TSCHUDIN BEAT (CH)
WORRETH BRUNO (FR)
BIER THOMAS (CH)
MATT CHRISTIAN (DE)
DE102011084789A1 | 2013-04-25 | |||
EP2999275A1 | 2016-03-23 | |||
EP2458831A1 | 2012-05-30 | |||
DE102013107606A1 | 2015-01-22 |
Patentansprüche 1. Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik, umfassend: Ein Gehäuse mit einem Gehäusekörper, welcher Gehäusekörper mindestens eine Gehäusekammer (11 ) mit mindestens einer Gehäusewand (10) aufweist, wobei die mindestens eine Gehäusewand (10) die Gehäusekammer (1 1 ) umgibt; ein Messwandler (50) zum Erfassen von mindestens einer Messgröße; eine Betriebselektronik (20) zum Betreiben des Messwandlers (50) und zum Bereitstellen eines von der Messgröße abhängigen Signals, wobei die Betriebselektronik (20) in der Gehäusekammer (1 1 ) angeordnet ist, und wobei die Betriebselektronik (20) mit dem Messwandler (50) elektronisch gekoppelt ist; ein Funkmodul (30) zur Übertragung von Informationen, welches mit der Betriebselektronik elektronisch gekoppelt ist, wobei das Funkmodul (30) in der Gehäusekammer angeordnet ist; wobei das Feldgerät (1 ) weiterhin mindestens einen Beschleunigungssensor (40) aufweist, welcher in der Gehäusekammer (1 1 ) angeordnet ist, und durch welchen Beschleunigungssensor (40) ein Beschleunigen des Gehäusekörpers erfassbar ist, und wobei die Betriebselektronik (20) mit dem Beschleunigungssensor (40) elektronisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, mindestens eine Folge von Beschleunigungen als Eingabesignalfolge zur Steuerung der Betriebselektronik (20) zu interpretieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkmodul (30) durch eine erste Eingabesignalfolge einschaltbar und durch eine zweite Eingabesignalfolge ausschaltbar ist. 2. Feldgerät nach Anspruch 1 , wobei das Funkmodul (30) ein Bluetooth-Funkmodul ist. 3. Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Anzeigeeinheit (60), wobei die Anzeigeeinheit (60) in die Gehäusewand (11 ) eingelassen ist, welche Anzeigeeinheit (60) mit der Betriebselektronik (20) elektronisch gekoppelt ist und welche Anzeigeeinheit (60) in einem ersten Modus einen ersten Satz Parameter anzeigt, wobei die Anzeigeeinheit (60) durch die Betriebselektronik (20) zur Anzeige von mindestens einem zweiten Satz Parameter durch eine dritte Eingabesignalfolge veranlassbar ist. 4. Feldgerät nach Anspruch 3, wobei die Anzeigeeinheit (60) ein Display oder ein LED-Element aufweist. 5. Feldgerät nach Anspruch 4, wobei die Betriebselektronik (20) dazu eingerichtet ist, mindestens einen durch den Beschleunigungssensor (40) gemessenen Beschleunigungswert durch die Betriebselektronik (20) zu analysieren und ein Überschreiten des Beschleunigungsgrenzwerts als Eingabesignal zu erfassen. 6. Feldgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5, wobei ein Überschreiten mindestens eines Beschleunigungsgrenzwerts durch den Beschleunigungssensor (40) als Eingabesignal erfassbar ist, und wobei ein vom Beschleunigungssensor (40) erfasstes Eingabesignal und/oder erfasste Eingabesignalfolge durch die Betriebselektronik (20) erfassbar ist. 7. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche 5 bis 6, wobei der Beschleunigungssensor und/oder die Betriebselektronik dazu eingerichtet sind, zur Erfassung eines Eingabesignals und/oder einer Eingabesignalfolge die Beschleunigungswerte bezüglich einer, zwei, oder drei Raumachsen zu berücksichtigen. 8. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Beschleunigungssensor und/oder die Betriebselektronik dazu eingerichtet sind, zur Analyse der Beschleunigungswerte ermittelte Schwingungsfrequenzen, insbesondere Schwingungsfrequenzen des Gehäuses zu berücksichtigen. 9. