänderungsgrenze kleiner als 10 mA/ms ist, wobei bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 50 V die Stromänderungsgrenze kleiner als 100 mA/ms ist,

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V innerhalb von 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung weniger als 7 Strom-Peak- Ereignisse zuzulassen, bei denen die zeitliche Stromänderung größer/gleich 10 mA/ms ist, wobei das zweite Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 50 V innerhalb eines gleitenden Zeitintervalles von 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung weniger als 7 Strom-Peak-Ereignisse zuzulassen, bei denen die zeitliche Stromänderung größer/gleich 100 mA/ms ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V ein maximaler Stromsprung kleiner/gleich 50 mA ist, wobei das zweite Strombegrenzungselement derart ausgebildet ist, bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 50 V ein maximaler Strom-Peak-Strom bei einem Strom-Peak-Ereignis kleiner/gleich 50 mA ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Anschlussschaltung umfasst:

- ein zu dem zweiten Strombegrenzungselement parallel geschaltetes zweites Überbrückungselement zum Überbrücken des zweiten Strombegrenzungselementes, wenn ein zweites Kriterium erfüllt ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Mikrocontroller in Kommunikation mit dem zweiten Überbrückungselement steht und dazu eingerichtet ist, dem zweiten Überbrückungselement ein Signal zu übermitteln, wenn das zweite Kriterium erfüllt ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Kriterium erfüllt ist, wenn der Mikrocontroller einen Betriebszustand erreicht hat, in welchem er kommunikationsbereit ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Mikrocontroller dazu eingerichtet ist, das Signal derart verzögert zu übermitteln, dass ein beim Überbrücken mittels des ersten Überbrückungselementes erzeugtes Strom-Peak-Ereignis nicht zeitlich mit einem durch den anlaufenden Spannungswandler erzeugten Strom-Peak-Ereignis zusammenfällt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V die Stromgrenze 95 mA, insbesondere 55,56 mA entspricht, wobei bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 50 V die Stromgrenze 1250 mA entspricht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Strombegrenzungselement mindestens einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand R _SBE1 aufweist, für den gilt, dass 20H < R _SB EI 1000 H ist.

Der elektrische Strombegrenzungswiderstand R _SBE1 sorgt für die nötige Ladestrombegrenzung. Da sich der Strombegrenzungswiderstand R _SBE1 immer zwingend unabhängig von der zur Verfügung stehenden Spannung im Ladezweig befindet, kommt es zu keiner Reaktionverzögerung und der Strom ist von Beginn an begrenzt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Strombegrenzungselement einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand R _SBE1 aufweist, für den gilt, dass 3fl < R _SBE1 < 500 H ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Überbrückungselement derart ausgestaltet ist, dass das erste Strombegrenzungselement nach dem Aufstarten, insbesondere wenn eine vorgegebene Spannung über dem ersten Strombegrenzungselement überschritten ist, inaktiv ist.

Ist das erste Strombegrenzungselement erst überbrückt, so erhält das Prüfelement automatisch einen Wert der dafür Sorge trägt, dass die Überbrückung immer eingeschaltet bleibt - unabhängig vom späteren Ladezustand der Eingangskapazitäten. Daraus ergibt sich, dass die Strombegrenzung nur dann aktiv ist, wenn das Feldgerät gestartet wird und die Spannung der Eingangskapazität definiert kleiner als die außen anliegende Spannung ist. Wird also das Feldgerät nur kurz abgeschaltet und die in der Anschlussschaltung befindlichen Kondensatoren sind noch geladen, ist der Startvorgang entsprechend kürzer.

Das erfindungsgemäße Feldgerät umfasst:

- einen Messaufnehmer, wobei der Messaufnehmer einen Sensor zum Ermitteln einer Prozessgröße aufweist,

- ein Elektronik-Gehäuse, wobei eine erfindungsgemäße Anschlussschaltung in dem Elektronik-Gehäuse angeordnet ist.

