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Title:
DEVICE FOR TRANSFERRING SIGNALS FROM AN AT LEAST PARTIALLY METAL HOUSING DESIGNED FOR USE IN AN EXPLOSION-PRONE REGION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/200926
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for transferring signals by means of electromagnetic waves (3) of a certain wavelength (λ) from an at least partially metal housing (2) designed for use in an explosion-prone region, comprising: - the housing (2); - a transmitting/receiving unit (11) for producing and/or receiving the electromagnetic waves (3); - at least one primary antenna (4) for coupling the electromagnetic waves (3) out and/or in; - at least one slot-shaped housing opening (5); - a shaped part which is produced from a material having a dielectric constant truly greater than 1 and engages in the housing opening up to a specified depth (TLeiter) at most.

Inventors:
BLÖDT THOMAS (DE)
SCHÄUBLE HARALD (DE)
LILL DIRK (DE)
KAISER ANDREAS (DE)
BÄNNINGER FABIAN (CH)
Application Number:
PCT/EP2020/058190
Publication Date:
October 08, 2020
Filing Date:
March 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ENDRESS HAUSER SE CO KG (DE)
International Classes:
G08C19/00; G08C19/02; H01Q13/18; G05B9/02; H01Q1/00; H01Q1/32
Foreign References:
EP2654124A12013-10-23
DE102014117315A12016-06-02
DE102014118391A12016-06-16
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, Angelika (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Vorrichtung zur Übertragung von Signalen mit Hilfe elektromagnetischer Wellen (3) einer bestimmten Wellenlänge (l) aus einem zumindest teilweise metallischen für den Einsatz in einem explosionsgefährdeten Bereich ausgebildeten Gehäuse (2), umfassend: das Gehäuse (2) mit einer definierten Wanddicke (DGehäuse), wobei das Gehäuse im Wesentlichen eine rotationssymmetrische, vorzugsweise zylindrische

Außenkontur aufweist,

eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Sende-/Empfangseinheit (1 1 ) zum

Erzeugen und/oder Empfangen der elektromagnetischen Wellen (3),

mindestens eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Primärantenne (4) zum Aus- und/oder Einkoppeln der elektromagnetischen Wellen (3) und Übertragen der elektromagnetischen Wellen (3) an die Sende-/Empfangseinheit (1 1),

zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung (5) die derartig ausgebildet ist, dass im Zusammenspiel mit der Primärantenne (4) die Signale mit Hilfe der elektromagnetischen Wellen (3) in bzw. aus dem Gehäuse übertragen werden, ein aus einem Material mit einer relativen Dielektrizitätszahl echt größer eins gefertigtes Formteil (23, 231 , 232, 233, 234, 235, 236), welches einen an die schlitzförmige Gehäuseöffnung angepassten hervorstehenden schlitzförmigen Bereich (231) aufweist, mit dem das Formteil bis zu einer spezifizierten Tiefe

(T Leiter) maximal in die Gehäuseöffnung eingreift, wobei die spezifizierte Tiefe (T Leiter) derartig gewählt ist, dass eine Kugel oder Halbkugel (MK) mit einem Durchmesser beim Aufsetzen auf der zumindest einen schlitzförmigen

Gehäuseöffnung das Formteil nicht berührt, wobei das Formteil ferner einen an den schlitzförmigen Bereich angrenzenden den schlitzförmigen Bereich umlaufenden Bereich (232) mit einer Mindestbreite (BLeiter) aufweist, wobei das Formteil mit dem umlaufenden Bereich im Bereich um die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung herum an eine Innenseite (202) des Gehäuses gepresst wird und die Mindestbreite des umlaufenden Bereichs (232) derartig ausgebildet ist, dass sich für ein Gas gemäß der Norm IEC 60079-1 (Ausgabe

27. Juni 2014) ein kürzester Weg durch die zumindest eine schlitzförmige

Gehäuseöffnung von der Innenseite zu einer Außenseite des metallischen Gehäuses von mindestens 3 mm ergibt, wenn für ein Volumen V < 10cm3 gilt, oder mindestens 6 mm ergibt, wenn für das Volumen 10 cm3< V < 100 cm3 gilt oder mindestens 10 mm ergibt, wenn für das Volumen V > 100 cm3 gilt, wobei der von dem gesamten Gehäuse eingeschlossene Freiraum als Volumen V definiert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , ferner umfassend eine Dichtung (26), die zwischen den in die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung eingebrachten schlitzförmigen Bereich (231) des Formteils und einen die schlitzförmige Gehäuseöffnung definierenden Gehäusewandabschnitt (203) eingebracht ist, sodass ein Eindringen von Staub und/oder Wasser vermieden wird.

3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dichtung (26) in eine seitliche Aufnahme (235) des Gehäusewandabschnitts (203) und/oder eine seitliche Aufnahme (235) des schlitzförmigen Bereichs (231 ) eingebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formteil aus einem Kunststoff, insbesondere Polyethylen gefertigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Federstahlbügel (24), der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und der dazu ausgebildet ist, das Formteil mit dem umlaufenden Bereich in einem Bereich um die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung herum an die Innenseite des Gehäuses zu drücken bzw. zu pressen.

6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Federstahlbügel (24) im Querschnitt im Wesentlichen einen U-förmigen Mittenbereich (241 ) aufweist, an den an den beiden Enden jeweils ein nach außen hin, vorzugsweise in einem Winkel (a) von größer 45° abgehender Steg (242) ausgebildet ist, die so dimensioniert sind, dass der Federstahlbügel an zumindest zwei Stellen bzw. Bereichen an einer Gehäusewand (204) anliegt bzw. abgestützt wird, wobei der Federstahlbügel ferner eine Aussparung (243) und das Formteil ferner zwei Flanken (233) aufweist, von denen je eine an einer langgezogenen Seite des umlaufenden Bereichs ausgebildet ist, und die Aussparung und die Flanken so ausgestaltet sind, dass das Formteil in die Aussparung eingebracht werden kann und das Formteil mit den Flanken auf dem Federstahlbügel aufliegt, sodass der Federstahlbügel das Formteil mit dem umlaufenden Bereich (232) an die Innenseite des Gehäuses drückt bzw. presst.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine innerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Leiterplatte (6) die derartig als Primärantenne (4) zum Aus- und/oder Einkoppeln der elektromagnetischen Wellen (3) ausgebildet ist, dass die elektromagnetischen Wellen (3) seitlich an einer Leiterplattenkante (61) aus- bzw. eingekoppelt werden und wobei die Leiterplatte so in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, dass die Leiterplatten kante (61) zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung (5) positioniert ist.

8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Leiterplatte (6) durch eine in das Gehäuse eingebrachte Leiterplattenhalterung (25) so gehalten und angeordnet wird, dass die Leiterplattenkante (61 ) zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung (5) positioniert ist.

9. Vorrichtung nach zumindest dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Formteil (23) Mittel zur Halterung und/oder Positionierung der Leiterplatte (6), insbesondere ein oder mehrere Stege (237) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Formteil (23) und/oder die Leiterplattenhalterung (25) ferner so ausgebildet sind, dass die Leiterplatte (6) mit der an die Primärantenne (4) angrenzende Leiterplattenkante (61 ) in einer Längsrichtung der zumindest einen schlitzförmigen Gehäuseöffnung im Wesentlichen parallel zu einer Mittellinie (ML) der zumindest einen schlitzförmigen Gehäuseöffnung (5) und

vorzugsweise in einer Querrichtung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung mit der

Leiterplattenkante im Wesentlichen mittig angeordnet ist.

