Die Erfindung betrifft eine Steck-Verbindung zur elektrischen Kontaktierung einer in einem Innenraum eines Gehäuseteils befindlichen Leiterplatte.

In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisie- rungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmess- geräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH- Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential 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 diejenigen 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, Funkadapter bzw. allgemein

elektronische Komponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Unabhängig vom einzelnen Feldgerätetyp sind Feldgeräte in der Regel über ein Bussystem mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einem

Prozessleitsystem, verbunden. Dies dient einerseits dazu, die erfassten Prozessvariablen zu übermitteln. Aufgrund der Robustheit wird hierfür ein Einheitssignal, in der Regel 4-20mA, als Signaltyp verwendet. Darüber hinaus können auch zusätzliche Informationen, beispielsweise über den

Betriebszustand des Feldgerätes, an die übergeordnete Einheit kommuniziert werden. Hierzu wird auf das 4-20 mA Signal zusätzlich ein digitales Signal aufmoduliert. Gängige Protokolle im Bereich der Prozessautomation sind etwa „PROFIBUS",„HART" oder„Wireless HART". Da unabhängig vom speziellen Feldgerätetyp das gleiche

Konnnnunikationsprotokoll zur übergeordneten Einheit verwendet werden kann, ist es Hersteller-seitig möglich, in unterschiedlichen Feldgerätetypen das baugleiche Kommunikationsmodul zu verwenden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der modularen Fertigung bei einer Vielzahl an verschiedenen

Feldgerätetypen. Hierfür ist es allerdings notwendig, dass die Leiterplatte oder Baugruppe, auf der sich das Kommunikationsmodul befindet, auf die verschiedenen Feldgerätetypen adaptierbar ist. Aus der Druckschrift WO 2015/147993 ist bereits eine Steck-Verbindung an einer Leiterplatte, welche in einem Feldgerät einsetzbar ist, bekannt. Dort ist ein Stecker mit mehreren Anschluss-Pins gezeigt, bei dem ein Anschluss eines elektrischen Drahtes an jeweils einen Pin anschraubbar ist. Durch die Pins ist es möglich, den Stecker leicht an die entsprechenden Anschlüsse an Leiterplatte zu stecken. Allerdings ist bei dieser Art der Steck-Verbindung eine Sicherung gegen Herausrutschen des Steckers nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und sicher

kontaktierbare Steck-Verbindung an einer Leiterplatte bereitzustellen, so dass die Leiterplatte in einer Vielzahl an Feldgerätetypen verwendbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Steck-Verbindung zur

elektrischen Kontaktierung einer in einem Innenraum eines Gehäuseteils befindlichen Leiterplatte, wobei das Gehäuseteil einem Feldgerät zugeordnet ist. Dabei umfasst die Steck-Verbindung:

einen an der Leiterplatte angeordneten Steck-Anschluss mit

o zumindest einem Steg, und

o einer ersten Führungs-Anordnung

und

- einen Klemm-Stecker mit

o einer zweiten Führungs-Anordnung, welche komplementär zur ersten Führungs-Anordnung ausgestaltet ist,

o zumindest einer Klemm-Vorrichtung, mittels der zumindest ein Anschluss zumindest eines elektrischen Kabels an den zumindest einen Steg anklemmbar ist. Hierdurch wird die elektrische Kontaktierung des Kabels gewährleistet. Durch das gleichzeitige Anklemmen an den Steg wird der Klemm-Stecker jedoch zusätzlich auch gegen Herausrutschen gesichert. Vorzugsweise ist die zweite Führungsanordnung derart komplementär zur ersten Führungs-Anordnung ausgestaltet, dass der Klemm-Stecker über die beiden Führungs-Anordnungen in etwa planparallel zur Leiterplatte an den Steck-Anschluss ansteckbar ist. Sofern die Leiterplatte zumindest in einem Teilbereich einen Deckel zur

Kapselung von auf der Leiterplatte befindlichen Bauteilen umfasst, besteht eine sehr kompakte Ausgestaltung der Klemm-Verbindung darin, dass die erste Führungs-Anordnung als integraler Bestandteil des Deckels ausgestaltet ist.

