用于過程自動化的傳感器布置、傳感器和電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于過程自動化的傳感器布置。此外，本發(fā)明涉及傳感器和電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]在過程自動化中，傳感器通過機械聯(lián)接部，通常通過卡口封蓋(bayonet closure)連接到電纜上。電纜繼而被連接到諸如測量轉(zhuǎn)換器或控制中心的上級單元。傳感器和電纜各自具有接口，例如感應(yīng)接口或光接口，通過接口傳感器被供應(yīng)能量并確保了從傳感器到電纜和到上級單元的通信。這被描述在例如EP1625643中。
[0003]特別地，這里應(yīng)提及申請人的“Memosens”產(chǎn)品。其它的通用設(shè)計例如為Knick公司的 “Memo sen s”、Mettler_Toledo 的 “ISM”、Hami I ton 的 “ARC，，系統(tǒng)以及Krohne 的“SMARTSENS”。
[0004]目前使用的傳感器和電纜為軸向插接在一起并適當鎖定。在插接情況下，傳感器外殼和電纜外殼彼此軸向布置。此外，傳感器側(cè)上的傳感器元件，例如確定pH值的元件，以及電纜側(cè)上到上級單元的連接器也同樣在軸向方向上被布置到它們的相應(yīng)接口。取決于傳感器的長度，這會引起剛性布置可具有大約25-85cm的軸向長度。電纜在很大程度上是柔性的，且可長達100m。
[0005]由于電纜和傳感器的剛性以及軸向布置，在某些使用條件下，諸如使用實驗室中的燒杯的條件下，可能出現(xiàn)有問題的測量設(shè)置。因此，可能會發(fā)生燒杯由于傳感器-電纜布置的自重而被打翻。因此，必須實施預(yù)防措施以有效防止這種可能情況，參見圖1。
[0006]圖1示出了帶有電纜11.StdT的傳感器1.StdT。傳感器1.StdT與待測量的介質(zhì)20—起在玻璃杯中。機械聯(lián)接部2.StdT和12.StdT以及接口 3和13位于傳感器1.StdT上或電纜
11.StdT上。電纜11.StdT由支撐部21以傳感器1.StdT不能翻倒的方式支承。額外的支撐部21是不方便的且復(fù)雜的。此外，其使得傳感器1.StdT從電纜11.StdT的分離更難，或取決于支撐布置，聯(lián)接部2.StdT和12.StdT可能很難接入或者無法接入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明基于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷的目的。特別地，提出了一種傳感器電纜結(jié)合，其在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中可被靈活處理和使用。
[0008]通過傳感器布置、電纜、和傳感器來解決上述目的。
[0009]如上文所述，通過傳感器布置滿足上述目的。傳感器布置包括:傳感器和電纜，該傳感器包括用于記錄過程自動化中測量值的至少一個傳感器元件、用于將取決于測量值的測量值傳送到第二接口的第一接口以及包括該接口的第一機械聯(lián)接部;該電纜用于將取決于測量值的測量值傳送到上級單元，電纜包括與第一接口互補的第二接口和與第一機械聯(lián)接部互補的第二機械聯(lián)接部，其中第二接口和第二機械聯(lián)接部至少分段布置在電纜外殼中，其中傳感器通過第一機械聯(lián)接部和第二機械聯(lián)接部以可分離的方式連接到電纜上，特別地，以卡扣連接(snap connect1n)的方式，其中傳感器因此經(jīng)由電纜連接到上級單元，其中第一和第二接口被設(shè)計用于傳感器和上級單元之間的雙向通信，其中第一和第二接口確保傳感器的能量供應(yīng)以及通信。傳感器布置的特征在于第二機械聯(lián)接部布置在相對電纜外殼的縱向軸線小于180°角處。
[0010]因此，本傳感器電纜組合的軸向布置是無約束的。這引起諸多優(yōu)點。例如，在具有燒杯的上述設(shè)置的情況下，由于傾斜力矩被大幅度降低，實驗室設(shè)置的穩(wěn)定性提高。避免了使用額外的支撐部來提高傳感器的穩(wěn)定性?？傊@得了節(jié)省空間的設(shè)置。此外，可設(shè)想申請的其它方面，如聯(lián)接部更容易接入。
[0011]在有利的進一步改進中，第一機械聯(lián)接部被布置在相對傳感器的縱向軸線小于180°角處。由此，可獲得更大的靈活性，且傳感器到電纜的更多布置是可能的。
[0012]優(yōu)選地，縱向傳感器軸線和第一機械聯(lián)接部之間的角度和/或縱向電纜外殼軸線和第二機械聯(lián)接部之間的角度是90°。可替代地，該角度可為45°。
[0013]在優(yōu)選布置中，電纜包括接頭，其中接頭將電纜外殼分為第一和第二段，其中第一段包括第二接口和第二機械聯(lián)接部，其中第二段包括電纜附件，其中電纜附件和連接器使得電纜外殼可連接到上級單元，且其中接頭是可旋轉(zhuǎn)的。這進一步提高了電纜的靈活性。提供了額外的活動性。
[0014]在第一形式中，接頭是具有一個自由度的接頭，且特別地，是可旋轉(zhuǎn)-180°到+180°之間的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)接頭。
[0015]優(yōu)選地，接頭被設(shè)計為分段調(diào)節(jié)接頭的旋轉(zhuǎn)角，且接頭包括鎖定裝置，特別地具有卡銷(detent)，其中鎖定裝置將第一段固定在相對于第二段的旋轉(zhuǎn)角位置。因此，接頭可被逐步調(diào)節(jié)，其中步驟可被固定。操作員可因此根據(jù)需要調(diào)節(jié)和固定角度。