1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Leiterplattenhalterung (25) und der Federstahlbügel so zueinander ausgebildet sind, dass die Leiterplattenhalterung (25) den Federstahlbügel in dem Gehäuse (2) abstützt, umso ein Verrutschen zu verhindern.

12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Anspruch, wobei die

Leiterplatte (6) zumindest ein Leuchtmittel (19), insbesondere eine LE D, aufweist, das an der Leiterplattenkante (61 ) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise für die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Lschiitz = l/2 + ni_ED gilt, wobei ni_ED die Anzahl der Leuchtmittel darstellt und LLED ein Wert kleiner gleich 2 mm ist.

13. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das zumindest eine

Leuchtmittel (19) an der Leiterplattenkante (61) außerhalb, insbesondere rechts oder links davon, eines unmittelbar hinter der schlitzförmigen Gehäuseöffnung (5) sitzenden Bereichs der Leiterplatte (6) angeordnet ist und das Formteil (23) einen Lichtwellenleiter (236) aufweist, der derartig in dem Formteil (23) integriert und ausgebildet ist, dass ein von dem Leuchtmittel (19) ausgesendetes optisches Signal zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung geführt wird. 14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung derartig ausgebildet ist, dass für eine Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Lschiitz = l/2 ± l/25 und für eine Breite der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Bschiitz < 25mm, bevorzugt Bschiitz ^ 10mm, besonders bevorzugt Bschiitz ^ 6mm, ganz besonders bevorzugt Bschiitz = 4mm gilt.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse derartig ausgebildet ist, dass für eine Länge des Gehäuses LGehäuse < l, vorzugsweise

Lcehäuse < 0,95-l, besonders bevorzugt Lcehäuse < 0,90·l gilt. 16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die

Breite der schlitzförmigen Gehäuseöffnung ferner Bschiitz ä 1/100-l gilt.

17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für einen Umfang der rotationssymmetrische, vorzugsweise zylindrischen Außenkontur des Gehäuse UGehäuse = h·l/4 mit n e N gilt.

18. Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung in bzw. aus einem

explosionsgefährdeten Bereich umfassend eine Vorrichtung nach einem der

vorhergehenden Ansprüche.

19. Feldgerät der Automatisierungstechnik umfassend einen Feldgeräteadapter nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse (2) an einer zweiten Stirnseite (22) ein mechanisches Anschlusselement zum Anschließen, insbesondere Anschrauben des Feldgeräteadapters an eine Kabeldurchführung des Feldgerätes aufweist.

Description:
Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus einem zumindest teilweise metallischen für den Einsatz in einem explosionsgefährdeten Bereich

ausgebildeten Gehäuse Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus einem zumindest teilweise metallischen Gehäuse mit Hilfe elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge, ein Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung und einem Feldgerät der Automatisierungstechnik. In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Bestimmung, Optimierung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur 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 bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Gegenwärtig sind in einer Vielzahl der bestehenden Automatisierungsanlagen noch Zweileiterfeldgeräte, die über eine Zweidrahtleitung zu einer übergeordneten Einheit, bspw. eine Steuereinheit SPS, verbunden sind, gängig. Die Zweileiterfeldgeräte sind derartig ausgebildet, dass die Mess- bzw. Stellwerte als Haupt-Prozessvariable über die Zweidrahtleitung bzw. das Zweileiterkabel analog in Form eines 4-20 mA Signals kommuniziert, d.h. übertragen, werden. Zur Übertragung aller anderen Daten hat sich insbesondere das HART Protokoll bewährt, bei welchem dem analogen Stromsignal von 4-20 mA ein Frequenzsignal als digitales Zweileitersignal zur Datenübertragung überlagert wird. Gemäß dem HART Protokoll wird zwischen 1200 Hz und 2400 Hz zur Datenübertragung umgeschaltet, wobei die niedrigere Frequenz für eine logische„0“ und die höhere Frequenz für eine logische„1“ steht. Auf diese Weise bleibt das sich nur langsam veränderliche analoge Stromsignal von der Frequenzüberlagerung unberührt, sodass mittels HART analoge und digitale Kommunikation vereint wird.

Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung ist es jedoch wünschenswert, dass die Daten nicht nur über die Zweidrahtleitung, also rein drahtgebunden, übertragen werden können, sondern dass die Daten auch drahtlos mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen kommuniziert werden. Sei es um die Daten drahtlos zu einer Datenbank, bspw. einer Cloud-Datenbank, zu übertragen und dort verfügbar zu machen oder um Daten zwischen dem Feldgerät und einer mobilen Bedieneinheit drahtlos zu übertragen, um bspw. das Feldgerät über das mobile Bediengerät drahtlos zu parametrieren bzw. konfigurieren.

Hierfür werden immer häufiger sogenannte Feldgeräteadapter zur drahtlosen

Datenübertragung eingesetzt, mit deren Hilfe es möglich ist, die bestehenden Feldgeräte für die drahtlose Datenübertragung nachzurüsten. Derartige Feldgeräteadapter können dabei direkt in die Zweidrahtleitung eingebunden werden. D.h. der Feldgeräteadapter wird quasi als selbstständige Einheit zwischen die übergeordnete Einheit und dem Feldgerät geschaltet. Alternativ kann der Feldgeräteadapter mechanisch auch direkt an das Feldgerät, bspw. über eine Kabelverschraubung angeschlossen und elektrisch mit einer Feldgeräteelektronik verbunden werden.

Häufig werden die Feldgeräteadapter bzw. die Feldgeräte in Bereichen eingesetzt, in denen potentiell Explosionsgefahr besteht. Allgemein lässt sich sagen, dass in vielen Bereichen der Industrie brennbare und explosionsfähige Stoffe in Form von Gasen, Dämpfen, Nebel oder Stäuben Vorkommen. Als wichtige Bereiche sind hier

Kohlenbergbau, Chemie und Petrochemie, aber auch die Lebensmittelindustrie,

Mühlenbetriebe, der Abwasserbereich oder die Biogasherstellung zu nennen. Diese brennbaren Stoffe können im Gemisch mit Sauerstoff eine explosionsfähige Atmosphäre bilden.

Für die Entstehung einer Explosion sind drei Voraussetzungen notwendig: Ein brennbares Gas oder brennbarer Staub, Sauerstoff und eine Zündquelle. Für die Hersteller von Geräten und Schutzsystemen bedeutet dies, dass sie ihre

Geräte und Anlagen so entwickeln und konstruieren müssen, dass sie - auch unter der Berücksichtigung von möglichen Fehlern - keine Zündquelle darstellen. Hierfür wurden sogenannte Zündschutzarten definiert, die konstruktive und schaltungstechnische Maßnahmen für die Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen festlegen.