Für den Fall, dass die Steck-Verbindung zur Kontaktierung eines

Kommunikationsmoduls eines Feldgerätes dient, umfasst der Steck-Anschluss eine Mehrzahl an Stegen und der Klemm-Stecker eine hierzu

korrespondierende Anzahl an Klemm-Vorrichtungen. Da bei Feldgeräten der Sensorwert in der Regel mittels 4-20 mA-Signalen übertragen wird, sind dies üblicherweise zwei Stege zur Realisierung der Strom schleife, bzw. vier bei zusätzlicher Spannungsversorgung des Feldgerätes.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist die Klemm-Vorrichtung so realisiert, dass sie

- einen elektrisch isolierenden Grundkörper, mit

o zumindest einer Ausnehmung mit einem Innengewinde, und o der zweiten Führungs-Anordnung, und

- zumindest eine in das zumindest eine Innengewinde einschraubbare Klemmschraube,

umfasst. Alternativ wäre es auch denkbar, die Klemm-Vorrichtung sehr simpel in Form einer sogenannten Krokodilklemme auszugestalten. In dem Fall, in dem die Steck-Verbindung über zumindest eine Klemmschraube realisiert ist, ist der Klemm-Anschluss vorzugsweise so ausgelegt, dass der zumindest eine Steg in etwa planparallel zur Leiterplatte angeordnet ist und eine erste Ausnehmung aufweist. Hierbei ist das zumindest eine Innengewinde derart innerhalb des isolierenden Grundkörpers angeordnet, dass die zumindest eine Klemmschraube bei angestecktem Klemm-Stecker durch die zumindest eine erste Ausnehmung verläuft, und dass zwischen dem zumindest einen Steg und dem Schraubenkopf der zumindest einen

Klemmschraube im verschraubten Zustand zumindest ein Anschluss eines elektrischen Kabels anklemmbar ist.

Damit beim Festschrauben der zumindest einen Klemmschraube kein

Drehmoment auf den zumindest einen Steg ausgeübt wird, ist es von Vorteil, wenn an der zumindest einen Klemmschraube zumindest eine elektrisch leitfähige Unterlegscheibe angeordnet ist. Somit muss der Steg mechanisch nicht zusätzlich gesichert sein und kann beispielsweise als SMD-lötbares Bauteil konzipiert sein.

Sofern an der zumindest einen Klemmschraube eine Unterlegscheibe angeordnet ist, bietet sich die zusätzliche Möglichkeit, dass die zumindest eine Unterlegscheibe eine Aufnahme für einen Anschluss eines elektrisches Mess- und Prüfgerätes umfasst. Hierdurch wird ermöglicht, dass eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Kommunikationsmoduls selbst dann noch erfolgen kann, wenn die Leiterplatte bereits im Gehäuseteil eingebaut ist.

Bei der Auslegung der Klemm-Verbindung mit zumindest einer in ein

Innengewinde einschraubbaren Klemmschraube bietet es sich es sich an, wenn das zumindest eine Innengewinde als Schraubenmutter, welche in den Grundköper eingelassen ist, ausgestaltet ist. Herbei bietet es sich

insbesondere an, wenn die Schraubenmutter derart frei beweglich in den Grundkörper eingelassen ist, dass sie im nicht-angesteckten Zustand des Klemm-Steckers in Richtung des Schraubenkopfes der Klemmschraube aus dem Grundkörper herausnehmbar ist. Vor allem diese Ausgestaltungsvariante des Klemm-Steckers lässt zu, dass der zumindest eine Steg als SMD- lötfähiges Bauteil ausgestaltet ist. Der Grund hierfür ist, dass bei solch einer Anordnung der Schraubenmutter beim Festschrauben der zumindest einen Klemmschraube kein Drehmoment und vor allem keine Kraft auf den zumindest einen Steg in Richtung der Leiterplatte ausgeübt wird.