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Erkennung der Eingabesignalfolge auf Analyse der zeitlichen Abstände und/oder der Amplituden und/oder der Anzahl der Eingabesignale der Eingabesignalfolge basiert. 10. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die erste Eingabesignalfolge und die zweite Eingabesignalfolge gleich sind. 1 1. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei zwei Eingabesignalfolgen durch ein Zeitintervall von mindestens 3 Sekunden und insbesondere mindestens 5 Sekunden getrennt sind. 12. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei der Messwandler (50) in der Gehäusekammer (1 1 ) angeordnet ist. 13. Feldgerät nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Messgröße mindestens eine Größe aus folgender Liste ist: Volumendurchfluss, Massedurchfluss, Dichte, Viskosität, Temperatur, Druck, Füllstand, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, elektrischer Strom, elektrische Spannung, Kapazität, Induktivität, Transmission und/oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung, Transmission und/oder Absorption von Schallsignalen. |
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik, welches ein Funkmodul aufweist. Feldgeräte werden im Bereich der Mess- und Automatisierungstechnik eingesetzt, um Messgrößen verschiedener Art aufzunehmen. Beispielsweise werden Feldgeräte dazu eingesetzt, den Volumendurchfluss von Medien in einer Rohrleitung oder den Füllstand eines Mediums in einem Behältnis zu messen.
Viele solcher Feldgeräte weisen eine Bedienvorrichtung mit Tastatur und Display auf, um über diese Bedienvorrichtung Einstellungen des Feldgeräts vornehmen zu können oder aktuelle Messgrößen abrufen zu können. Häufig ist eine komplexe
Bedienvorrichtung mit Tastatur aber nicht erwünscht, beispielsweise weil eine Tastatur mit mehreren Tasten fehleranfällig ist. So lehrt die Offenbarungsschrift
DE102013107606A1 eine photovoltaische Anlagenkomponente mit einem Display und mit mindestens einem Beschleunigungssensor zur zeitaufgelösten Erfassung von Beschleunigungsprofilen. Beschleunigungen der Anlagenkomponente, welche beispielsweise durch Klopfen erzeugt werden und zu einem Beschleunigungsprofil passen, werden zum Bedienen der Anlagenkomponente benutzt, wobei der
Beschleunigungssensor den Ort der Erzeugung der Beschleunigung erfassen kann. Das kann dazu genutzt werden, die Anlagenkomponente durch Klopfen auf
verschiedene Bereiche des Displays zu steuern.
Je nach Einsatzbereich besteht kein Interesse an einer umfassenden Steuerung des Feldgeräts durch eine direkte mechanische Interaktion mit dem Feldgerät selbst, da das Feldgerät eine Funkschnittstelle zu einer entfernten Steuerungseinheit aufweist. Eine solche Funkschnittstelle wird aber nur im Falle eines umfassenden
Steuerungswunsches benötigt, bei NichtVerwendung der Schnittstelle entsteht ein Sicherheitsrisiko hinsichtlich ungewollter Bedienung, zusätzlich weist ein Feldgerät mit Funkschnittstelle einen erhöhten Energiebedarf auf. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Feldgerät vorzuschlagen, welches eine erhöhte Sicherheit hinsichtlich ungewollter Bedienung und einen geringeren Energiebedarf aufweist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Feldgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Feldgerät der Mess- und Automatisierungstechnik umfasst dabei folgende Elemente:
Ein Gehäuse mit einem Gehäusekörper, welcher Gehäusekörper mindestens eine Gehäusekammer mit mindestens einer Gehäusewand aufweist, wobei die mindestens eine Gehäusewand die Gehäusekammer umgibt; ein Messwandler zum Erfassen von mindestens einer Messgröße; eine Betriebselektronik zum Betreiben des Messwandlers und zum Bereitstellen eines von der Messgröße abhängigen Signals, wobei die Betriebselektronik in der