Eine Maßnahme ist, dass der Einsatz von zumindest teilweise metallischen Gehäusen bzw. Metallgehäusen vorgeschrieben ist. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass im Allgemeinen keine Wellenabstrahlung für die drahtlose Datenübertragung möglich ist. Ferner stellen eventuelle Anbauten an den Feldgeräteadaptern bzw. den Feldgeräten, um dennoch eine Wellenausbreitung zu ermöglichen, wie beispielsweise externe

Stabantennen, Schwachstellen für das Gehäuse dar, sodass diese vermieden werden. Ebenfalls müssen beim Abreißen einer Antenne hohe Feldstärken am Fußpunkt, welche die zulässige Energiedichte in explosionsgefährdeten Bereichen einer

Automatisierungsanlage überschreiten könnten, vermieden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die ein Einsatz in einem explosionsgefährdeten Bereich ermöglicht und dennoch eine hohe Funkreichweite, welche vorzugsweise in alle„Himmelsrichtungen“, d.h. möglichst überhaupt keine Bündelung in irgendeine Richtung aufweist. Ferner soll die Vorrichtung kostengünstig zu fertigen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 , dem Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung gemäß Patentanspruch 18 und dem Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 19. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von Signalen mit Hilfe

elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge aus einem zumindest teilweise metallischen für den Einsatz in einem explosionsgefährdeten Bereich ausgebildeten Gehäuse, umfasst:

das Gehäuse mit einer definierten Wanddicke, wobei das Gehäuse im

Wesentlichen eine rotationssymmetrische, vorzugsweise zylindrische

Außenkontur aufweist,

eine in dem Gehäuse angeordnete Sende-/Empfangseinheit zum Erzeugen und/oder Empfangen der elektromagnetischen Wellen,

mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Primärantenne zum Aus- und/oder Einkoppeln der elektromagnetischen Wellen und Übertragen der

elektromagnetischen Wellen an die Sende-/Empfangseinheit,

zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung die derartig ausgebildet ist, dass im Zusammenspiel mit der Primärantenne die Signale mit Hilfe der

elektromagnetischen Wellen in bzw. aus dem Gehäuse übertragen werden, - ein aus einem Material mit einer relativen Dielektrizitätszahl echt größer eins

gefertigtes Formteil, welches einen an die schlitzförmige Gehäuseöffnung angepassten hervorstehenden schlitzförmigen Bereich aufweist, mit dem das Formteil bis zu einer spezifizierten Tiefe maximal in die Gehäuseöffnung eingreift, wobei die spezifizierte Tiefe derartig gewählt ist, dass eine Kugel oder Halbkugel (MK) mit einem Durchmesser beim Aufsetzen auf der zumindest einen schlitzförmigen Gehäuseöffnung das Formteil nicht berührt, wobei das Formteil ferner einen an den schlitzförmigen Bereich angrenzenden den schlitzförmigen Bereich umlaufenden Bereich mit einer Mindestbreite aufweist, wobei das Formteil mit dem umlaufenden Bereich im Bereich um die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung herum an eine Innenseite des Gehäuses gepresst wird und die Mindestbreite des umlaufenden Bereichs derartig ausgebildet ist, dass sich für ein Gas gemäß der Norm IEC 60079-1 (Ausgabe 27. Juni 2014) ein kürzester Weg durch die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung von der Innenseite zu einer Außenseite des metallischen Gehäuses von mindestens 3 mm ergibt, wenn für ein Volumen V < 10cm 3 gilt, oder mindestens 6 mm ergibt, wenn für das Volumen 10 cm 3 < V < 100 cm 3 gilt oder mindestens 10 mm ergibt, wenn für das Volumen V > 100 cm3 gilt, wobei der von dem gesamten Gehäuse eingeschlossene Freiraum als Volumen V definiert ist. Erfindungsgemäß wird das, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Formteil, welches im Folgenden auch als Leiter bezeichnet wird, besonders geschützt, indem der Teil des Leiters, welcher in die schlitzförmige Gehäuseöffnung eingeführt wird, soweit zurückgesetzt wird, dass eine Kugel, die gemäß der Vorgaben einer

Schlagfestigkeitsprüfung auf die schlitzförmige Gehäuseöffnung fallengelassen wird, den Leiter nicht beschädigen kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner umfassend eine Dichtung, die zwischen den in die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung eingebrachten schlitzförmigen Bereich des Formteils und einen die schlitzförmige Gehäuseöffnung definierenden Gehäusewandabschnitt eingebracht ist, sodass ein Eindringen von Staub und/oder Wasser vermieden wird. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Dichtung in eine seitliche Aufnahme des

Gehäusewandabschnitts und/oder eine seitliche Aufnahme des schlitzförmigen Bereichs eingebracht ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Formteil aus einem Kunststoff, insbesondere Polyethylen gefertigt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner einen Federstahlbügel, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und der dazu ausgebildet ist, das Formteil mit dem umlaufenden Bereich in einem Bereich um die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung herum an die Innenseite des Gehäuses zu drücken bzw. zu pressen. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass der Federstahlbügel im Querschnitt im Wesentlichen einen U-förmigen Mittenbereich aufweist, an den an den beiden Enden jeweils ein nach außen hin, vorzugsweise in einem Winkel von größer 45° abgehender Steg ausgebildet ist, die so dimensioniert sind, dass der Federstahlbügel an zumindest zwei Stellen bzw. Bereichen an einer Gehäusewand anliegt bzw. abgestützt wird, wobei der Federstahlbügel ferner eine Aussparung und das Formteil ferner zwei Flanken aufweist, von denen je eine an einer langgezogenen Seite des umlaufenden Bereichs ausgebildet ist, und die Aussparung und die Flanken so ausgestaltet sind, dass das Formteil in die Aussparung eingebracht werden kann und das Formteil mit den Flanken auf dem Federstahlbügel aufliegt, sodass der Federstahlbügel das Formteil mit dem umlaufenden Bereich an die Innenseite des Gehäuses drückt bzw. presst.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Leiterplatte die derartig als

Primärantenne zum Aus- und/oder Einkoppeln der elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, dass die elektromagnetischen Wellen seitlich an einer Leiterplattenkante aus- bzw. eingekoppelt werden und wobei die Leiterplatte so in dem Gehäuse angeordnet ist, dass die Leiterplatten kante zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung positioniert ist. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Leiterplatte durch eine in das Gehäuse eingebrachte Leiterplattenhalterung so gehalten und angeordnet wird, dass die Leiterplatten kante zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung positioniert ist.

Insbesondere kann gemäß der Ausgestaltung die Primarantenne in Form einer planaren Struktur, insbesondere in Form einer Leiterbahn auf der Leiterplatte ausgebildet und in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnet sein, wobei die Leiterbahn aus zwei im Wesentlichen parallelen Teilabschnitten bestehen kann, die über einen 180°

Bogenabschnitt miteinander verbunden sind.

Ferner kann gemäß der Ausgestaltung die Leiterplatte ein HF-Schirmzaun umfassen, welcher vorzugsweise aus zumindest einer Reihe von Vias ausgebildet ist, wobei der HF- Schirmzaun zumindest auf derselben Seite der Leiterplatte wie die Primärantenne ausgebildet sein kann und vorzugsweise einen auf der ersten Seite der Leiterplatte an die Leiterplattenkante angrenzenden rechteckige Bereich ausbilden kann, in dem die

Primärantenne angeordnet ist.

