Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung ein passives Statusanzeigemodul zum Anzeigen eines Status eines Sensors mittels eines Lichtsignals, sowie einen Sensor mit einem derartigen passiven Statusanzeigemodul und die Verwendung eines solchen passiven Statusanzeigemoduls zum Anzeigen eines Status eines Sensors mittels eines Lichtsignals.

Hintergrund

In der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld werden Sensoren verwendet, um Prozessmessgrößen zu erfassen, oder auch um Bereiche zu überwachen, beispielsweise Gefahrenbereiche. Hierfür verwendete Sensoren können Radarsensoren sein, Drucksensoren, Ultraschallsensoren, etc. Insbesondere bei Grenzstandsensoren kann es sich anbieten, die Information „Grenzstand erreicht“/ „Grenzstand noch nicht erreicht“ mittels eines Lichtsignals auszugeben. Alternativ zum Lichtsignal könne auch andere Signale ausgegeben werden, beispielsweise Funksignale oder akustische Signale.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ausgabe von Signalen von Sensoren weiterzubilden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein passives Statusanzeigemodul, das insbesondere zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld ausgeführt sein kann, und das eingerichtet ist zum Anzeigen eines Status eines Sensors mittels eines oder mehreren Lichtsignalen. Das passive Statusanzeigemodul weist einen lichtdurchlässigen Körper mit einer Unterseite, einer Oberseite und einem Randbereich auf. Die Unterseite ist zum Einkoppeln von Licht aus einer Lichtquelle des Sensors in den lichtdurchlässigen Körper eingerichtet. Der lichtdurchlässige Körper ist hierbei derart ausgebildet, dass er das eingekoppelte Licht in Richtung der Oberseite und in Richtung des Randbereichs leitet, um einen Status des Sensors anzuzeigen.

Bei der Lichtquelle des Sensors kann es sich beispielsweise um eine punktförmige Lichtquelle und/oder um eine Leuchtdiode handeln, welche zumindest einen Abschnitt der Unterseite des lichtdurchlässigen Körpers beleuchtet, wenn das passive Statusanzeigemodul auf den Sensor aufgesetzt oder in den Sensor eingesetzt ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Oberseite des lichtdurchlässigen Körpers eine nach innen gerichtete erste Wölbung auf, welche eingerichtet ist, das eingekoppelte Licht in Richtung des Randbereichs umzulenken, so dass eine vorbestimmte Fläche des Randbereichs bestrahlt wird. Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist die Unterseite eine nach innen gerichtete zweite Wölbung auf, welche eingerichtet ist, das Licht aus der Lichtquelle beim Einkoppeln in Richtung der Oberseite des lichtdurchlässigen Körpers zu lenken, so dass eine vorbestimmte Fläche der Oberseite bestrahlt wird, und insbesondere die nach innen gerichtete erste Wölbung. Vorzugsweise wird die gesamte Oberseite oder zumindest im Wesentlichen die gesamte Oberseite bestrahlt, so dass das passive Statusanzeigemodul zu einem hohen Prozentsatz ausgeleuchtet ist und entsprechend Licht abstrahlt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Unterseite eine Aussparung auf, eingerichtet zur Aufnahme eines Kommunikationsmoduls des Sensors, beispielsweise eines Bluetooth-Moduls oder eines anderweitigen Drahtlos-Kommunikationsmoduls. Die beiden nach innen gerichteten Wölbungen können derart ausgeführt sein, dass nur wenig oder gar kein Licht von der unteren Wölbung auf die Aussparung trifft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die nach innen gerichtete erste Wölbung und die nach innen gerichtete zweite Wölbung einander gegenüberliegend angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine der beiden Wölbungen seitlich versetzt zur Mittelachse des Statusanzeigemoduls angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das passive Statusanzeigemodul ein Rastelement, oder mehrere Rastelemente, zum Einrasten bei Befestigung des Statusanzeigemoduls an dem Sensor auf. Beispielsweise rasten die Rastelemente bei einer Drehbewegung des Statusanzeigemoduls in entsprechende Aufnahmen des Sensorgehäuses und/oder des Elektronikbechers des Sensors ein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das passive Statusanzeigemodul als druckfester, insbesondere metallischer Gehäusedeckel ausgeführt, wobei der lichtdurchlässige Körper beispielsweise aus Glas ist. Das Modul an sich kann einen druckfesten Deckel ausbilden. Es kann vorgesehen sein, das die Glasscheibe des Deckels die beiden Wölbungen aufweist und kein zusätzliches Modul erforderlich ist. Auch kann der Gehäusedeckel nicht druckfest gekapselt ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines transparenten Kunststoffdeckels.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das passive Statusanzeigemodul als puckartige Einlage in den Deckelbereich eines Sensorgehäuses ausgeführt. Nach Anbringung des passiven Statusanzeigemoduls auf den Sensor kann der Deckel aufgeschraubt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Unterseite und/oder die Oberseite des lichtdurchlässigen Körpers eine Mattierung, Rauigkeit oder anderweitige Oberflächenform auf, um das auftreffende Licht aus der Lichtquelle möglichst effektiv zu streuen, damit es sich im lichtdurchlässige Körper verteilt, um diesen zu beleuchten. Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist der lichtdurchlässige Körper im Übergang zwischen dem Randbereich und der Oberseite eine umlaufende Phase auf, die eingerichtet ist zur Erhöhung der Sichtbarkeit der Statusanzeige, so dass sie auch gut von der Seite aus gesehen werden kann.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Sensor mit einem oben und im Folgenden beschriebenen (ersten) passiven Statusanzeigemodul.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft einen solchen Sensor mit einem weiteren, zweiten Statusanzeigemodul, welches unterhalb des ersten Statusanzeigemoduls angeordnet ist. Die beiden Module können übereinander gestapelt angeordnet sein. Beispielsweise ist das erste Modul aktiv mit einer Leuchtquelle ausgeführt und das zweite Modul passiv wie hier beschrieben.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung eines oben und im Folgenden beschriebenen passiven Statusanzeigemoduls in einem Sensor zum Anzeigen eines Status eines Sensors mittels eines Lichtsignals.