Gehäusekammer angeordnet ist, und wobei die Betriebselektronik mit dem
Messwandler elektronisch gekoppelt ist; ein Funkmodul zur Übertragung von Informationen, welches mit der Betriebselektronik elektronisch gekoppelt ist, wobei das Funkmodul in der Gehäusekammer angeordnet ist; wobei das Feldgerät weiterhin mindestens einen Beschleunigungssensor aufweist, welcher in der Gehäusekammer angeordnet ist, und durch welchen
Beschleunigungssensor ein Beschleunigen des Gehäusekörpers erfassbar ist, und wobei die Betriebselektronik mit dem Beschleunigungssensor elektronisch gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, mindestens eine Folge von Beschleunigungen als
Eingabesignalfolge zur Steuerung der Betriebselektronik zu interpretieren, wobei das Funkmodul das Funkmodul durch eine erste Eingabesignalfolge einschaltbar und durch eine zweite Eingabesignalfolge ausschaltbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts ist das Funkmodul ein Bluetooth- Funkmodul. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts umfasst das Feldgerät weiterhin eine Anzeigeeinheit, wobei die Anzeigeeinheit in die Gehäusewand eingelassen ist, welche Anzeigeeinheit mit der Betriebselektronik elektronisch gekoppelt ist und welche Anzeigeeinheit in einem ersten Modus einen ersten Satz Parameter anzeigt, wobei die Anzeigeeinheit zur Anzeige von mindestens einem zweiten Satz Parameter durch eine dritte Eingabesignalfolge veranlassbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts weist die Anzeigeeinheit ein Display oder ein LED-Element auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts ist die Betriebselektronik dazu eingerichtet, mindestens einen durch den Beschleunigungssensor gemessenen
Beschleunigungswert durch die Betriebselektronik zu analysieren und ein Überschreiten des Beschleunigungsgrenzwerts als Eingabesignal zu erfassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts ist der Beschleunigungssensor dazu eingerichtet, ein Überschreiten mindestens eines Beschleunigungsgrenzwerts als Eingabesignal zu erfassen, wobei ein vom Beschleunigungssensor erfasstes
Eingabesignal und/oder erfasste Eingabesignalfolge durch die Betriebselektronik erfassbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts sind der Beschleunigungssensor und/oder die Betriebselektronik dazu eingerichtet, die Beschleunigungswerte von einer, zwei, oder drei Raumachsen eines Eingabesignals und/oder einer Eingabesignalfolge zu berücksichtigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts sind der Beschleunigungssensor und/oder die Betriebselektronik dazu eingerichtet, zur Analyse der
Beschleunigungswerte ermittelte Schwingungsfrequenzen zu berücksichtigen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts basiert die Erkennung der
Eingabesignalfolge auf Analyse der zeitlichen Abstände und/oder der Amplituden und/oder der Anzahl der Eingabesignale der Eingabesignalfolge. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts sind die erste Eingabesignalfolge und die zweite Eingabesignalfolge gleich.
In einer vorteilhaften Ausführung des Feldgeräts sind zwei Eingabesignalfolgen durch Zeitintervall von mindestens 3 Sekunden und insbesondere mindestens 5 Sekunden getrennt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts ist der Messwandler in der
Gehäusekammer angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Feldgeräts ist die Messgröße mindestens eine Größe aus folgender Liste: Volumendurchfluss, Massedurchfluss, Dichte, Viskosität, Temperatur, Druck, Füllstand, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, elektrischer Strom, elektrische Spannung, Kapazität, Induktivität, Transmission und/oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung, Transmission und/oder Absorption von Schallsignalen.