Eine Erdung des Gehäuseteils über die Steckverbindung lässt sich dadurch erreichen, dass der Klemm-Stecker ein Kontaktierungs-Element zur

elektrischen Kontaktierung des Gehäuseteils umfasst. Voraussetzung hierfür ist, dass das Gehäuseteil zumindest in den entsprechenden Teilen leitfähig ausgestaltet ist.

Umsetzen lässt sich diese Art der Erdung dadurch, dass das

Kontaktierungselement als Schraube ausgestaltet ist, welche mittels einer Buchse durch den Klemm-Stecker geführt ist, wobei das Gehäuseteil über ein zur Schraube korrespondierendes Innengewinde verfügt, in das die Schraube im angesteckten Zustand des Klemmsteckers einschraubbar ist.

Je nach Auslegung kann es in diesem Fall erforderlich sein, dass die

Leiterplatte eine zweite Ausnehmung zur Durchführung des Kontaktierungs- Elementes durch die Leiterplatte aufweist.

Sofern der Steck-Anschluss eine Mehrzahl an Stegen und der Klemm-Stecker eine hierzu korrespondierende Anzahl an Klemm-Vorrichtungen umfasst, ist es aus Sicherheitstechnischer Sicht von Vorteil, wenn der Grundkörper zur elektrischen Isolierung zwischen den Anschlüssen der elektrischen Kabel im Bereich der Schraubenköpfe der Klemmschrauben eine Isolation aufweist. Hierdurch wird vermieden, dass während der Montage ein Kurzschluss zwischen den Klemmschrauben verursacht wird, wodurch eventuell die auf der Leiterplatte befindlichen Bauteile zerstört werden können. Zum Zwecke der einfacheren Montage ist es wiederum von Vorteil, wenn der Klemm-Stecker derart ausgestaltet ist, dass ein vollständiges Herausschrauben der zumindest einen Klemmschraube verhindert wird. Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Leiterplatte mit einem erfindungsgemäßen Steck-Anschluss,

Fig. 2: einen an den Steck-Anschluss anschließbaren Klemm-Stecker,

Fig. 3: der Steck-Anschluss und der Klemm-Stecker im verbundenen Zustand, und

Fig. 4: die Leiterplatte mit dem Steck-Anschluss und dem Klemm-Stecker in einem Gehäuseteil .

Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte 1 mit einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Steck-Anschlusses 2, wobei der Steck-Anschluss 2 zur elektrischen Kontaktierung von auf der Leiterplatte 1 befindlichen Bauteilen mittels eines Klemm-Steckers 6 dient.

Der Steck-Anschluss 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Stege 3, welche in etwa planparallel zur Oberfläche der Leiterplatte 1 angeordnet sind und jeweils eine erste Ausnehmung 4 aufweisen. Bei den zwei Stegen 3 des Steck-Anschlusses 2 kann es sich beispielsweise um die für die

Übertragung von Einheitssignalen notwendigen Anschlüsse handeln. Wie bei Feldgeräten üblich, wird hier in der Regel 4-20 mA verwendet, welches zudem von einem digitalen Signal, beispielsweise gemäß dem HART-Protokoll, überlagert sein kann.

Die zwei Stege 3 sind in der gezeigten Ausführungsvariante als SM D-lötfähige Bauteile ausgestaltet. Dementsprechend müssen für die zwei Stege 3 auf der Leiterplatte 1 keine Durchbohrungen vorhanden sein.