Alternativ oder ergänzend kann gemäß der Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass die Leiterplatte ein HF-Schirmblech umfasst, welches vorzugsweise ein Metall aufweisendes elektrisches Bauteil, wie beispielsweise eine Spule, ein Kondensator, ein Übertrager, eine Klemme o.ä. aufweist, und wobei das HF-Schirmblech auf der anderen Seite der Leiterplatte wie die Primärantenne ausgebildet ist und/oder dass das HF- Schirmblech und/oder der HF-Schirmzaun so auf der Leiterplatte angeordnet sind, dass die Primärantenne zwischen dem HF-Schirmblech bzw. HF-Schirmzaun und der

Leiterplattenkante angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Formteil Mittel zur Halterung und/oder Positionierung der Leiterplatte, insbesondere ein oder mehrere Stege aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Formteil und/oder die Leiterplattenhalterung ferner so ausgebildet sind, dass die Leiterplatte mit der an die Primärantenne angrenzende Leiterplattenkante in einer Längsrichtung der zumindest einen schlitzförmigen Gehäuseöffnung im Wesentlichen parallel zu einer Mittellinie der zumindest einen schlitzförmigen Gehäuseöffnung und vorzugsweise auch in einer Querrichtung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung mit der Leiterplattenkante im Wesentlichen mittig angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Leiterplattenhalterung und der Federstahlbügel so zueinander ausgebildet sind, dass die Leiterplattenhalterung den Federstahlbügel in dem Gehäuse abstützt, umso ein Verrutschen und/oder Verschieben zu verhindern.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Leiterplatte zumindest ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED, aufweist, das an der Leiterplattenkante angeordnet ist, und wobei vorzugsweise für die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Lschiitz = l/2 + LLED gilt, wobei die Anzahl der Leuchtmittel darstellt und LLED ein Wert kleiner gleich 2 mm ist. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass das zumindest eine Leuchtmittel an der Leiterplattenkante außerhalb, insbesondere rechts oder links davon, eines unmittelbar hinter der schlitzförmigen Gehäuseöffnung sitzenden Bereichs der Leiterplatte angeordnet ist und das Formteil einen Lichtwellenleiter aufweist, der derartig in dem Formteil integriert und ausgebildet ist, dass ein von dem Leuchtmittel ausgesendetes optisches Signal zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung geführt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die zumindest eine schlitzförmige Gehäuseöffnung derartig ausgebildet ist, dass für eine Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Lschiitz = l/2 ± l/25 und für eine Breite der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Bschiitz < 25mm, bevorzugt Bschiitz ^ 10mm, besonders bevorzugt Bschiitz ^ 6mm, ganz besonders bevorzugt Bschiitz = 4mm gilt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Gehäuse derartig ausgebildet ist, dass für eine Länge des Gehäuses

Lc ehäuse « l, vorzugsweise Lc ehäuse < 0,95·l, besonders bevorzugt Lc ehäuse < 0,90·l gilt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass für die Breite der schlitzförmigen Gehäuseöffnung ferner Bschiitz ä 1/100-l gilt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass für einen Umfang der rotationssymmetrische, vorzugsweise zylindrischen

Außenkontur des Gehäuse U Gehäuse = h·l/4 mit n e N gilt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung in bzw. aus einem explosionsgefährdeten Bereich umfassend eine Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen.

Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik umfassend einen Feldgeräteadapter nach der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, wobei das Gehäuse an einer zweiten Stirnseite ein mechanisches Anschlusselement zum Anschließen, insbesondere Anschrauben des Feldgeräteadapters an eine

Kabeldurchführung des Feldgerätes aufweist. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Übertragung von Signalen mit Hilfe elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge, Fig. 2: einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 3: einen Querschnitt der Vorrichtung und eine Detailskizze der schlitzförmigen Gehäuseöffnung, Fig. 4: eine schematische Darstellung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung und der Leiterplatte, um die Anordnung der beiden zueinander zu verdeutlichen,

Fig. 5: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung einer Vorrichtung, Fig. 6: die in Fig. 5 perspektivisch dargestellten HF-Umlaufwege U1 und U2 in einer Ebene zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Verzögerungselemente,

Fig. 7: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 8: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Teile des Gehäuses entfernt sind,

Fig. 9: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 10: eine Detailansicht der schlitzförmigen Gehäuseöffnung, um die

erfindungsgemäße Ausgestaltung des Leiters zu verdeutlichen, und

Fig. 1 1 : ein Querschnitt durch das Formteil bzw. den Leiter.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 2, welches im Wesentlichen aus einem Metall, vorzugsweise einem Edelstahl gefertigt ist. Das Gehäuse 2 kann alternativ aber auch aus einem Kunststoff gefertigt sein und mit einer, vorzugsweise an seiner Innenfläche metallischen Schicht verkleidet sein. Das Gehäuse 2 ist dabei geometrisch derartig ausgebildet, dass es äußerlich eine im Wesentlichen

rotationssymmetrische in sich geschlossene Form aufweist. Beispielsweise kann das Gehäuse wie in Fig. 1 dargestellt eine im Wesentliche zylindrische Außenkontur aufweisen. Es versteht sich von selbst, dass mögliche Kabeldurchführungen 13, 14 sowie eine schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 davon unberührt bleiben. An den Stirnflächen 21 , 22 des zylindrischen Gehäuses 2 kann jeweils eine Kabeldurchführung 13, 14 abgehen, über die ein Kabel 1 a, 1 b mit zumindest einer Signalleitung in das Gehäuse bzw. aus dem Gehäuse 2 geführt wird. Das Kabel 1 a, 1 b kann beispielsweise eine in der Prozess- und/oder Fabrikautomatisierung übliche Zweidrahtleitung umfassen. Alternativ kann an einer der beiden Stirnseiten ein mechanisches Anschlusselement zum Anschließen, insbesondere Anschrauben der Vorrichtung an eine Kabeldurchführung eines Feldgerätes 7 aufweisen.

In dem Gehäuse 2 ist eine Leiterplatte 6 angeordnet, zu der bzw. von der das Kabel 1 a,

1 b mit der Signalleitung führt bzw. abgeht. Die Leiterplatte 6 umfasst eine Sende- /Empfangseinheit 1 1 zum Erzeugen und Empfangen von elektromagnetischen Wellen.

