Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik umfassend eine elektronische Betriebsschaltung sowie eine Datenübertragungsvorrichtung, welche mittele einer Signalleitung verbunden sind, wobei die Signalleitung eine Trennvonichtung zur galvanischen

Trennung aufweist. Eine Trennvorrichtung einer solchen Signalleitung ist notwendig in Umgebungen mit explosiven Gasen, um die Voraussetzungen hinsichtlich bestehender Ex-i- bzw. Ex-d-Nomnen zu erfüllen.

Der Stand der Technik, gegeben beispielsweise durch die Druckschrift ΕΡ302Θ782Α1, schlägt vor, Leiter einer eingangsseitigen Koaxialleitung und einer ausgangssettigen Koaxialleitung auf einer Platine in Form einer hochfrequenztauglichen Leitelstruktur zusammenzuführen, wobei auf einer Seite der Platine ein Trennelement zur galvanischen Signaitrennung im Hinblick auf die Eingangs» sowie Ausgangsseite angeordnet ist

Die Einrichtung eines zusatzlichen Trennelements auf einer Platine verkompliziert die Fertigung und kann hinsichtlich der Obertragungseigenschaflen von Wechselspannungssignalen Nachteile aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Feldgerat mit einer Signalleitung vorzuschlagen, bei welcher Erfordernisse einer Sicherheitsnorm auf einfache und robuste Weise umgesetzt werden.

Die Aufgabe wird gelost durch ein Feldgerat gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Ein erfindungsgemäßes Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik umfasst

Ein Gehäuse mit einer Gehäusewand und mit mindestens einer Gehdusekammer, wobei die mindestens eine Gehäusekammer zumindest teilweise von der Gehäusewand umrandet ist; eine Messeiektronik, welche dazu eingerichtet ist mindestens ein eine Messgröße

repräsentierendes Messsignal zu erzeugen; eine Dateflübertragungsvorrichtung; eine elektronische Betriebsschaltung, welche in einer ersten Gehäusekammer angeordnet ist und dazu eingerichtet ist die DatenQbertragui^svorrichtung und die Messeiektronik zu betreiben sowie das Messsignal in mindestens einen Messwert zu wandeln; wobei die Datenübertragungsvorrichtung außerhalb der ersten Gehäusekammer angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, Daten mit der etektronischen Betriebsschaftung des Feldgeräts

auszutauschen; wobei die Datenübertragungsvorrichtung und die elektronische Betriebsschaltung über eine elektrische Signalleitung verbunden sind, wobei die Signalleitung eine Mehrzahl von elektrischen Leitern aulweist, welche elektrischen Leiter dazu eingerichtet sind, ein Datensignal zwischen der Datenübertragungsvorrichtung und der elektronischen Betriebsschaltung zu übertragen, wobei ein erster elektrischer Leiter zum Führen eines das Datensignal transportierenden ersten elektrischen Stroms eingerichtet ist, und wobei mindestens ein zweiter elektrischer Leiter zum Führen eines das Datensignal transportierenden zweiten elektrischen Stroms eingerichtet ist, welcher zweite elektrische Strom dem ersten elektrischen Strom entgegengesetzt ist, wobei die Signalleitung eine Trennvorrichtung aufweist, welche Trenn Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen ersten, datenübertragungsvorrichtungsseitigen Signalleitungsabschnitt von einem zweiten, betriebselektronikseitigen Signalleitungsabschnitt zumindest teilweise galvanisch zu trennen, wobei jeder elektrischer Leiter einen ersten, datenübertragungsvorrichtungsseitigen Leiterabschnitt und einen zweiten, galvanisch getrennten betriebselektronikseitigen Leiterabschnitt aufweist, wobei die Leiterabschnitte auf der Trennvorrichtung angeordnet sind, wobei bei mindestens einem elektrischen Leiter der erste Leiterabschnitt und der zweite

Leiterabschnitt galvanisch getrennt sind, wobei die Trenn Vorrichtung eine elektromagnetisch transparente Platte mit einer ersten Seitenfläche und einer zur ersten Seitenfläche parallelen zweiten Seitenflache aufweist, wobei im Bereich der Trenn Vorrichtung die Leiterabschnitte des ersten Signalleitungsabschnitts auf der ersten Seitenfläche angeordnet sind und wobei die Leiterabschnitte des zweiten

Signalleitungsabschnitts auf der zweiten Seitenfläche angeordnet sind, wobei jeder erste

Leiterabschnitt dem entsprechenden zweiten Leiterabschnitt bezüglich einer Seitenflächennormalen gegenübersteht, wobei die Platte mindestens eine durch eine Sicherheitsnorm geforderte Mindestdicke oder Spannungsfestigkeit aufweist.

