Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feldgerät mit einem Me tallgehäuse, einer durch eine Kabeldurchführung geführten An schlussleitung und einem Funkmodul mit einer Antenne.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldge räte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandmessgeräte, Grenzstandmessgeräte und Druckmess geräte mit Sensoren, die die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Grenzstand oder Druck erfassen. Häufig sind solche Feldgeräte mit übergeordneten Einheiten, zum Beispiel Leitsys temen oder Steuereinheiten, verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung und/oder Prozessüberwachung.

Häufig werden Feldgeräte mit metallischen Gehäusen aufgrund ihrer mechanischen Stabilität und Resistenz gegenüber Umwelt einflüssen eingesetzt. Bei einem Einsatz von Feldgeräten in explosionsgefährdeten Umgebungen müssen diese bestimmte Anfor derungen erfüllen, die den Einsatz von metallischen Gehäusen ebenfalls erfordern. Beispielsweise darf bei der Explosions schutzart druckfeste Kapselung (Ex-d) das Gehäuse eines Feld gerätes bei einem Explosionsdruck innerhalb des Gehäuses nicht bersten, was üblicherweise durch Gehäuse in Metallausführung erreicht wird. Bei der Zündschutzart druckfeste Kapselung sind die Komponenten, die eine Zündung, bspw. eines entflammbaren Gases, auslösen können, in ein Gehäuse eingebaut, das dem Ex plosionsdruck standhält. Die Öffnungen des Gehäuses sind so beschaffen, dass eine Übertragung der Explosion nach außen verhindert wird. Sämtliche Verschlüsse und Durchführungen des Gehäuses sind entsprechend dieser Zündschutzart auszuführen und sind daher teilweise sehr aufwändig zu gestalten.

Aus dem Stand der Technik ist es bspw. bekannt, Funkmodule zur leichteren Bedienung und Parametrierung von Feldgeräten zu verwenden. Eine Bedienung und Parametrierung über Funkmodule erleichtert dem Bedienpersonal die Arbeit vor Ort, da das Feldgerät bspw. zur Parametrierung nicht geöffnet und dafür in explosionsgefährdeten Umgebungen ggf. vollständig außer Be trieb genommen werden muss.

Eine Verwendung von Funkmodulen steht aber im Widerspruch zu Gehäusen aus Metall. Befindet sich ein Funk-Sender/Empfänger zusammen mit der übrigen Sensorelektronik eines Füll

standsensors innerhalb des Sensorgehäuses, so verhindern me tallische Gehäusewände die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und damit die gewünschte Funkverbindung.

Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, Metallgehäuse mit einem Glasfenster auszustatten, welches für die Ablesbar keit eines eingebauten Displays verwendet wird und gleichzei tig auch eine Funkverbindung durch das Glasfenster hindurch erlaubt. Es wird allerdings als nachteilig empfunden, dass ei ne solche Funkverbindung einer starken Richtwirkung unterliegt und damit nur eingeschränkt nutzbar ist.

Ferner ist es bekannt, ein Kommunikationssignal über eine Koa xialleitung durch eine separate Kabeldurchführung durch das Gehäuse zu führen und eine dort angebrachte Außenantenne mit diesem Signal zu speisen. Hieran wird es als Nachteil empfun den, dass eine zusätzliche Kabeldurchführung benötigt wird und entsprechend explosionssicher ausgestaltet werden muss. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Feldgerät mit einem Metallgehäuse und einem Funkmodul weiterzubilden und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwin den .

Diese Aufgabe wird durch ein Feldgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Ge genstand von abhängigen Patentansprüchen.

Ein erfindungsgemäßes Feldgerät mit einem Metallgehäuse, einer durch eine Kabeldurchführung geführten Anschlussleitung und einem Funkmodul mit einer Antenne, zeichnet sich dadurch aus, dass die Antenne wenigstens abschnittsweise außerhalb des Ge häuses, parallel zu der Anschlussleitung und in der Kabel durchführung verläuft.

Ausschlaggebend bei der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass so wohl die Anschlussleitung als auch die Antenne durch eine ge meinsame Öffnung des Gehäuses geführt sind. Es ist damit mög lich und bevorzugt, dass das Gehäuse nur eine einzige Kabel durchführung aufweist.

Die Antenne kann als Dipol-Antenne, insbesondere als l/4- oder l/2-Dipol ausgebildet sein. Auch eine Ausgestaltung der Anten ne als Stabantenne, insbesondere als l/4- oder l/2- DrahtStummelantenne ist denkbar.