Die Sende-/Empfangseinheit 1 1 kann bspw. ein in Form eines Chips ausgebildetes HF- Modem sein. Die Leiterplatte 6 umfasst ferner eine Primärantenne 4 zum Auskoppeln der erzeugten elektromagnetischen Wellen und zum Einkoppeln und Übertragen der empfangenen elektromagnetischen Wellen und kann ferner zusätzlich eine

An passstruktur 15 umfassen. Die Anpassstruktur 15 kann als ein Teil der Sende-

/Empfangseinheit und/oder ein Teil der Primärantenne ausgebildet sein. Alternativ kann die An passstruktur 15 auch als eigenständiges Bauteil auf der Leiterplatte 6 ausgebildet sein. Die Sende-/Empfangseinheit 1 1 ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Wellen mit einem Frequenzband von 2,4 GHz zu erzeugen bzw. zu empfangen, sodass die Signale die über das Kabel bzw. die Zweidrahtleitung übertragen werden, durch die Vorrichtung auch drahtlos mittels Bluetooth (ggfl. auch Bluetooth Low Energy) oder einer der zuvor genannten Varianten übertragen werden können. Das Gehäuse 2 weist eine schlitzförmige Öffnung 5 mit einer Länge Lschiitz auf, wobei die Länge Lschiitz ca. einer halben Wellenlänge l/2 der elektromagnetischen Welle

entsprechen kann. Eine Breite der schlitzförmigen Öffnung 5 kann so gewählt sein, dass für die Breite Bschiitz < 25mm, bevorzugt Bschiitz ^ 10mm, besonders bevorzugt Bschiitz ^ 6mm, ganz besonders bevorzugt Bschiitz = 4mm gilt. Bei einer Frequenz von 2,4 GHz und einer Wellenlänge von ca. l = 122,36 mm kann die schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 beispielsweise eine Länge im Bereich von Lschiitz = 61 ,18 ± 4,89 mm und eine Breite von ca. Bschiitz = 4 mm aufweisen. Die schlitzförmige Öffnung 5 hat keine elektrische

Verbindung zu der Leiterplatte 6 und wird von der innerhalb des Gehäuse 2 liegenden Primärantenne 4 angestrahlt. Ferner kann die Gehäuselänge L Gehäuse so gewählt werden, dass sie kleiner ist als eine Wellenlänge 1 ·l. Bevorzugt kann die Gehäuselänge L Gehäuse < 0,95-l, besonders bevorzugt L Gehäuse < 0,90·l gewählt werden. Auf diese Weise tritt einerseits das Gehäuse nicht als Resonator bei einer Betriebsfrequenz auf, und andererseits ist keine Ausbreitung als Hohlleiter innerhalb des zylindrischen Gehäuses 2 möglich.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellt Vorrichtung. Hierbei ist eine Seitenansicht der Leiterplatte 6 dargestellt, die in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst zwei Stirnflächen 21 , 22, in welche jeweils eine Kabeldurchführung 13, 14 (mitsamt Kabel und Klemme) angebracht sein kann. Damit keine Hochfrequenzenergie seitlich abgestrahlt wird, kann ein Durchmesser der Kabeldurchführungen kleiner als D Kabei < % · l gewählt sein. Weiterhin ist in Fig. 2 die Primärantenne 4, welche auch als Abstrahlstruktur bezeichnet wird, dargestellt. Die Primärantenne 4 bildet zusammen mit der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 und dem Gehäuse 2 eine Antenne. Um die Leiterplatte 6 vor dem Einbau prüfen zu können, kann die Primärantenne 4 ferner derartig ausgebildet sein, dass diese auch ohne Gehäuse zumindest im Nahfeld 8 mindestens eine leichte Antennenwirkung aufweist.

Fig. 3 zeigt auf der linken Seite einen Querschnitt durch die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung bei der die Leiterplatte 6 vorzugsweise so ausgebildet sein kann, dass für eine Leiterplattendicke DPCB > Bschiitz/2 gilt, sodass die Leiterplatte 6 zumindest teilweise, insbesondere hälftig die schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 überdeckt, wenn die

Leiterplatte 6 mit einer Leiterplattenkante 61 , an der die Primärantenne angrenzt, auf einen Mittelpunkt MP des Durchmessers des zylindrischen Gehäuses 2 ausgerichtet wird.

Ferner ist in Fig. 3 auf der rechten Seite eine Detailskizze dargestellt, um eine mögliche Anordnung zwischen der Leiterplatte 6 und der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 zu verdeutlichen. Die Leiterplatte 6 kann ferner mit der an die Primärantenne 4 angrenzende Leiterplattenkante 61 parallel zu einer Mittellinie ML der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 angeordnet sein.

Fig. 4 zeigt ebenfalls eine schematische Darstellung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 und der Leiterplatte 6, um die Ausgestaltung der Leiterplatte 6 näher zu beschreiben.

Die Leiterplatte 6 kann ferner einen HF-Schirmzaun 16 umfassen, welcher aus Vias (Durchkontaktierungen) 17 ausgebildet ist. Die Vias 17 können hierbei so ausgestaltet sein, dass diese von einer ersten Seite der Leiterplatte (Oberseite) 63 zu einer zweiten Seite der Leiterplatte (Unterseite) 64 ragen. Dies bedeutet, dass die Vias 17 durch alle Lagen der Leiterplatte 6 hindurchgehen können. Alternativ können die Vias 17 auch so ausgebildet sein, dass diese nur von der ersten Seite der Leiterplatte 63 zu einer mittleren Leiterkartenlage führen. Der HF-Schirmzaun 16 kann vorzugsweise zweireihig ausgeführt sein, um eine maximale Zaunwirkung auch bei kleinen kostengünstig zu fertigenden Durchkontaktierungen zu erreichen und eine sehr starke Reduktion des Einflusses weitere Elemente im Gehäuse, wie beispielsweise eingeschraubter Kabel, zu bewirken. Durch den HF-Schirmzaun 16 kann ein im Wesentlicher rechteckiger Bereich 65 auf der ersten Seite der Leiterplatte 63 aufgespannt werden, welcher an einer Seite von der Leiterplattenkante 61 begrenzt wird.

Der HF-Schirmzaun 16 kann ferner durch ein HF-Schirmblech 18, welches auf der zweiten Seite der Leiterplatte (Rückseite) 64 angeordnet ist, ergänzt werden. In Fig. 4 ist die Anordnung des HF-Schirmblechs auf der Rückseite der Leiterplatte durch die gestrichelte Linie angedeutet. Das HF-Schirmblech 18 kann neben der Schirmung der HF-Wellen auch eine andere Funktion auf der Leiterplatte 6 erfüllen. Beispielsweise kann das HF-Schirmblech 18 ein, ein Metall aufweisendes elektrisches Bauteil, wie

beispielsweise eine Spule, ein Kondensator, ein Übertrager, eine Klemme o.ä. umfassen, wobei das HF-Schirmblech 18 vorzugsweise mit dem HF-Schirmzaun 16 elektrisch verbunden ist. Alternativ können auch sonstige Metallteile, Bauteile mit hohem

Metallgehalt wie Spulen oder Bauteile aus Materialien mit hohem DK wie flache SMD- Kondensatoren auf der Leiterplatte 6 als HF-Schirmblech 18 dienen.