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

Fig. 1 : eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausgestaltung der Anschlussschaltung;

Fig. 2: einen Ausschnitt eines Schaltplanes der ersten Ausgestaltung der Anschlussschaltung;

Fig. 3: eine vereinfachte Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der Anschlussschaltung;

Fig. 4: einen Ausschnitt eines Schaltplanes der zweiten Ausgestaltung der Anschlussschaltung;

Fig. 5: einen zeitlichen Verlauf des Stromes und der zeitlichen Stromänderung nach dem Aufstarten; und

Fig. 6: ein erfindungsgemäßes Feldgerät.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausgestaltung der Anschlussschaltung 1 für ein Feldgerät. Es handelt sich dabei lediglich um einen Ausschnitt mit Fokus auf das erste Strombegrenzungselement 6, daher sind einzelne wesentliche Komponenten zwar in Fig. 1 nicht abgebildet, jedoch in der vollständigeren Darstellung der Fig. 3. Die erfindungsgemäße Anschlussschaltung 1 umfasst zwei eine, insbesondere Ethernet-APL (IEEE Std 802.3cg-2019) konforme, Zweileiterschnittstelle bildende Anschlüsse (in Fig. 6 abgebildet) zum Anschließen einer zweiadrigen Leitung (ebenfalls in Fig. 6 abgebildet), über die einerseits das Feldgerät mit einer elektrischen Energie aus eine Spannungsquelle 12 speisbar ist und über die andererseits ein Messsignal von dem Feldgerät nach außen bspw. an ein Leitsystem übertragbar ist.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Anschlussschaltung 1 einen Mikrocontroller (in Fig. 3 abgebildet) zum Betreiben des Feldgerätes. Bei einem Mikrocontroller in Sinne der Anmeldung handelt es sich um ein Ein-Chip-Computersystem bzw. einen Halbleiterchip, weicher einen Prozessor und optional auch den notwendigen Arbeitsspeicher umfasst.

Erfindungsgemäß weist die Anschlussschaltung einen dem Mikrocontroller vorgeschalteten Spannungswandler (in Fig. 3 abgebildet) auf, welcher dazu eingerichtet ist, die eingangs anliegende Spannung auf die Betriebsspannung umzuwandeln, mit welcher der Mikrocontroller betrieben werden kann. Als Spannungswandler können handelsübliche Spannungswandler zum Einsatz kommen.

In Fig. 1 abgebildet ist ein dem Spannungswandler vorgeschalteter Versorgungskondensator 5. Dieser ist dazu eingerichtet, bei einem Aufstarten der Anschlussschaltung 1 elektrische Energie aufzunehmen und damit den Spannungswandler zu versorgen. Beim Aufstarten wird der Versorgungskondensator 5 über die Spannungsquelle 12 aufgeladen. Für die interne Versorgung der Anschlussschaltung 1 ist eine ausreichend hohe Versorgungskapazität (z.B. 220 pF) notwendig.

Ein dem Versorgungskondensator 5 vorgeschaltetes erstes Strombegrenzungselement 6 ist derart ausgebildet, dass es einen Eingangsstrom beim Aufstarten der Anschlussschaltung 1 unterhalb eines zulässigen Grenzstromes begrenzt. Das erste Strombegrenzungselement 6 kann dabei einen Feldeffekttransistor, ein Relais, einen Bipolartransistor, einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand oder eine andere frei aus Stand der Technik wählbare elektronische Komponente, welche die gleiche Funktion erfüllt, umfassen.