Unter einer Drahtstummel-Antenne wird ein aus einem Stück Draht oder einem anderen Leiter gebildete Antenne verstanden die vorzugsweise eine Länge von l/4 aufweist. Bei Frequenzen von mehreren GHz ist es damit möglich, dass die Antenne vollständig in der Kabeldurchführung angeordnet ist. Hierdurch wird eine kompakte Anordnung geschaffen, die keine zusätzlichen Anbauten benötigt.

Besonders einfach und kompakt ist die Ausgestaltung, wenn die Antenne mit der Kabeldurchführung umspritzt ist. Die Antenne kann dabei insbesondere bei der Herstellung der Kabeldurchfüh rung bereits in diese eingebettet und mit Kunststoff umspritzt werden .

Alternativ zu einer Anordnung der Antenne in der Kabeldurch führung kann ein Teil, d.h. insbesondere eine Ader oder Schir mung, der Anschlussleitung mit dem Funkmodul verbunden sein und als Antenne verwendet werden. Es ist damit möglich, eine zusätzliche Ader der Anschlussleitung oder eine Schirmung der Anschlussleitung als Antenne zu verwenden.

Im Falle einer Verwendung der Schirmung ist es vorteilhaft, wenn die Schirmung über eine frequenzselektive Schaltung mit Masse, vorzugsweise dem Gehäuse verbunden ist. Durch eine fre quenzselektive Schaltung kann die Funktion der Schirmung, bspw. elektromagnetische Störungen abzuschirmen und abzuleiten weiterhin genutzt werden und gleichzeitig die Antennenfunktion implementiert werden.

Die frequenzselektive Schaltung ist dafür vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einer Sende- und Empfangsfrequenz des Funkmoduls hochohmig ist. Auf diese Weise werden die Funk signale auf der Sendefrequenz des Funkmoduls nicht zur Gehäu semasse abgeleitet sondern der Antenne, respektive der Schir mung der Anschlussleitung zur Abstrahlung zugeführt. Im Emp fangsfall werden empfangene Funksignale ebenfalls nicht zur Gehäusemasse abgeleitet sondern dem Funkmodul zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Für elektromagnetische Störungen ist die frequenzselektive Schaltung vorzugsweise niederohmig, d.h. durchlässig und leitet diese zur Gehäusemasse ab.

Die Sende- und Empfangsfrequenz des Funkmoduls liegt vorzugs weise zwischen 400 MHz und 10 GHz. In diesem Frequenzband kön nen alle gängigen Funkstandards für eine Datenkommunikation via Funk, insbesondere Bluetooth, Wireless HART, ZIGBEE, WLAN, Mobilfunk (GSM, LTE,...) und LoRa (Long Range Wide Area Network) abgedeckt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Feldgerätes ge mäß der vorliegenden Anmeldung und

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Feldgerätes ge mäß der vorliegenden Anmeldung.

Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbei spiels eines Feldgeräts 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung.

Das Feldgerät 1 ist in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nur schematisch dargestellt. Zur Erläuterung der Idee, die der vorliegenden Anmeldung zu Grunde liegt ist lediglich ein Me tallgehäuse 3 des Feldgerätes 1 sowie ein in dem Metallgehäuse 3 angeordnetes Funkmodul 9 gezeigt. Eine Vielzahl weiterer Komponenten, insbesondere eine Elektronik, einer Energiever- sorgung und eine etwaig vorhandene Sensorik sind nicht darge stellt .

Das Metallgehäuse 3 weist eine Kabeldurchführung 5 auf, die eine Öffnung in dem Metallgehäuse 3 entsprechend der einzuhal tenden Vorschriften zum Explosionsschutz abdichtet. Eine An schlussleitung 7 ist durch die Kabeldurchführung 5 von einer Außenseite des Metallgehäuses 3 ins Gehäuseinnere geführt.

Das Metallgehäuse 3 und die Kabeldurchführung sind im vorlie genden Ausführungsbeispiel in der Zündschutzart druckfeste Kapselung, die auch als Ex-d bezeichnet wird, ausgeführt.

Das Metallgehäuse 3 weise im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine einzige Kabeldurchführung 5 auf, durch die die Anschluss leitung 7 geführt ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da weitere Kabeldurchführungen jeweils einen hohen Abdichtungs aufwand bedeuten würden, der auf diese Weise vermieden werden kann .