Weiterhin kann, wie in Fig. 4 dargestellt, die Leiterplatte 6 die Sende- und/oder

Empfangseinheit 1 1 , die Primärantenne 4, die Anpassstruktur 15 zur

Impedanzanpassung zwischen der Sende- und/oder Empfangseinheit 1 1 und der Primärantenne 4 und zwei LEDs umfassen. Die LEDs können dazu dienen, ein optisches Signal auszusenden, umso bspw. einen Status der Vorrichtung zu signalisieren. Damit die LEDs außerhalb des Gehäuses 2 wahrgenommen werden können, kann die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung um einen für die LED spezifischen Bereich vergrößert sein. Beispielsweise kann die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung rechts und links um einen Millimeter (1 mm) verlängert sein. Dies bedeutet, dass in diesem Fall für die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Lschiitz = l/2 + ni_ ED · LLED = 63, 18 mm mit ni_ ED = 2 und LLED = 1 mm gilt. Durch Beugungseffekte aufgrund der Wandstärke des Gehäuses wirkt die verlängerte schlitzförmige Gehäuseöffnung nicht wie ein Langloch, sondern HF-technisch eher stark oval, sodass diese beidseitig ohne große Einwirkung um 1 bis 2 mm verlängert werden kann.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann die Primärantenne 4 in dem rechteckigen Bereich 65 angeordnet sein. Die Primärantenne 4 kann vorzugsweise in Form einer Leiterbahn 41 , 42, 43, 44 ausgebildet sein, die einen aktiven Teilbereich 42 und einen inaktiven

Teilbereich 41 aufweisen kann. Der aktive und inaktive Teilbereich 41 , 42 kann über einen 180° Bogenabschnitt 43 miteinander verbunden sein, sodass die Leiterbahn eine spezifische Gesamtlänge aufweist, um einen Resonator bei einer Betriebsmittenfrequenz darzustellen. Am Ende dieser Länge kann sich ein abgerundeter Bereich 44 befinden, um die Güte des Resonators zu verringern, und zwar gerade in dem Maße, um ein

Nachklingeln unterhalb einer Pfadlänge des Viterbi-Algorithmus der verwendeten Sende- und/oder Empfangseinheit zu halten.

Der aktive Teilbereich 42 dient in diesem Fall als eigentlicher„Abstrahier“, wobei die Energie von dem inaktiven Teilbereich 41 über eine aus dem HF-Schirmzaun 16 herausragende Massefläche 181 des HF-Schirmblechs 18 auf der Leiterkartenunterseite 64 zurückgeleitet werden kann, um nicht als„Abstrahier“ zu wirken. Das Zusammenspiel aus dem aktiven und inaktiven Teilbereich 41 und 42 ermöglicht die Ausbildung eines Strahlers, welcher eigentlich über eine gesamte Breite der schlitzförmigen

Gehäuseöffnung 5 gehen würde, auf eine Breite zu reduzieren, die etwas schmäler als die der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 ist. Auf diese Weise können Beugungseffekte an den äußeren Kanten der schlitzförmigen Gehäuseöffnung den Strahler nur teilweise und definiert beeinflussen und dennoch ist eine Abstrahlung durch die schlitzförmige Gehäuseöffnung möglich. Die Massefläche 181 kann im Seitenprofil insbesondere eine L- förmige Struktur aufweisen. Um den Wirkungsgrad der Ableitung zu erhöhen, kann auf der Unterseite der Leiterplatte 64 ferner eine Struktur angebracht sein. Die Struktur kann beispielsweise auch ein HF-Schirmblech oder ein anderes Metallteil umfassen. Hierdurch kann die Restleistung umgelenkt und zu der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 abgestrahlt werden. Dies führt zusätzlich zu einer besseren Anpassung der Antenne (- 20...30 dB im Bereich +-5% um die Mittenfrequenz) und ferner zu einer zusätzlichen

Stabilität gegenüber Fertigungstoleranzen. Die Abstrahlung des notwendigen

180°Bogenabschnitts 43 kann mit einer Struktur 20, die ebenfalls in dem rechteckigen Bereich der Leiterplatte 65 angeordnet sein kann, auf einen Impedanzwert nahe über Null Ohm angepasst sein, um anschließend im HF-Schirmzaun 16 kurzgeschlossen zu werden. Die Struktur kann in einer Draufsicht auf die Leiterplatte beispielsweise ein Sägezahnprofil aufweisen.

Die Leiterplatte 6 kann derart im Gehäuse 2 ausgerichtet sein, dass die äußeren sich bis an der Leiterplattenkante 61 sich fortsetzenden Vias an der Schlitzbreite in Längsrichtung jeweils ca. 1 mm Abstand zu den Kanten der schlitzförmigen Gehäuseöffnung aufweisen können.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung, bei der das Gehäuse 2 ein 4-fach rotationssymmetrische Außenkontur aufweisen kann. Um die Vorrichtung in Bereichen einsetzen zu können, in denen potentiell

Explosionsgefahr besteht (sogenannte explosionsgefährdete Bereiche, kurz Ex- Bereiche), ist die schlitzförmige Öffnung 5 mit einem anderen Material als Luft, insbesondere einem elektrisch nichtleitenden Material, z.B. Glas, gefüllt. Als besonders geeignete elektrisch nichtleitenden Materialen haben sich Kunststoffe, insbesondere Polyethylen erwiesen.

Ergänzend oder alternativ kann, wie in Fig. 5 dargestellt, das Gehäuse geometrisch derartig ausgebildet sein, dass zumindest zwei, in zwei großflächige Raumrichtungen gemessene äußere HF-Umlaufwege U 1 , U2, vorzugsweise die äußeren HF-Umlaufwege in jeder Raumrichtung des Gehäuses, einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Wellenlänge l/2 der elektromagnetischen Welle mit der die Signale übertragen werden, entspricht. Die HF-Umlaufwege können hierbei derartig gemessen bzw. festgelegt werden, dass diese jeweils durch die schlitzförmige Gehäuseöffnung gehen.

Vorzugsweise können die HF-Umlaufwege so festgelegt werden, dass diese durch einen Mittelpunkt der jeweiligen schlitzförmigen Gehäuseöffnung laufen.

Zur Verdeutlichung der in Fig. 5 perspektivisch dargestellten HF- Umlaufwege U1 und U2 sind diese in Fig. 6 nochmals in einer Ebene dargestellt. Aus Fig. 6 ersichtlich, dass jeder HF-Umlaufweg U1 und U2 durch die schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 geht.

Um eine Umlaufzeit einer Welle lokal zu verzögern, kann an einer äußerlichen Oberfläche des Gehäuses 2 ein oder mehrere Umlaufverzögerungselemente 10 ausgebildet sein, die derartig ausgebildet sind, dass ein entsprechender Umlauf vergrößert wird. In Fig. 5 sind exemplarisch zwei Verzögerungselemente 10 auf der Gehäuseoberfläche angebracht.

Die in Fig. 5 dargestellten Verzögerungselemente 10 könne als rillenförmige Elemente ausgebildet sein. Denkbar sind aber auch punktförmige Elemente oder Elemente, die aus einem anderen Material als das Gehäuse 2, insbesondere einem dielektrischen Material oder einem hochfrequenten Metamaterial, ausgebildet sein können. Durch entsprechende Positionierung kann gezielt der HF-Umlaufweg in einer oder mehreren Raumrichtungen verändert, insbesondere vergrößert werden. Zu beachten gilt es, dass je nach

Strukturgröße der Umlaufverzögerungselemente ein HF- Umlaufweg i.d.R. minimal kleiner als der (mechanische) Umfang, wie bspw. U Gehäuse ist, da die elektromagnetische Welle insbesondere kleine Strukturen teilweise überfliegt und sich durch das

Zusammenwirken von E- und H-Feld eine insgesamt leichte„Abkürzung“ ergibt.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst ein metallisches Gehäuse mit einer definierten Wanddicke Ü Gehäuse , wobei das Gehäuse bezogen auf eine Außenkontur und mit Ausnahme der

schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Mittelachse ist, eine schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 und jeweils eine