Da es nicht erwünscht ist, dass das erste Strombegrenzungelement 6 im Normalbetrieb weiterhin den Strom begrenzt, ist ein zu dem ersten Strombegrenzungselement 6 parallel geschaltetes erstes Überbrückungselement 8 vorgesehen. Dieses dient zur Überbrücken des ersten Strombegrenzungselementes 6 bzw. ist dazu eingerichtet, das erste Strombegrenzungselement 6 zu überbrücken, wenn ein erstes Kriterium erfüllt ist. Bei dem ersten Kriterium kann es sich um eine Vorgabe der an einem elektronischen Bauteil vorliegenden Spannung handeln oder um einen Ladungszustand des Versorgungskondensators. Weiterhin ist ein Prüfelement 10 vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, zu überprüfen, ob das erste Kriterium erfüllt ist. Bei dem Prüfelement 10 kann einen Komparator oder eine andere geeignete analoge oder digitale Schaltung zum Vergleich zweier Spannungen umfassen. Das Prüfelement 10 dazu eingerichtet, eine zwischen den Anschlüssen und dem ersten Strombegrenzungselement 6 anliegende erste Spannung VIA mit einer zwischen dem ersten Strombegrenzungselement 6 und dem Versorgungskondensator 5 anliegenden zweiten Spannung VL2 zu vergleichen. Das erste Kriterium ist beispielsweise dann erfüllt, wenn der Versorgungskondensator 5 einen vorgegebenen Ladezustand erreicht und/oder wenn die zweite Spannung VL2, insbesondere eine Summe aus der zweiten Spannung VL2 und ein voreingestellter Spannungsoffset OS größer als die erste Spannung VL1 ist. Ist das erste Kriterium erfüllt, so wird das erste Überbrückungselement 8 aktviert und das erste Strombegrenzungselement 6 deaktiviert. Der Strom fließt nach Erfüllen des ersten Kriteriums über das erste Überbrückungselement 8.

Das erste Überbrückungselement 8 ist derart ausgestaltet, dass das erste Strombegrenzungselement 6 nach dem Aufstarten, insbesondere wenn eine vorgegebene Spannung über dem ersten Strombegrenzungselement 6 überschritten ist, inaktiv ist. So kann das erste Überbrückungselement 8 als Schalter ausgelegt sein bzw. mindestens ein schaltendes Bauteil umfassen, welches das erste Strombegrenzungselement 6 überbrückt (bzw. kurzschließt) und somit erst dann aktiv wird, wenn sich die vorgegebene Spannung am ersten Strombegrenzungselement 6 aufgebaut hat. Als erstes Überbrückungselement 8 eignet sich ein herkömmlicher Transistor, ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein Metalloxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor, ein Relais oder analoger Schalter. Vorteilhaft ist auch ein Zusammenwirken mehrerer der genannten schaltenden Bauteile.

Die Anschlussschaltung 1 kann weitere Kondensatoren 13 - die nicht mit der Versorgungskondensator 5 zu verwechseln sind - aufweisen mit Kapazitäten kleiner 200 pj bzw. 500 pJ. Diese dienen nicht zur Versorgung des Mikrocontrollers, sind jedoch Ursache für „Inrush Currents“ Events.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltplanes der ersten Ausgestaltung der Anschlussschaltung 1 . Das erste Strombegrenzungselement besteht aus zwei elektrischen Strombegrenzungswiderständen 20 mit den Bezeichnungen R234 und R235. Alternativ kann das erste Strombegrenzungelement auch nur aus genau einem Strombegrenzungswiderstand oder mehr als zwei Strombegrenzungswiderstände bestehen. Handelt es sich bei dem ersten Strombegrenzungselement um einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand, so gilt für den elektrischen Widerstand, dass 20 H < R _SBE1 < 1000 H ist. Dabei kann der verlangte elektrische Widerstand - wie abgebildet - auf mehrere einzelne elektrische Strombegrenzungswiderstände verteilt sein.

Das Prüfelement umfasst einen Komparator 21 , welcher dazu eingerichtet ist die an den zwischen Eingang und ersten Strombegrenzungselement angeordneten Messwiderständen 22 anliegende Spannung mit der an den zwischen ersten Strombegrenzungselement und Spannungswandler angeordneten Messwiderständen 23 anliegende Spannung zu vergleichen. Der Komparator 21 ist dazu eingerichtet, bei Erfüllung des ersten Kriteriums, d.h. der Ungleichung VIA < (VL2 + OS) ein Spannungssignal über den Signal-Leiter 26 an den Spannungswandler zu übermitteln und die zwei Schalter 24 (V208 und V209) zu betätigen.