Das Merkmal „passiv“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass das Statusanzeigemodul keine eigene Lichtquelle aufweisen muss, sondern von einer LED des Sensors beleuchtet wird.

Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist eFs, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.

Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.

Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-ZFertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt ein passives Statusanzeigemodul gemäß einer Ausführungsform in Querschnittsdarstellung.

Fig. 2 zeigt den oberen Bereich eines Sensors mit einem passiven Statusanzeigemodul, ebenfalls in Querschnittsdarstellung.

Fig. 3 zeigt drei perspektivische Ansichten eines Sensors.

Fig. 4 zeigt ein passives Statusanzeigemodul in perspektivischer Ansicht.

Fig. 5 zeigt das passive Statusanzeigemodul der Fig. 4 von unten.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines passiven Statusanzeigemoduls 101 gemäß einer Ausführungsform. Das passive Statusanzeigemodul 101 dient der Anzeige eines Status eines Sensors mittels eines Lichtsignals. Hierfür weist das passive Statusanzeigemodul 101 einen lichtdurchlässigen Körper 102 auf, mit einer Unterseite 103, einer Oberseite 104 und einem Randbereich 105. Die Unterseite 103 wird von einer Lichtquelle im Sensor bestrahlt, beispielsweise einer Leuchtdiode, und dient dem Einkoppeln des Lichts aus der Lichtquelle des Sensors in den lichtdurchlässigen Körper 102. Hierfür kann die Unterseite eine nach innen gerichtete Wölbung 108 aufweisen, die linsenartig geformt sein kann, um das Licht von der Lichtquelle des Sensors umzulenken, so dass ein möglichst großer Bereich der Oberseite 104 des lichtdurchlässigen Körpers 102 bestrahlt wird.

Die Oberseite 104 weist eine gegenüberliegende, ebenfalls nach innen gerichtete Wölbung 107 auf, die von dem Licht bestrahlt wird, um es zu reflektieren und in

RECTIFIED SHEET (RULE 91) ISA/EP verschiedene Richtungen im lichtdurchlässigen Körper zu verteilen. Insbesondere wird das Licht in Richtung der Randbereiche 105 des lichtdurchlässigen Körpers umgelenkt.

Im unteren Bereich des lichtdurchlässigen Körpers ist ein ringförmiger Abschnitt vorgesehen, der einen oder mehrere Rastelemente 112 aufweisen kann, um das passive Statusanzeigemodul an dem Sensorgehäuse zu befestigen.

Das passive Statusanzeigemodul könnte als passiver „LED-Puck“ ausgeführt sein. Eine zusätzliche Verkabelung zur Bereitstellung der gewünschten Statusanzeige ist nicht erforderlich. Insbesondere wird durch die mehrfache Umlenkung des eingestrahlten Lichts für axiale und radiale Sichtbarkeit gesorgt. Das Licht der vorhandenen StatusLED des Sensors, die an der Hauptelektronik des Sensors, beispielsweise den Grenzstandsensor, angeschlossen ist, wird axial und radial verteilt. Mit diesem LED- Puck kann jeder Sensor, und insbesondere ein Füllstandsensor sowie auch ein Grenzstandsensor, nachträglich ausgerüstet werden. Vorteilhaft für die nachträgliche Ausrüstung ist es, wenn die LED immer an derselben Position in der Hauptelektronik angeordnet ist, damit die Wölbungen 107, 108 ideal bestrahlt werden.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des oberen Bereichs eines Grenzstandsensors oder Füllstandsensors 100. Der Sensor 100 weist einen Elektronikbecher 121 auf, in dem die Elektronik untergebracht ist. Auf dem Elektronikbecher 121 befindet sich die Lichtquelle 106, die direkt unterhalb der nach innen gerichteten Wölbung 108 auf der Unterseite des lichtdurchlässigen Körpers 102 des passiven Statusanzeigemoduls 101 angeordnet ist. Die LED 106 bestrahlt die linsenartige Wölbung 108, welche das Licht in den lichtdurchlässigen Körper 101 einkoppelt, so dass große Bereiche der Oberseite 104 des lichtdurchlässigen Körpers 101 und insbesondere die oben angeordnete Wölbung 107 bestrahlt werden. Die obere Wölbung 107 bricht das Licht und reflektiert es insbesondere in Richtung des Randbereichs 105.