Zur Kapselung von auf der Leiterplatte 1 befindlichen Bauteilen ist auf der Leiterplatte 1 ein Deckel 13 angeordnet. Mit Ausnahme des Steck- Anschlusses 2 bedeckt der Deckel 13 die Oberfläche der Leiterplatte 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel vollständig. Außerdem umfasst der Deckel 13 eine erste Führungs-Anordnung 5, bestehend aus zwei Führungs-Schienen. Die Führungs-Anordnung 5 und die Ausnehmungen 4 der Stege 3 sind derart angeordnet, dass der Klemm-Stecker 6 in etwa planparallel vom Rand der Leiterplatte 1 her an den Steck-Anschluss 2 angesteckt werden kann.

Bei dem in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Leiterplatte 1 im Bereich des Steck-Anschlusses 2 zudem eine zweite Ausnehmung 18. Sie ermöglicht, dass zwischen dem Klemm-Stecker 6 und einem Gehäuseteil 14, an dem die Leiterplatte 1 befestigt ist, ein elektrischer Kontakt mittels eines am Klemm-Stecker 6 angebrachten Kontaktierungs-Elements 17 hergestellt werden kann. Ein solcher Kontakt kann beispielsweise erforderlich sein, um das Gehäuseteil 14 mit einem Masse-Potential des Klemm-Steckers 6 zu verbinden. Voraussetzung hierfür sind natürlich entsprechende

Ausgestaltungen des Klemm-Steckers 6 und des Gehäuseteils 14.

Eine mögliche Ausgestaltungsvariante des Klemm-Steckers 6, welche auf den in Fig. 1 gezeigten Steck-Anschluss 2 ansteckbar ist, ist in der Frontalansicht in Fig. 2a sowie in der Draufsicht in Fig. 2b gezeigt. Korrespondierend zu den zwei Stegen 3 des Steck-Anschlusses 2 umfasst diese

Ausgestaltungsvariante des Klemm-Stecker 6 zwei Klemm-Vorrichtungen in Form von zwei Klemmschrauben 10. Die Klemmschrauben 10 sind derart in einen elektrisch isolierenden Grundkörper 7 einschraubbar, dass durch die Schrauben köpfe der Klemmschrauben 10 jeweils ein Anschluss eines elektrischen Kabels anklemmbar ist. Damit der-Kabel-Anschluss,

beispielsweise eine Kabel-Litze, nicht unmittelbar durch die drehbaren

Schrauben köpfe angeklemmt wird, umfassen die Klemmschrauben 10 der in Fig. 2a und Fig. 2b gezeigte Ausführungsvariante jeweils zwei elektrisch leitfähige Unterlegscheiben 1 1 , 1 1 '. Zum Schutz gegen mögliche Kurzschlüsse zwischen den Anschlüssen der elektrischen Kabel umfasst der Grundkörper 7 im Bereich der Schrauben köpfe der zwei Klemmschrauben 10 eine Isolation Passend zu der ersten Führungsanordnung 5 am Deckel 13 umfasst der Grundkörper 7 des Klemm-Steckers 6 eine zweite Führungsanordnung 9 aus zwei Führungsschienen, über die der Klemm-Stecker 6 in etwa planparallel zur Leiterplatte 1 an den Steck-Anschluss 2 ansteckbar ist.

Bei der in Fig. 2a und Fig. 2b gezeigten Ausführungsvariante umfasst der Klemm-Stecker 6 außerdem ein als Schraube ausgebildetes Kontaktierungs- Element 17. Es dient dazu, das Gehäuseteil 14 über den Klemm-Stecker mit der Masse kontaktieren zu können . Dementsprechend muss Gehäuseteil 14 ein hierzu passendes Innengewinde aufweisen und zumindest in diesem Bereich leitfähig ausgestaltet sein.

Aus Fig. 3a und Fig. 3b wird im Detail ersichtlich, wie der in Fig. 2 a und Fig. 2b gezeigte Klemm-Stecker 6 am Steck-Anschluss 2 der Leiterplatte

angeordnet ist. Zur besseren Übersicht ist der Deckel 13 der Leiterplatte 1 in diesen beiden Figuren nicht mit dargestellt.