Kabeldurchführung 13, 14 an jeder Stirnseite 21 , 22. Das Gehäuse 2 ist ferner derartig ausgeführt, dass es in einem explosionsgefährdeten Bereich, insbesondere einem gasexplosionsgefährdeten Bereich einsetzbar ist. Hierzu ist das Gehäuse derartig ausgeführt, dass es der Zündschutzart„Druckfeste Kapselung“, (Kennzeichnung Ex-d) gemäß der internationalen Norm IEC 600798-1 (Ausgabe 27. Juni 2014) genügt. Bei der Zündschutzart„Druckfeste Kapselung“ wird die Ausbreitung einer Explosion verhindert. Hierbei beruht die Schutzart im Wesentlichen auf konstruktiven Maßnahmen, so dass ein Eindringen von Gasen zwar nicht verhindert wird, aber in dem Fall, dass zu einer Zündung im Inneren des Gehäuses kommt, das Gehäuse dem Explosionsdruck standhält und die Zündung nicht nach außen übertragen wird. Um den Anforderungen der

Zündschutzart„Druckfeste Kapselung“ zu genügen weist das metallische Gehäuse 2 im einfachsten Fall eine entsprechende Mindestdicke von bspw. 3 mm auf. Für die

Ausgestaltung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 stellt die Anforderung an die Zündschutzart„Druckfeste Kapselung“ jedoch eine erhöhte konstruktive Herausforderung dar.

Zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus der Vorrichtung ist die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung in Fig. 8 nochmals ohne das äußere Gehäuse dargestellt. Prinzipiell ist die Vorrichtung aus einzelnen Komponenten ausgebildet, die sich, bspw. durch

zusammenstecken, zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammenbauen lassen.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich wird, liegt im Bereich der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 ein aus einem Material mit einer relativen Dielektrizitätszahl (einheits- bzw. dimensionslose Einheit) echt größer eins (s r > 1 ) gefertigtes Formteil, welches insbesondere für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich transparent ist und somit im

Folgenden auch als Leiter 23 bezeichnet wird. Beispielsweise kann der Leiter 23 aus einem Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE) gefertigt sein. Alternativ kann der Leiter 23 auch aus einem Glas gefertigt sein. Durch die Wahl der relativen Dielektrizitätszahl s r echt größer eins wird eine Verkürzung der Wellenlänge l bewirkt. Der Leiter 23 ist derartig ausgeführt, dass dieser einen hervorstehenden schlitzförmigen Bereich 231 aufweist, der bei aufgesetztem Gehäuse 2 in die schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 bis zu einer spezifizierten Tiefe T Leiter eingreift. Ferner weist der Leiter 23 einen, den

schlitzförmigen Bereich 231 allseitig umgebenden bzw. umlaufenden Bereich 232 mit einer definierten Mindestbreite B Leiter auf. Die Mindestbreite ist dabei derartig gewählt, dass ein gemäß der Norm IEC 60079-1 (Ausgabe 27. Juni 2014) kürzester Weg durch die schlitzförmige Gehäuseöffnung des metallischen Gehäuses von einer Innenseite zu einer Außenseite mindestens 3 mm beträgt, wenn für ein Volumen V < 10cm 3 gilt, oder mindestens 6 mm beträgt, wenn für das Volumen 10 cm 3 < V < 100 cm 3 oder mindestens 10 mm beträgt, wenn für das Volumen V > 100 cm 3 gilt, wobei der von dem gesamten Gehäuse eingeschlossene Freiraum als Volumen V definiert wird. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt die definierte Mindestbreite 6 mm.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist eine Außenfläche des umlaufenden Bereichs 232 so an die Gehäusewand angepasst, dass der umlaufenden Bereich 232 im eingebauten Zustand möglichst bündig an der Innenseite des Gehäuses 2 aufliegt. Durch die entsprechende Ausgestaltung des Leiters 23 ergibt sich, dass dieser in einer Draufsicht eine im Wesentlichen ovale Kontur aufweist, wobei zur mechanischen Anbindung des Leiters 23 an das Gehäuse 2 ferner zwei Flanken 233 als Kontaktbereiche vorgesehen sind. Die beiden Flanken 233 schließen jeweils an einer langgezogenen Seite des Leiters an den umlaufenden Bereich 232 an. Über die Flanken 233 kann der Leiter 23 im eingebauten Zustand durch einen Federstahlbügel 24 an die Innenseite des Gehäuses gepresst werden. Damit eine möglichst homogene Kraftverteilung und somit ein flächiges Anpressen des Leiters 23 an der Innenseite des Gehäuses 2 erfolgt, ist eine Oberflächenabschnitt des umlaufenden Bereichs 232 an einen Oberflächenabschnitt um die schlitzförmige Gehäuseöffnung 5 der Innenseite des Gehäuses 2 angepasst. Dies bedeutet, dass der Leiter 23 im Querschnitt eine im Wesentlichen gebogenen Kontur aufweist.

Um ein Eindringen von Staub und/oder Wasser zu verhindern, weist der hervorstehende umlaufende Bereich 232 des Leiters 23, wie in Fig. 9 dargestellt, an den in dem eingebauten Zustand zur Gehäusewand gerichteten Seitenfläche eine Aufnahme 235 für eine Dichtung 26 auf. Als Dichtung kann beispielsweise ein allseitig umlaufender ovaler Ring vorgesehen sein, der im eingebauten Zustand in die Aufnahme 235 eingebracht ist.

Fig. 10 zeigt eine Detailansicht der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5, um die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Leiters 23 zu verdeutlichen. Erfindungsgemäß ist der umlaufende Bereich 232 des Leiters 23 so ausgeführt, dass er im eingebauten Zustand bis zu der maximal spezifizierten Tiefe L eiter in die schlitzförmige

Gehäuseöffnung 5 eingreift, wobei die maximale spezifizierte Tiefe L eiter derartig gewählt ist, dass eine Kugel bzw. Halbkugel MK, beim Herabfallen auf die schlitzförmige

Gehäuseöffnung gerade nicht den in der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 eingeführte schlitzförmigen Bereich berührt. In Fig. 10 ist die Kugel schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen MK versehen. Als Kugel bzw. Halbkugel kommt insbesondere eine gehärtete Stahlkugel mit einem Durchmesser von 25 mm in Betracht. Die

Schlagfestigkeitsprüfung wird insbesondere gemäß den Angaben in der internationalen Norm IEC 60079-0 (Ausgabe 13.12.2017) durchgeführt.

Um eine mechanische sichere Anbindung des Leiters 23 an das Gehäuse 2 bzw. dessen Innenseite zu gewährleisten ist der Federstahlbügel 24 vorgesehen, der dazu dient, den Leiter 23 an die Innenseite des Gehäuses 2 zu pressen. Hierzu weist der Federstahlbügel 24 im Querschnitt in einem Mittenbereich eine im Wesentliche U-förmige Ausgestaltung auf, bei der an den beiden Enden jeweils ein Steg 242 in einem Winkel von ca. 90° abgehen, sodass der Federstahlbügel an zumindest zwei Stellen an der Gehäusewand anliegt. Zur Aufnahme des Leiters weist der Federstahlbügel in dem Mittenbereich eine Aussparung auf, die so ausgestaltet ist, dass der Leiter in die Aussparung eingebracht werden kann und dass der Leiter 23 mit den beiden Flanken 233 auf den Kanten der Aussparung 243 bündig aufliegt.