Es wird also durch die vorliegende Erfindung ein Feldgerät mit einem per Berühren oder Klopfen ein- und ausschaltbarem Funkmodul vorgeschlagen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 : Eine Aufsicht auf ein von oben geöffnetes Gehäuse; Fig. 2: Eine Seitenansicht auf das Gehäuse.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein von oben geöffnetes Gehäuse eines
erfindungsgemäßen Feldgeräts 1 mit einer Gehäusewand 10 und einer
Gehäusekammer 1 1 , in welcher Gehäusekammer 11 eine Betriebselektronik 20, ein Funkmodul 30, ein Beschleunigungssensor 40 und ein Messwandler 50 angeordnet ist, wobei in die Gehäusewand 10 eine Anzeigeeinheit eingelassen ist. Eine in Fig. 2 gezeigte Seite der Gehäusewand 10 ist durch den Buchstaben A gekennzeichnet. Der Beschleunigungssensor 40 kann dabei mechanisch mit der Anzeigeeinheit 60 gekoppelt sein. Der Messwandler kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mindestens eine Messgröße aus der folgenden Liste zu erfassen: Volumendurchfluss, Massedurchfluss, Dichte, Viskosität, Temperatur, Druck, Füllstand, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, elektrischer Strom, elektrische Spannung, Kapazität, Induktivität,
Transmission und/oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung, Transmission und/oder Absorption von Schallsignalen.
Durch Berühren oder Anklopfen des Gehäuses des Feldgeräts 1 mit einer ersten Eingabesignalfolge kann das Funkmodul 30, welches beispielsweise ein Bluetooth- Funkmodul ist, angeschaltet werden. Durch eine zweite Eingabesignalfolge kann das Funkmodul 30 ausgeschaltet werden. Durch das Funkmodul 30 wird ein Zugang zur Betriebselektronik 20 des Feldgeräts 1 bereitgestellt, welcher Zugang das Austauschen von Information zwischen der Betriebselektronik 20 und einem Anwender ermöglicht. Das Austauschen von Information kann dabei beispielsweise einem Abrufen von Messdaten oder einem Steuern beziehungsweise Bedienen des Feldgeräts 1 durch einen Anwender dienen.
Eine durch Berühren oder Anklopfen übermittelte mechanische Eingabesignalfolge, wobei eine Eingabesignalfolge eine Serie von Eingabesignalen aufweist, wird von einem Beschleunigungssensor 40 in eine elektrische Signalfolge gewandelt. Die Erkennung einer Eingabesignalfolge geschieht durch den Beschleunigungssensor 40 oder durch die mit dem Beschleunigungssensor 40 elektronisch gekoppelte
Betriebsschaltung 20.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann, um ein Signal von allgegenwärtigem Rauschen zu trennen, beispielsweise eine durch Berühren oder Anklopfen zu erreichende Beschleunigungsuntergrenze festgelegt sein.
Je nach Verfügbarkeit von Rechenleistung auf Seiten des Feldgeräts kann auch eine fortgeschrittene Signalanalyse angewandt werden, wobei beispielsweise eine
Frequenzanalyse auf Basis der Fouriertransformation eines Eingangssignals der Eingangssignalfolge oder der gesamten Eingangssignalfolge durchgeführt wird. Eine Frequenzanalyse kann hilfreich sein, um angeregte Eigenfrequenzen des Gehäuses des Feldgeräts 1 und Rauschen zu erkennen und von typischen Frequenzen von Eingabesignalen oder Eingabesignalfolgen zu trennen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann zur Signalanalyse anstatt einer
Frequenzanalyse auf Basis der Fouriertransformation auch das Konzept„Diskrete Wavelet Analyse" angewandt werden. Hierbei wird ein Wavelet, dessen Form dem zeitlichen Verlauf eines typischen Eingabesignals ähnlich ist, mit dem durch den Beschleunigungssensor 40 registrierten Signal gefaltet. Ein Maximum des
Faltungsergebnisses entsteht durch hohe Übereinstimmung des Wavelets mit dem durch den Beschleunigungssensor 40 registrierten Signal. Der Beitrag von Rauschen oder von angeregten Eigenfrequenzen des Gehäuses zum durch den
Beschleunigungssensor 40 registrierten Signal kann dabei wirkungsvoll ausgeblendet werden, da die Faltung einer beliebigen Funktion mit einem Wavelet
Bandpasscharakter aufweist. Diese Vorgehensweise kann unter Umständen mit einem geringeren Bedarf an Rechenleistung einhergehen.