Bei einem elektrischen Letter ohne Trennung kann der erste Signalleitungsabschnitt mit dem zweiten Signalleitungsabschnitt beispielsweise mittels einer in der elektromagnetisch transparenten Platte angeordneten Durchkontaktierung galvanisch verbunden sein. Eine galvanische Trennung ist entweder bei dem ersten Leiter oder bei dem mindestens einen zweiten Leiter oder bei allen Leitern eingerichtet und dient zum Blockieren von Gleichströmen oder niederfrequenten Strömen mit üblichen Frequenzen von Netzspannungen zwischen Datenübertragungsvorrichtung und elektronischer Betriebsschaltung.

Die Signalleitung ist dabei dazu eingerichtet, eine hohe Datenübertragungsrate zwischen der Datenübertragungsvorrichtung sowie der elektronischen Betriebsschaltung zu ermöglichen.

Insbesondere sollte die Signalleitung dazu eingerichtet sein, Daten gemäß gängiger drahtloser

N etzwerkprotokol Ifam il ien wie beispielsweise IEEE 802.11 oder IEEE 802.15 übertragen zu können. Dadurch wird beispielsweise die Übertragung von Inhalten wie Webseiten oder größeren Dateien möglich.

Die elektromagnetisch transparente Platte kann beispielsweise ein Printed-Circuit-Board sein. In einer Ausgestaltung ist die Sicherheitsnorm eine Norm aus folgender Liste:

Gerätesicherheitsnorm IEC 60664-1 des Jahres 2007 oder Ex-d-Norm nach IEC 60079-1 des Jahres 2014, oder Ex-i-Norm nach IEC 60079-11 des Jahres 2011 oder IEC 61010-1 des Jahres 2010.

In einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine zweite Gehäusekammer auf, welche von der ersten Gehäusekammer durch eine Innenwandung des Gehäuses getrennt ist, wobei die Innenwandung eine zweite Signaldurchführung aufweist, durch welche die Signalleitung verläuft.

In einer Ausgestaltung weist jeder elektrische Leiter einen ersten,

datenübertragungsvorrichtungsseitigen Leiterabschnitt und einen zweiten, galvanisch getrennten betriebselektronikseitigen Leiterabschnitt auf.

In einer Ausgestaltung umfasst die Datenübertragungsvorrichtung eine Antennenvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist Hochfrequenzsignale zu empfangen und/oder zu senden, wobei die Antennenvorrichtung auf einer Außenseite der Gehäusewand angeordnet ist, wobei die Signalleitung durch eine erste Signaldurchführung in der Gehäusewand verläuft. In einer Ausgestaltung verlaufen der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter auf den Seitenflächen parallel zueinander, und/oder wobei die Leiterabschnitte des ersten Signalleitungsabschnitts auf der ersten Seitenfläche parallel zu den Leiterabschnitten des zweiten Signalleitungsabschnitts auf der zweiten Seitenfläche verlaufen. In einer Ausgestaltung sind das Gehäuse und die erste Signaldurchführung bzw. die zweite

Signaldurchführung druckfest nach einer Ex-d-Norm, insbesondere nach IEC 60079-1 , ausgestaltet, wobei die Trennvorrichtung in der ersten Signaldurchführung bzw. zweiten Signaldurchführung angeordnet ist und druckfest vergossen ist,

Eine in einer Gehäusekammer auftretende Explosion kann somit in der Gehäusekammer oder zumindest im Gehäuse gehalten werden.

In einer Ausgestaltung sind dem ersten elektrischen Leiter zwei zweite elektrische Leiter zugeordnet, welche zweiten elektrischen Leiter bezüglich des ersten elektrischen Leiters auf

gegenüberliegenden Seiten des ersten elektrischen Leiter angeordnet sind.

Auf diese Weise wird eine Abstrahlung eines Signals besser unterdrückt _» wodurch das

Signal/Rauschen-Verhältnis deutlich verbessert ist.

In einer Ausgestaltung ist die Platte aus einem dielektrischen Material gefertigt, wobei das Material insbesondere mindestens einen Stoff aus den folgenden Stoffgruppen aufweist

Keramik, Kunststoff, Glas.

In einer Ausgestaltung sind die elektrischen Leiter im Bereich der Trennvorrichtung mittels eines Druck- oder Ätzverfahrens auf die Seitenflächen der Platte präpariert.

In einer Ausgestaltung sind die elektrischen Leiter auf den Seitenflächen metallisch und weisen insbesondere mindestens eines der folgenden Materialen auf:

Kupfer, Silber, Aluminium, Eisen, oder eine Legierung enthaltend mindestens eines dieser

Elemente.