Um die Wellenausbreitung möglichst wenig zu beeinflussen, ist die Aussparung 243 des Federstahlbügels 24 so ausgebildet, dass eine Länge der Aussparung L Ausspamng echt größer ist als die Breite der schlitzförmigen Gehäuseöffnung Bschiitz oder in dem Fall, dass jeweils ein Leuchtmittel, bspw. eine LED, auf der Leiterplatte rechts und links des HF- Schirmzauns 16 vorgesehen ist, die Breite der Aussparung echt größer ist als ein

Abstand der beiden Leuchtmittel zueinander. Hinsichtlich einer Breite der Aussparung B Ausspamng ist der Federstahlbügel 24 so ausgebildet, dass die Breite an einen

Innendurchmesser des Gehäuses 2 angepasst ist, wobei die Breite vorzugsweise so groß wie möglich gewählt wird.

Der Federstahlbügel 24 wird in dem Gehäuse 2 auf einem Kunststoffformteil 25 gehalten, welches gleichzeitig als Träger für die Leiterplatte 6 dient. Das Kunststoffformteil 25 ist ebenfalls so ausgebildet, dass es mit einer Oberflächenkontur an eine Oberflächenkontur der Innenseite des Gehäuses angepasst ist. Das Kunststoffformteil 25 ist so ausgebildet, dass im eingebauten Zustand in Längsrichtung die Leiterplatte 6 mit der an die

Primärantenne 4 angrenzende Leiterplattenkante 61 parallel zu einer Mittellinie ML der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 positioniert wird. Ferner kann, wie in Fig. 3 dargestellt, die Leiterplatte in einer Querrichtung der schlitzförmigen Gehäuseöffnung mit der Leiterplattenkante 61 im Wesentlichen mittig angeordnet sein. Zur exakten Positionierung der Leiterplattenkante 61 kann der Leiter 23 einen oder mehrere Stege 237 aufweisen, die die Leiterplatte 6 halten und/oder positionieren. Der Steg 237 kann beispielsweise in Form einer länglichen im Querschnitt U-förmigen Ausnehmung ausgestaltet sein, in die die Leiterplatte 6 eingesteckt werden kann.

Fig. 1 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Formteils bzw. des Leiters 23, um eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verdeutlichen. Hierbei ist der Leiter 23 so ausgebildet, dass er einen internen Lichtwellenleiter 236 aufweist, über den ein optischer Pfad OP von einem Eintritts- zu einem Austrittspunkt bzw. -Bereich für das optische Signal ausgebildet wird. In Fig. 1 1 sind exemplarisch drei

unterschiedliche optische Pfade dargestellt. Durch den innerhalb des Leiters

ausgebildeten Lichtwellenleiter 236 können die LEDs derartig auf der Leiterplatte 6 angeordnet sein, dass diese nicht direkt hinter der schlitzförmigen Gehäuseöffnung 5 angeordnet sein müssen, sondern außerhalb eines von der schlitzförmigen

Gehäuseöffnung abgeschatteten Bereichs auf der Leiterplatte 6 angeordnet sein können. Über den Lichtwellenleiter wird das optische Signal dann von einem Eintrittspunkt bzw. - bereich, welcher unmittelbar bei dem Leuchtmittel ist, zu dem Austrittspunkt bzw. -bereich geführt. Der Austrittspunkt bzw. -bereich kann hierbei insbesondere in dem Bereich liegen, um den die Länge der schlitzförmigen Gehäuseöffnung aufgrund der LEDs vergrößert worden ist. Beispielsweise kann, wie dies exemplarisch in Fig. 1 1 dargestellt ist, in dem Fall, dass zwei Leuchtmittel auf der Leiterplatte vorgesehen sind, die schlitzförmige Gehäuseöffnung rechts und links mit einer Länge von ca. einem Millimeter (1 mm) verlängert sein, und das optische Signal von den Leuchtmitteln 19 über die Lichtwellenleiter 236 zu diesen Bereichen geführt sein.

Bezugszeichenliste a, 1 b Kabel

Gehäuse

01 Freiraum im inneren des Gehäuses

02 Innenseite des Gehäuses

03 Gehäusewandabschnitt

04 Bereich der Gehäusewand an dem der Federstahlbügel abgestützt wird

1 Erste Stirnseite des Gehäuses

2 Zweite Stirnseite des Gehäuses

3 Formteil bzw. Leiter

31 Schlitzförmiger Bereich

32 Umlaufender Bereich

33 Flanke

34 Oberflächenkontur Leiter

35 Seitliche Aufnahme für Dichtung

36 Lichtwellenleiter

37 Steg zur Halterung und/oder Positionierung der Leiterplatte4 Federstahlbügel

41 U-förmiger Mittenbereich

42 Steg

43 Aussparung

5 Kunststoffformteil bzw. Leiterplattenhalterung

6 Dichtung

Elektromagnetische Wellen

Primärantenne

1 Inaktiver Teilbereich der Leiterbahn

2 Aktiver Teilbereich der Leiterbahn

3 180° Bogenabschnitt der Leiterbahn

4 Abgerundeter Bereich der Leiterbahn

Schlitzförmige Gehäuseöffnung

Leiterplatte

1 Leiterplattenkante

2 Randbereich der Leiterplatte

3 Erste Seite der Leiterplatte

4 Zweite Seite der Leiterplatte

5 Rechteckiger Bereich

Feldgerät 8 Nahfeld

9 Fernfeld

10 Umlaufverzögerungselement

1 1 Sende-/Empfangseinheit

12 Elektrisch nichtleitendes Material

13 Kabeldurchführung für Kabelzuführung

14 Kabeldurchführung für Kabelabführung

15 Anpassnetzwerk bzw. An passstruktur

16 HF-Schirmzaun

17 Vias bzw. Durchkontaktierungen

18 HF-Schirmblech

181 Aus dem Schirmblech herausragende Massefläche

19 Leuchtmittel, insbesondere LED

20 Struktur zur Impedanzanpassung

T Leiter Tiefe mit der der Leiter mit dem schlitzförmigen Bereich in die schlitzförmige Gehäuseöffnung eingreift

DKabel Öffnung der Kabeldurchführung

I-Aussparung Länge der Aussparung des Leiters

I-Gehäuse Länge Gehäuse

Lschlitz Länge schlitzförmige Gehäuseöffnung

BAussparung Breite der Aussparung des Leiters

Bschlitz Breite schlitzförmige Gehäuseöffnung

BLeiter Mindestbreite des umlaufenden Bereichs

DGehäuse Wandstärke Gehäuse

UGehäuse Umfang des Gehäuses

DpcB Leiterkartendicke bzw. -stärke

l Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen

U1 , U2 Äußere Umfänge des Gehäuses

MP Mittelpunkt des Gehäuses

MK Kugel bzw. Halbkugel

ML Mittellinie schlitzförmige Gehäuseöffnung

Sr Relative Dielektrizitätszahl (einheits- und dimensionslose Einheit) a Winkel der abgehenden Stege

U1 , U2 HF-Umlaufweg

OP Optischer Pfad