Es ist zu sehen, dass der Steg 3 oberhalb der unteren Unterlegscheibe 1 1 ' auf dem Grundkörper 7 aufliegt. Hierbei sind die zwei Klemmschrauben 1 0 derart am Grundkörper 7 angeordnet, dass sie bei angestecktem Klemm-Stecker 6 jeweils durch die erste Ausnehmung 4 verlaufen . Somit ist zwischen dem jeweiligen Steg 3 und der korrespondierenden oberen Unterlegscheibe 1 1 im verschraubten Zustand ein Anschluss eines elektrischen Kabels anklemmbar. Die zwei Klemmschrauben 10 sind über ein entsprechendes Innengewinde 8 mit dem Grundkörper verbunden. Das Innengewinde ist hierbei im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schraubenmutter, welche in den Grundkörper 7 eingelassen ist, ausgestaltet.

Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 3a und Fig. 3b gezeigt ist, umfasst die untere Unterlegscheibe 1 1 ' zudem eine Abwinkelung mit einer Aufnahme 12. Sie kann als Anschluss für ein elektrisches Mess- und Prüfgerät verwendet werden . Diese Variante bietet den Vorteil, dass die Funktion von auf der Leiterplatte 1 befindlichen Bauteilen selbst dann noch getestet werden kann, wenn die Leiterplatte 1 bereits im vorgesehenen Gehäuseteil 14 montiert ist. Eine mögliche Einbausituation der Leiterplatte 1 in einem Innenraum 15 des Gehäuseteils 14 ist in Fig. 4 dargestellt: In der gezeigten Darstellung verfügt die Leiterplatte 1 über einen aufgesteckten Klemm-Stecker 6, über den der Steck-Anschluss 2 kontaktiert wird. Der Steck-Anschluss 2 bzw. der Klemm- Stecker 6 verfügt über zwei Klemmschrauben 10 und einen Masse-Kontakt zum Gehäuseteil hin.

Über eine Durchführung 16 werden ein oder mehrere Anschlusskabel in den Innenraum 15 geführt. Bei Feldgeräten, die mit einer übergeordneten Einheit kommunizieren, handelt es sich typischerweise um die zwei erforderlichen Signalleitungen für das 4-20 mA Mess-Signal. Erfindungsgemäß können die Anschlüsse der Leitungen, sofern sie an deren Ende über eine Litze oder einen vergleichbaren Anschluss verfügen, durch Verschrauben der Klemmschrauben 10 an den jeweiligen Steg 3 angeklemmt werden, ohne dass die Stege 3 eine Torsion beim Verschrauben erfahren. Ein mögliches Abbrechen eines Stegs 3 von der Leiterplatte 1 bei der Montage wird somit verhindert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steck-Verbindung besteht darin, dass bei solchen Feldgeräte-Typen, bei denen der Steck-Anschluss 2 der Leiterplatte 1 nicht kontaktiert sein muss, anstelle des Klemm-Steckers 6 eine hierfür geeignete Schutz-Kappe auf dem Steck-Anschluss 2 aufgesetzt sein kann. Dies ermöglicht den Einsatz von der Baugleichen Leiterplatte 1 in einer erweiterten Anzahl an Feldgeräte-Typen.

Bezugszeichenliste

1 Leiterplatte

2 Steck-Anschluss

3 Steg

4 Erste Ausnehmung

5 Erste Führungs-Anordnung

6 Klemm-Stecker

7 Grundkörper

8 Innengewinde

9 Zweite Führungs-Anordnung

10 Klemmschraube

1 1 ,1 1 ' Unterlegscheibe

12 Aufnahme

13 Deckel

14 Gehäuseteil

15 Innenraum

16 Durchführung

17 Kontaktierungs-Element

18 Zweite Ausnehmung

19 Isolation

20 Buchse