In einer Ausgestaltung ist eine Länge der Leiterabschnitte im Bereich der Trennvorrichtung in einem Überlappungsbereich mindestens 5 mm und insbesondere mindestens 10 mm und bevorzugt mindestens 20 mm ist und/oder höchstens 150 mm und insbesondere höchstens 120 mm und bevorzugt höchstens 100 mm.

Insbesondere ist die Länge der Leiterabschnitte auf eine Frequenz des Datensignals angepasst.

In einer Ausgestaltung weist das Datensignal eine Frequenz von mindestens 0.25 GHz, und insbesondere mindestens 0.4 GHz, und bevorzugt mindestens 1 GHz auf, und/oder eine Frequenz von höchstens 10 GHz, und insbesondere höchstens 8 GHz, und bevorzugt höchstens 6 GHz auf.

In einer Ausgestaltung ist eine Wellenlänge des Datensignals um einen Faktor F größer ist als die Länge der Leiterabschnitte im Bereich der galvanischen Trennvorrichtung, wobei F größer als 1 und insbesondere größer als 2 und bevorzugt größer als 3.5 ist und/oder wobei F kleiner als 5,5 und Insbesondere kleiner als 5.0 und bevorzugt kleiner als 4.5 ist.

In einer Ausgestaltung weist das Feldgerät eine Umhausung der Trennvorrichtung auf, in welcher Umhausung die Trennvorrichtung angeordnet ist, wobei die Umhausung in der ersten

Signaldurchführung bzw. in der zweiten Signaldurchführung angeordnet ist, wobei eine Außenseite der Umhausung fest mit der ersten Signaldurchführung bzw. mit der zweiten Signaldurchführung verbunden ist, wobei die Trennvorrichtung in der Umhausung insbesondere mittels eines Vergusses druckfest vergossen ist.

In einer Ausgestaltung ist das Feldgerät ein Füllstands- oder Durchflussmessgerät.

Im Folgenden wird das Feldgerät anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Figs. 1 a) und 1 b) skizzieren den schematischen Aufbau jeweils eines beispielhaften

erfindungsgemäßen Feldgeräts; und Fig. 2 skizziert verschiedene Ansichten einer beispielhaften erfindungsgemäßen

Trennvorrichtung; und Figs. 3 a) und 3 b) skizzieren zwei beispielhafte Varianten einer Einrichtung einer

erfindungsgemäßen Trennvorrichtung in einer Signaldurchführung des Feldgeräts.

Fig. 1 a) skizziert ein Feldgerät 1 mit einem Gehäuse 10, einer elektronischen Betriebsschaltung 70, einer Messelektronik 60, einer Datenübertragungsvorrichtung 14, einer Signalleitung 20 und einer Trennvorrichtung 26. Die Messelektronik ist in einer ersten Gehäusekammer 10.1 des Gehäuses angeordnet und mit der Messelektronik über eine elektrische Verbindung gekoppelt. Die

Signalleitung 20 ist dazu eingerichtet _» die an einer Außenseite des Gehäuses 10 angeordnete

Datenü bertrag u ngsvorrichtu ng 14 mit der elektronischen Betriebsschaltung 70 zu verbinden, wobei die Signalleitung durch eine erste Signaldurchführung 13.1 in einer Gehäusewand 11 geführt ist Die Trennvorrichtung 26 ist in der ersten Signaldurchführung 13.1 angeordnet, wobei die gewählte Darstellung sehr schematisch ist und keine Rückschlüsse auf eine tatsächliche geometrische Ausgestaltung erlaubt. Ein erster Signalleitungsabschnitt 20.1 verbindet die

Datenübertragungsvorrichtung 14 mit der Trennvorrichtung, und ein zweiter Signalleitungsabschnitt 20.2 verbindet die elektronische Betriebsschaltung 70 mit der Trennvorrichtung.

Die in Flg. 1 b) skizzierte Variante des Feldgeräts 1 weist eine zusätzliche zweite Gehäusekammer 10.2 auf, wobei die elektronische Betriebsschaltung 70 in der ersten Gehäusekammer angeordnet ist. Die Signalleitung 20 verläuft durch die zweite und ist einerseits durch eine zweite

Signaldurchführung 13.2 in einer Innenwandung 12 des Gehäuses 10 zur elektronischen

Betriebsschaltung 70 geführt und andererseits durch die erste Signaldurchführung 13.1 zur Datenübertragungsvorrichtung geführt. Die Trennvorrichtung ist hierbei in der zweiten Signaldurchführung angeordnet, kann aber auch alternativ in der ersten Signaldurchführung angeordnet sein.