Das Sensorgehäuse weist einen aufschraubbaren Deckel 120 auf, der im vorliegenden Beispiel ebenfalls lichtdurchlässig ist und beispielsweise aus Kunststoff ausgeführt ist.

Das passive Statusanzeigemodul 101 weist ein umlaufendes Elastomer 111 zum Abstützen des Statusanzeigemoduls nach Einbau in den Sensor 100 auf. Zwischen der Unterseite des Deckels 120 und dem Statusanzeigemodul 101 befindet sich ein Luftspalt.

Der Gehäusedeckel 120 weist eine umlaufende Phase 122 auf, welche die Sichtbarkeit der Statusanzeige von der Seite aus erhöht.

Fig. 3 zeigt drei perspektivische Darstellungen eines Sensors 100, links mit geschlossenem Gehäusedeckel, in der Mitte mit geöffnetem Gehäusedeckel und aufgesetztem passiven Statusanzeigemodul 101 und rechts mit geöffnetem Gehäusedeckel ohne aufgesetztem passiven Statusanzeigemodul 101.

Das passive Statusanzeigemodul 101 wird durch eine Drehbewegung am Grundkörper des Sensorgehäuses bzw. am Elektronikbecher 121 befestigt.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines passiven Statusanzeigemoduls 101. Auf der Oberseite ist die linsenartige Wölbung 107 zu sehen, die seitlich versetzt zur Mittelachse des Moduls angeordnet ist. Auf der Oberseite sind seitlich zwei Einbuchtungen 130 angebracht, welche das Anbringen des Moduls am Sensorgehäuse erleichtern.

Fig. 5 zeigt das passive Statusanzeigemodul 101 der Fig. 4 von unten gesehen. Gegenüber der Einbuchtung auf der Oberseite befindet sich eine kleinere Einbuchtung 108 auf der Unterseite. Insbesondere sind in dieser Ausführungsform drei Rastelemente 112 vorgesehen, welche zur Befestigung am Elektronikbecher 121 eingerichtet sind.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensordeckel druckfest ausgeführt sein. Der Sensordeckel kann, wie auch das übrige Sensorgehäuse, aus Metall und insbesondere nicht lichtdurchlässig sein. Er kann ein passives Statusanzeigemodul 101 aus Glas aufweisen, welches aus dem Metalldeckel nach oben herausragt und das Licht der Lichtquelle so bricht, dass es seitlich sichtbar wird. Zur Vereinfachung der seitlichen Abstrahlung kann eine umlaufende Phase vorgesehen sein, ähnlich wie bei dem Deckel 120 der Fig. 2. Die Unterseite 114 des passiven Statusanzeigemoduls 101 , und ggf. auch die obere Faße und/oder die komplette Oberseite kann mattiert oder angeraut oder anderweitig bearbeitet und geformt sein, um das Licht der Lichtquelle 106 auch zur Seite hin umzulenken, so dass der lichtdurchlässige Körper 102 optimal ausgestrahlt wird.

Der Aufbau des Sensordeckels genügt den Ex-D Anforderungen des Explosionsschutzes.

Unterhalb des Statusanzeigemoduls 101 kann ein weiteres Statusanzeigemodul vorgesehen sein, wie es weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben ist.

Es kann als ein Kernaspekt der vorliegenden Offenbarung angesehen werden, dass das passive Statusanzeigemodul 101 als LED-Puck ausgeführt ist und zwei linsenartige Wölbungen aufweist. Diese beiden „Linsen“ brechen bzw. leiten die Lichtstrahlen der Lichtquelle derart, dass eine radiale und axiale Ausrichtung erfolgt. Zudem ermöglicht dieser Aufbau, dass Fremdkörper innerhalb des Pucks umgangen werden können, wie beispielsweise eine Ausnehmung für ein Bluetooth-Modul. Somit ist es möglich, ein Bluetooth-Modul anzubringen, ohne dass die axiale und radiale Ausleuchtung negativ beeinträchtigt wird.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.