Es sind zwei Dämpfungsbauteile 25 vorgesehen, die dazu dienen Stromänderungen, die beim Umschalten der zwei Schalter 24 (V208 und V209) auftreten können zu minimieren. Die Dämpfungsbauteile 25 umfassen einen elektrischen Widerstand R242, welcher zwischen den beiden Schaltern 24 angeordnet ist und einen Kondensator C212, welcher parallel zu mindestens einem der Schalter 24 geschaltet ist. Der elektrische Widerstand des R242 und die Kapazität des C212 sind so gewählt, dass beim Umschalten der beiden Schalter 24 auftretende Stromänderungen nicht einen vorgegebenen Toleranzwert übersteigen. Der elektrische Widerstand des R242 liegt vorzugsweise zwischen 100 Ohm und 1 MegaOhm. Die Kapazität des Kondensators C212 liegt vorzugsweise zwischen 10 nF und 100 pF. Parallel zum Kondensator C212 ist ein Widerstand R241 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, den Kondensator C219 bei ausgeschalteter Spannungsversorgung sicher zu entladen, damit die Dämpfung bzw. Verzögerung beim nächsten Aufstarten gewährleistet ist.

In der abgebildeten Ausgestaltung umfasst der Messwiderstand 22 zwei einzelne in Reihe geschaltete elektrische Widerstände R233 und R 228 und der Messwiderstand 23 umfasst drei in Reihe geschaltete elektrische Widerstände R238, R239 und R237, wobei zwischen den beiden elektrischen Widerständen R239 und R237 ein Knotenpunkt vorliegt, welcher über einen elektrischen Leiter mit einem ersten Eingang des Komparators 21 verbunden ist. Zwischen den Widerständen R233 und R228 liegt ebenfalls ein Knotenpunkt, welcher über einen elektrischen Leiter mit einem zweiten Eingang des Komparators 21 verbunden ist. Zwischen dem Emitter des Transistors V209 und dem Erdpotential ist ein Widerstand R236 angeordnet, der dazu dient den Entladestrom bei dem Kondensator C212 zu verringern und derart ausgebildet ist, dass das Umschalten des Transistors V209 langsamer erfolgt. Weiterhin sorgt der Widerstand R236 dafür, dass der Basisstrom durch den Transistor V209 begrenzt wird.

Die zwei Schalter 24 (V208 und V209) umfassen einen (npn)-Bipolartransistor (V209), dessen Basis mit dem Ausgang des Komparators 21 und Emitter mit einem Erdpotential verbunden ist und einen p-MOSFET (V208), dessen Gate mit dem Kollektor des (npn)- Bipolartransistors über einen elektrischen Leiter verbunden ist.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der Anschlussschaltung 1 , dabei umfasst die abgebildete Darstellung einen Teil der Fig. 1 (siehe Bereich mit gepunkteter Umrandung). Hinzukommt, dass das Prüfelement 10 dazu eingerichtet ist, ein Signal, insbesondere ein Spannungssignal an den Spannungswandler zu übermitteln, wenn das erste Kriterium erfüllt ist. Somit wird verhindert, dass die beim Anlaufen des Spannungswandlers 4 entstehenden Strom-Peak-Ereignisse nicht mit den Strom-Peak-Ereignissen beim Überbrücken mittels des ersten Überbrückungsselementes zusammenfallen.