[0016]可替代地，接頭被設(shè)計用于接頭上的旋轉(zhuǎn)角的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0017]為了確保即使連續(xù)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角，依然可以固定旋轉(zhuǎn)角，接頭包括制動裝置，其中制動裝置為設(shè)計為固定調(diào)節(jié)過的旋轉(zhuǎn)角，且其中制動裝置確保在第一段和第二段之間的壓配合(force fit)。
[0018]在第二形式中，接頭被設(shè)計為具有三個自由度的接頭，特別地是球接頭(ba 11joint)ο
[0019]在優(yōu)選設(shè)計中，接口設(shè)計為感應(yīng)接口。
[0020]在優(yōu)選的進一步改進中，第一機械聯(lián)接部和第二機械聯(lián)接部被設(shè)計為插接連接，并且特別地包括舌片(tongue)和凹槽。這確保了電纜傳感器組合的完全的靈活性，因為聯(lián)接部自身是約360°可旋轉(zhuǎn)的。聯(lián)接部可快速插接和分離，因為它們通過插接連接保持在一起，由此實質(zhì)上通過彈簧狀元件保持在一起，并且無附加的鎖需要被操作。這和按鈕類似。
[0021]在優(yōu)選設(shè)計中，兩個聯(lián)接部中的一個包括缺口而另一個聯(lián)接部包括與缺口互補的凸出部，特別地是彈簧，且其中凸出部接合缺口以連接聯(lián)接部。由此，缺口提供倒凹且凸出部接合該倒凹。為了將電纜連接到傳感器，將機械聯(lián)接部推壓在一起直到凸出部接合該缺口。為了從電纜上分離傳感器，可拉拽機械聯(lián)接部直到它們彼此脫離。
[0022]為了確保機械連接，聯(lián)接部中的一個包括鎖環(huán)，其中鎖環(huán)以鎖定機械連接的方式設(shè)計，特別是彈簧加載(spring-loaded)，所以可防止機械連接的偶然脫離，其中，為了使第一和第二機械聯(lián)接部之間的連接脫離，鎖環(huán)以如下方式設(shè)計:通過旋轉(zhuǎn)、推壓、拉拽和/或按壓鎖環(huán)，釋放聯(lián)接部之間的機械連接且發(fā)生有意脫離。
[0023]作為純機械連接的替代，第一機械聯(lián)接部和第二機械聯(lián)接部被設(shè)計為磁性連接。這也是用于將兩個機械聯(lián)接部彼此連接的簡單方法。簡單的插接和拉離也是可能的。
[0024]在優(yōu)選布置中，傳感器是pH傳感器，還可是ISFET、一般是離子選擇性傳感器，用于測量氧化還原電勢、介質(zhì)中例如具有UV、IR和/或可見范圍波長的電磁波、氧、導(dǎo)電率、渾濁度、Ξ|_金屬材料濃度或溫度的吸收的傳感器。
[0025]在優(yōu)選設(shè)計中，上級單元是發(fā)送器(transmitter)或控制中心，其中傳感器包括智能單元，特別是微控制器，且智能單元將取決于測量值的測量值轉(zhuǎn)換為可以對于發(fā)送器或控制中心是可解讀的協(xié)議。
[0026]在進一步改進中，智能單元包括用于到上級單元的取決于測量值的測量值的記錄、處理和傳輸?shù)碾娐吩?。電路元件包括例如模擬傳感器電路、用于將記錄的模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、用于根據(jù)可被上級單元解讀的協(xié)議諸如在過程自動化工程中常用的標準通信協(xié)議處理和傳輸數(shù)字測量值到上級單元例如發(fā)送器或控制中心的計算單元和通信單元。
[0027]優(yōu)選地，上級單元是控制中心，并且對于控制中心是可解讀的協(xié)議包括HART、無線HART、Modbus、Profibus FieIdbus、WLAN、ZigBee、藍牙或RFID。
[0028]此外，通過用于測量值的傳送的電纜解決了目的，其中該測量值取決于到上級單位的測量值，電纜包括:接口和機械聯(lián)接部，其中接口和機械聯(lián)接部被至少分段布置在電纜外殼內(nèi)，其中傳感器可經(jīng)由機械聯(lián)接部連接到電纜且機械聯(lián)接部可被連接或分離，特別是通過插接，其中傳感器因此可經(jīng)由電纜連接到上級單元，其中接口被設(shè)計用于傳感器和上級單元之間的雙向通信，并且其中接口除確保通信外還確保傳感器的能量供應(yīng)。電纜的特征在于機械聯(lián)接部被布置在相對電纜外殼的縱向軸線小于180°角處。
[0029]此外，通過傳感器解決了目的，傳感器包含:用于記錄過程自動化中測量值的至少一個傳感器元件；以及用于取決于測量值的測量值到第二接口的傳送的第一接口，以及包括該接口的第一機械聯(lián)接部。傳感器的特征在于第一機械聯(lián)接部被布置在相對傳感器的縱向軸線小于180°角處。
【附圖說明】
[0030]通過下面的附圖詳細解釋了本發(fā)明。所示為:
[0031]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有電纜的傳感器，
[0032]圖2a/b示出以第一設(shè)計(圖2a)和第二設(shè)計(圖2b)的根據(jù)本發(fā)明的傳感器布置，
[0033]圖3a/b示出以連接布置(圖3a)和分離布置(圖3b)的圖2a所示的根據(jù)本發(fā)明的傳感器布置，
[0034]圖4a/b示出第一(圖4a)和第二(圖4b)機械聯(lián)接部的細節(jié)視圖，
[0035]圖5a/b/c/d示出以第三設(shè)計的