Die Anschlussleitung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zweidrahtleitung mit einer Schirmung 13 ausgeführt. Das ist eine typische Ausgestaltung, die einerseits eine Messwer tübermittlung an eine übergeordnete Einheit, bspw. einer Leit warte über das 4-20 mA Protokoll und/oder eine bidirektionale Kommunikation mit dem Feldgerät über bspw. das HART-Protokoll ermöglicht, und andererseits das Feldgerät über die 4-20 mA Stromschleife mit Energie versorgt.

Das Funkmodul 9 ist an seinem Sende- und Empfangsanschluss über eine Kapazität C, die eine galvanische Trennung sicher stellt, mit einer Schirmung 13 der Anschlussleitung 7 verbun den. Die Schirmung 13 ist ferner über eine frequenzselektive Schaltung 15, bspw. ein Sperrfilter, mit dem Gehäuse 3, res pektive der Gehäusemasse verbunden. Die frequenzselektive Schaltung 15 ist dabei so ausgestaltet, dass sie bei einer Sende- und Empfangsfrequenz f des Funkmoduls 9 hochohmig ist, und gleichzeitig andere Frequenzen, insbesondere im Bereich elektromagnetischer Störungen zur Gehäusemasse ableitet.

Es ist damit möglich, dass die Schirmung 13 weiterhin ihre ur sprüngliche Aufgabe, nämlich die Abschirmung und Ableitung elektromagnetischer Störungen erfüllt und gleichzeitig im Be reich der Sende- und Empfangsfrequenz f des Funkmoduls 9 als Antenne benutzt wird.

Ein von dem Funkmodul 9 zur Verfügung gestelltes Sendesignal wird damit ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand durch die Kabeldurchführung 5 aus dem Metallgehäuse 3 geführt und kann dort ohne Beeinträchtigung abgestrahlt werden.

Alternativ zur Schirmung 13 der Anschlussleitung 7 kann auch eine zusätzliche, ansonsten nicht genutzte Ader der Anschluss leitung als Antenne 11 genutzt werden. Bei dieser Ausgestal tung kann auf die frequenzselektive Schaltung 15 verzichtet werden, da der Schirm 13 der Anschlussleitung 7 regulär mit dem Gehäuse verbunden werden kann. Zu beachten ist hierbei, dass die zusätzliche Ader, um eine Abstrahlung des Funksignals zu ermöglichen, nicht geschirmt sein darf, da die Schirmung eine Abstrahlung ansonsten verhindern würde.

In einer weiteren Alternative kann die Anschlussleitung 7 auch als Spezialkabel ausgestaltet sein. Bspw. kann ein mehrfach geschirmtes, bspw. doppelt geschirmtes, Kabel zum Einsatz kom men und eine äußere Schirmung für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung als Antenne 11 benutzt werden, während eine innere Schirmung mit dem Gehäuse verbunden ist. Auch in diesem Fall kann auf eine frequenzselektive Schaltung 15 verzichtet wer den .

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Feldge rätes gemäß der vorliegenden Anmeldung gezeigt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Funkmodul 9 über eine Kapazität C, die eine galvanische Trennung sicherstellt, mit einer Antenne 11 verbunden, die als Stabantenne, vorliegend als DrahtStummelantenne ausgebildet ist. Die Antenne 11 ist in eine modifizierte Kabeldurchführung 5 eingebettet. Im vorlie genden Ausführungsbeispiel ist die Antenne 11 in die Kabel durchführung 5, die aus einem Kunststoff hergestellt ist, be reits bei der Herstellung der Kabeldurchführung 5 mit dem Kunststoff der Kabeldurchführung umspritzt worden, sodass le diglich eine elektrische Verbindung zum Funkmodul 9 herge stellt werden muss.

Die Antenne kann alternativ auch in einer Ausnehmung der Ka beldurchführung 7 angeordnet oder in eine in der Kabeldurch führung 7 angeordnete Dichtung eingebettet sein.

Ausschlaggebend für die der vorliegenden Anmeldung zu Grunde liegende Idee ist, dass durch eine Anordnung außerhalb des Me tallgehäuses 3 eine Antenne 11 geschaffen wird, wobei zur Überführung des Funksignals aus dem Inneren des Metallgehäuses 3 nach außen eine vorhandene und anderweitig genutzte Kabel durchführung herangezogen wird. Bezugszeichenliste

I Feldgerät

3 Metallgehäuse

5 Kabeldurchführung

7 Anschlussleitung

9 Funkmodul

II Antenne

13 Schirmung

15 frequenzselektive Schaltung f Sende- und Empfangsfrequenz