Zusätzlich zu den bereits in Fig. 1 abgebildeten Komponenten, weist die Anschlussschaltung ein dem Versorgungskondensator 5 vorgeschaltetes zweites Strombegrenzungselement 7 auf. Dieses ist derart ausgebildet, dass, insbesondere spätestens nach 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung 1 , eine zeitliche Stromänderung, die sich durch ein Nachladen des Kondensators 5 ergibt, unterhalb einer Stromänderungsgrenze bleibt. Dabei ist bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V die Stromänderungsgrenze kleiner als 10 mA/ms und bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 50 V die Stromänderungsgrenze kleiner als 100 mA/ms. Weiterhin ist erfüllt, dass das zweite Strombegrenzungselement 7 derart ausgebildet ist, dass es bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V innerhalb von 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung 1 weniger als 7 Strom-Peak-Ereignisse zulässt, bei denen die zeitliche Stromänderung größer/gleich 10 mA/ms ist. Für den Fall, dass eine maximale Betriebsspannung von 50 V für die Anschlussschaltung 1 zugelassen sind ist das zweite Strombegrenzungselement 7 derart ausgebildet, dass es innerhalb eines gleitenden Zeitintervalles von 1000 ms ab dem Aufstarten der Anschlussschaltung weniger als 7 Strom-Peak-Ereignisse zulässt, bei denen die zeitliche Stromänderung größer/gleich 100 mA/ms ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das zweite Strombegrenzungselement 7 derart ausgebildet ist, bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V ein maximaler Stromsprung kleiner/gleich 50 mA ist oder alternativ ist die das zweite Strombegrenzungselement 7 - für eine zugelassene maximale Betriebsspannung von 50 V - derart ausgebildet, dass ein maximaler Wert des Strom-Peakes bei einem Strom-Peak-Ereignis kleiner/gleich 50 mA ist. Das zweite Strombegrenzungselement 7 kann dabei einen Feldeffekttransistor, ein Relais, einen Bipolartransistor, einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand oder eine andere frei aus Stand der Technik wählbare elektronische Komponente, welche die gleiche Funktion erfüllt, umfassen.

Weiterhin ist ein zu dem zweiten Strombegrenzungselement 7 parallel geschaltetes zweites Überbrückungselement 9 vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, das zweiten Strombegrenzungselementes 7 zu überbrücken, wenn ein zweites Kriterium erfüllt ist. Bei dem zweiten Kriterium kann es sich um eine Vorgabe der an einem elektronischen Bauteil vorliegenden Spannung handeln oder um einen Ladungszustand des Versorgungskondensators oder um einen Betriebszustand des Mikrocontrollers / Zustand im Programm (der Software) des Mikrocontrollers handeln. Das zweite Kriterium kann erfüllt sein, wenn der Mikrocontroller 3 einen Betriebszustand erreicht hat, in welchem er kommunikationsbereit ist. So kann das zweite Überbrückungselement 9 als Schalter ausgelegt sein bzw. mindestens ein schaltendes Bauteil umfassen, welches das zweite Strombegrenzungselement 7 überbrückt (bzw. kurzschließt) und somit erst dann aktiv wird, wenn das zweite Kriterium erfüllt ist.

Der Mikrocontroller 3 steht in Kommunikation mit dem zweiten Überbrückungselement 9 und ist dazu eingerichtet, dem zweiten Überbrückungselement 9 ein Signal, insbesondere ein Spannungssignal zu übermitteln, wenn das zweite Kriterium erfüllt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das die Strom-Peak-Ereignisse passend koordiniert werden, so dass diese nicht zeitlich zusammenkommen. Dafür ist der Mikrocontroller 3 dazu eingerichtet, das Signal, insbesondere das Spannungssignal derart verzögert zu übermitteln, dass ein beim Überbrücken mittels des zweiten Überbrückungselementes 8 erzeugtes Strom- Peak-Ereignis nicht zeitlich mit einem durch den anlaufenden Spannungswandler 4 erzeugten Strom-Peak-Ereignis zusammenfällt.