Im Fall, dass der Beschleunigungssensor 40 Beschleunigungswerte von zwei oder drei Raumachsen getrennt berücksichtigt, kann zusätzlich ein räumliches
Beschleunigungsprofil des Feldgeräts 1 erstellt werden. Durch Abgleich mit Sollprofilen kann die Erkennung von Eingabesignalen und Eingabesignalfolgen verbessert werden. Sollprofile und/oder die Form des mindestens einen Wavelets können dabei in der Betriebselektronik 20 hinterlegt sein.
Die Erkennung einer Eingabesignalfolge basiert auf Analyse der zeitlichen Abstände und/oder der Amplituden und/oder der Anzahl der Eingabesignale der
Eingabesignalfolge. Bevorzugt umfasst eine Eingabesignalfolge dabei mindestens zwei Eingabesignale, wobei der zeitliche Abstand zwischen benachbarten Eingabesignalen höchstens 5 Sekunden und insbesondere höchstens 3 Sekunden ist. Dadurch ist eine Abgrenzung von zufälligen, einzelnen Stößen sichergestellt. Beispielsweise kann eine Eingabesignalfolge auch mehrere Teilfolgen umfassen. Die erste Eingabesignalfolge und die zweite Eingabesignalfolge können beispielsweise gleich sein. Dadurch erniedrigt sich der Speicherbedarf der Betriebselektronik des Feldgeräts.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf die in Fig. 1 mit A gekennzeichnete Seite des Gehäuses des Feldgeräts 1 mit der Gehäusewand 10 und der in die Gehäusewand 10 eingelassenen Anzeigeeinheit 60, welche mit der Betriebselektronik elektronisch gekoppelt ist. Die Anzeigeeinheit 60 ist dazu eingerichtet, in einem ersten Modus einen ersten Satz Parameter anzuzeigen. Der erste Satz Parameter kann beispielsweise zumindest eine aktuell gemessene Messgröße oder einen Energieverbrauch oder eine Datenübertragungsrate umfassen. Durch eine dritte Eingabesignalfolge kann die Anzeigeeinheit 60 dazu veranlasst werden, einen zweiten Satz Parameter auszugeben. Der zweite Satz Parameter kann beispielsweise zumindest eine in eine andere Einheit umgerechnete aktuelle Messgröße oder den zeitlichen Verlauf zumindest einer
Messgröße über ein vorbestimmtes Zeitintervall oder den Mittelwert zumindest einer Messgröße über ein vorbestimmtes Zeitintervall umfassen. Der zweite Satz an
Parametern kann auch eine Liste von mehreren Geräteparametern umfassen. Das Wechseln der Anzeigeeinheit vom zweiten Modus in den ersten Modus kann dabei nach Ablauf einer Zeit automatisiert oder durch eine vierte Eingabesignalfolge erfolgen, wobei die vierte Eingabesignalfolge gleich der dritten Eingabesignalfolge sein kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit auch mindestens einem dritten Modus betrieben werden, wobei der dritte Modus dazu eingerichtet sind, die
Anzeigeeinheit jeweils einen dritten Parametersatz anzeigen zu lassen.
Das erfindungsgemäße Feldgerät weist also mindestens einen Beschleunigungssensor auf, mit welchem durch mechanische Wechselwirkung ein Funkmodul 30 an- und ausgeschaltet werden kann.
Bezugszeichen
I Feldgerät
10 Gehäusewand
I I Gehäusekammer
20 Betriebselektronik
30 Funkmodul
40 Beschleunigungssensor 50 Messwandler
60 Anzeigeeinheit
A Die in Fig. 2 gezeigte Seite