Die Datenübertragungsvorrichtung wird dabei bevorzugt in einem Frequenzbereich von mindestens 0.25 GHz, und insbesondere mindestens 0.4 GHz, und bevorzugt mindestens 1 GHz aufweist, und von höchstens 10 GHz, und insbesondere höchstens 8 GHz, und bevorzugt höchstens 5 GHz betrieben.

Die in Figs. 1 a) und 1 b) gezeigte elektronische Betriebsschaltung ist dazu eingerichtet, die

Datenübertragungsvorrichtung und die Messelektronik zu betreiben und ein von der Messelektronik erzeugtes Messsignal in einen Messwert zu wandeln. Fig. 2 zeigt eine Aufsicht (obere Skizze), eine Seitenansicht sowie eine Unteransicht der

Trenn Vorrichtung 26. Die Trennvorrichtung weist eine elektromagnetisch transparente Platte 26.1 mit einer ersten Seitenfläche 26.21 und einer zweiten Seitenfläche 26.22 auf, wobei auf der ersten Seitenfläche Leiterabschnitte 20.11 des ersten Signalleitungsabschnitts 20.1 und wobei auf der zweiten Seitenfläche Leiterabschnitte 20.21 des zweiten Signalleitungsabschnitts 20.2 angeordnet sind. Die Signalleitung 20 ist dabei bevorzugt ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem Außenleiter bzw. Schirmung.

Ein Leiterabschnitt einer jeden Seitenfläche ist dabei ein erster Leiter 21 , welcher mit der

Signalleitung 20, beispielsweise mit dem Innenleiter des Koaxialkabels verbunden ist. Zwei

Leiterabschnitte einer jeden Seitenfläche sind zweite Leiter 22, welcher mit der Signalleitung 20, beispielsweise mit der Schirmung bzw. dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden sind. Die zweiten Leiter sind auf bzgl. des ersten Leiters gegenüberliegenden Seiten angeordnet.

Die Länge L der Leiter in einem Überlappungsbereich Ü ist dabei an den Frequenzbereich des Datensignals angepasst.

Aufgrund der gegensätzlichen Richtung des Stroms des ersten Leiters in Bezug auf den Strom des mindestens einen zweiten Leiters überlagern sich die durch die Leiter erzeugten

elektromagnetischen Felder im Fernfeld destruktiv, womit eine Abstrahlung der elektromagnetischen Felder ins Fernfeld erschwert und somit eine Datensignaldämpfung vermindert wird.

Die Abmessungen der gezeigten Gegenstände sind der Darstellung halber gewählt. Insbesondere sind die Höhen der Leiterabschnitte 20.11 und 20.21 in Bezug zur elektromagnetisch transparenten Platte 26.1 stark übertrieben.

Alternativ zur in Fig. 2 gezeigten Variante der Trennvorrichtung kann die Trennvorrichtung auch nur einen zweiten Leiter 22 pro Seitenfläche aufweisen, welcher neben dem entsprechenden ersten Leiter 21 angeordnet ist. Auch in diesem Falle wird eine Abstrahlung der elektromagnetischen Felder der Leiter ins Fernfeld effektiv erschwert.

Alternativ kann eine Leiterplatte auch zur erfindungsgemäßen galvanischen Trennung mehrerer Signalleitungen eingerichtet sein. Fig. 3 skizziert beispielhafte Anordnungsmöglichkeiten der Trennvorrichtung 26 in einer

Gehäusewand 11 bzw. Innenwandung 12. Fig. 3 a) zeigt eine Trennvorrichtung, welche mittels eines Vergusses 27 in der Gehäusewand 11 bzw. Innenwandung 12 festgehalten ist. Alternativ kann wie in Flg. 3b) gezeigt die Trennvorrichtung auch innerhalb einer dafür vorgesehenen Umhausung U angeordnet sein, welche Umhausung U in der Gehäusewand 11 bzw. Innenwandung 12 befestigt ist. Die Befestigung der Umhausung kann beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Einpressen, Schrauben oder Löten erfolgen.

Alternativ zu den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Trennungsvorrichtung auch ohne Verguss mittels anderer Befestigungsmaßnahmen 27 in der Gehäusewand 11 bzw.

Innenwandung 12 bzw. der Umhausung U befestigt sein. Auch in den Figs. 3 a) und b) dienen die gezeigten geometrischen Abmessungen und Anordnungen der Gegenstände nur der Veranschaulichung. Die elektrischen Verbindungen zwischen

Trennvorrichtung 26 und dem ersten Signalleitungsabschnitt 20.1 sowie dem zweiten

Signalleitungsabschnitt 20.2 sind vereinfacht dargestellt.

elektronische Betriebsschaltung Länge der Leiterabschnitte Umhausung

Überlappungsbereich