Der Ethernet-APL (IEEE Std 802.3cg-2019) Standart gibt Stromgrenzen vor. So liegt bei einer zugelassenen maximalen Betriebsspannung von 15 V die Stromgrenze bei 95 mA, insbesondere 55,56 mA und bei eine zugelassene maximale Betriebsspannung von 50 V liegt die Stromgrenze bei 1250 mA.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltplanes der zweiten Ausgestaltung der Anschlussschaltung 1 . Dabei zeigt der Ausschnitt ausschließlich den Teil der Anschlusschaltung 1 , welcher relevant zur Beschreibung des zweiten Strombegrenzungselementes und des zweiten Überbrückungselementes ist. Für das zweite Strombegrenzungselement gilt, dass sein elektrischer Strombegrenzungswiderstand R _SBE1 innerhalb der Grenze 3 und 500 Ohm liegt. In der abgebildeten Ausgestaltung umfasst das zweite Strombegrenzungselement einen elektrischen Strombegrenzungswiderstand 30. Das zweite Überbrückungselement umfasst zwei artengleiche Schalter 33 (V211 und V212). Bei den abgebildeten Schalter V211 und V212 handelt es sich jeweils um einen MOSFET. Es können jedoch auch andere schaltenden Bauteile eingesetzt werden. Das Gate des Schalters V212 ist über einen Signal-Leiter 31 mit dem Mikrocontroller verbunden. Die Source ist mit einem Erdpotential elektrisch verbunden und das Drain mit dem Gate des anderen Schalters V211 mittels eines Leiters elektrisch verbunden. In Reihe dazu geschaltet ist ein Dämpfungsbauteil 34 - in dem Fall ein elektrischer Widerstand R247 (100 Ohm bis 1 Megaohm). Der zweite Schalter 33 ist derart konfiguriert, dass beim aktivieren des Schalters des zweite Strombegrenzungselement überbrückt (bzw. kurzgeschlossen) wird. Parallel zum Schalter V211 ist ein Kondensator C219 geschaltet, welcher ebenfalls die Aufgabe eines Dämpfungsbauteils 34 hat. Die Kapazität des Kondensators C219 liegt zwischen 10 nF und 100 pF, wobei die Grenzen mit eingeschlossen sind.

Parallel zum Kondensator C219 ist ein Widerstand R248 angeordnet, der dazu eingerichtet ist den Kondensator C219 bei ausgeschalteter Spannungsversorgung sicher zu entladen, damit die Dämpfung bzw. Verzögerung beim nächsten Aufstarten gewährleistet ist.

Fig. 5 zeigt einen zeitlichen Verlauf des Stromes und der zeitlichen Stromänderung nach dem Aufstarten. Der Strom wurde am Eingang der Anschlussschaltung gemessen und die Stromänderung ergibt sich aus der zeitlichen Ableitung des Stromes. Beim Einschalten zum Zeitpunkt 0 ms springt der Strom stufenartig auf ca. 10 mA. Der Einschaltstromstoß verursacht in der zeitlichen Stromänderung ein Stromänderungs-Peak-Ereignis I. Der maximale Wert diese Ereignisses liegt bei ca. 5,46 A/s und liegt somit unterhalb der vorgegebenen 10 A/s. Nach dem ersten Einschaltstromstoß sinkt der Strom leicht ab. Der erste Stromstoss kommt durch den Ladestrom der unbegrenzten Kapazitäten vor der Strombegrenzung. Der Ladestrom sinkt mit zunehmenden Ausgleich der Spannungsdifferenz zwischen Eingang und dem grossen Ladekondensator. Bei 600 ms ist ein Strom-Peak-Ereignis erkennbar mit einem maximalen Strom von ca. 5 mA. Dies ist bedingt durch die Überbrückung eines Belastungswiderstandes II. Die Stromänderung schlägt in diesem Zeitraum nur minimal aus. Der nächste größere Ausschlag beim Strom und bei der Stromänderung misst man zum Zeitpunkt der Starthilfe III. Nach ca. 900 ms kommt es zu einem weiteren stufenartigen Stromsprung. Dies ist bedingt durch die Überbrückung des zweiten Strombegrenzungselementes IV. Die maximale Auslenkung der Stromänderung ist in dem Zeitraum bei 3,46 A/s. Somit liegen die maximalen Werte aller auftretenden Spulenstromänderungs-Peaks unterhalb des Limits V von 10 A/s.

Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Feldgerät 100, welches einen Messaufnehmer 101 mit einem Sensor 102 zum Ermitteln einer Prozessgröße und ein Elektronik-Gehäuse 103 aufweist. Dabei ist die erfindungsgemäße Anschlussschaltung 1 in dem Elektronik- Gehäuse 103 angeordnet. Die Anschlussschaltung 1 weist zwei eine, insbesondere Ethernet-APL (IEEE Std 802.3cg-2019) konforme, Zweileiterschnittstelle bildende Anschlüsse 2 zum Anschließen einer zweiadrigen Leitung 105 auf. Die zweiadrige Leitung 105 ist dazu ausgebildet, einerseits das Feldgerät 100 mit einer elektrischen Energie zu speisen und andererseits ein Messsignal von dem Feldgerät 100 raus an eine Überwachungseinheit zu übertragen. Bei dem abgebildeten Feldgerät 100 handelt es sich um ein Vortex-Durchflussmessgerät. Der Messaufnehmer 101 eines Vortex- Durchflussmessgerätes umfasst in der Regel ein Messrohr 104 mit zwei stirnseitig angeordneten Anschlussvorrichtungen (z.B. Flansche) und einen im Messrohr 104 angeordneten Staukörper zum Bilden einer Kärmänschen Wirbelstraße (durch das Messrohr 104 verdeckt). Der Sensor 102 umfasst eine Sensorfahne (ebenfalls durch das Messrohr verdeckt), welche in die Kärmänschen Wirbelstraße hineinragt und einen Verformungskörper, an dem die Sensorfahne befestigt ist und auf den die Bewegung der Sensorfahne übertragen wird. Beispiele für Vortex-Durchflussmessgeräte sind u.a. aus der der US 2006/0230841 , der US 2008/0072686, der US 2011/0154913, der US 2011/0247430, der US 2016/0123783, der US 2017/0284841 , der US 2019/0094054, der US 60 03 384, der US 61 01 885, der US 63 52 000, der US 69 10 387 oder der US 69 38 496 bekannt und werden u.a. auch von der Anmelderin selbst angeboten, beispielsweise unter der Warenbezeichnung “PROWIRL D 200“, “PROWIRL F 200“, “PROWIRL O 200“, „PROWIRL R 200“ (https://www.de.endress.com/de/messgeraete-fuer-die- prozesstechnik/durchflussmessung-produktuebersicht/vortex-wi rbelz%C3%A4hler- durchflussmessung).

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

Anschlussschaltung 1

Anschlüsse 2

Mikrocontroller 3

Spannungswandler 4

Versorgungskondensator 5 erstes Strombegrenzungselement 6 zweites Strombegrenzungselement 7 erstes Überbrückungselement 8 zweites Überbrückungselement 9

Prüfelement 10

Kapazität 11

Spannungsquelle 12 weitere Kondensatoren 13

Strombegrenzungswiderstand 20

Komparator 21

Messwiderstand 22

Messwiderstand 23

Schalter 24

Dämpfungsbauteil 25

Signal-Leiter 26 an Spannungswandler

Strombegrenzungswiderstand 30

Signal-Leiter 31 vom Mikrocontroller

Schalter 33

Dämpfungsbauteil 34

Feldgerät 100

Messaufnehmer 101

Sensor 102

Elektronik-Gehäuse 103

Einschaltstromstoß I

Überbrückung des Belastungswiderstandes II

Starthilfe III

Überbrückung des ersten/zweiten Strombegrenzungselementes IV

Limit V