專利名稱：用于模塊化系統(tǒng)的低功率交換傳感器的功率供給設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于向模塊化的測量系統(tǒng)賦能的功率供給設備以及一種包括顯示和調節(jié)單元、功率供給設備和低功率傳感器單元的模塊化系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及一種具有結合于其中的能量存儲設備的低功率傳感器單元。
本發(fā)明可應用到的低功率傳感器應該是具有如Namur接口的兩線控制回路的傳感器，該接口對于整個傳感器僅允許很低的功率要求，例如在5V時低于1.2mA。這例如將是一種用于液體或固體的使用電容電極、傳導電極或電平開關的電平檢測傳感器單元/交換傳感器單元。
背景技術：
結合了作為Namur接口的兩線控制回路、作為液體和固體用電平測量和檢測/交換傳感器的低功率傳感器在5V時在低于1.2mA的范圍內以很低的功率要求來工作。傳感器中提供的能量對于電平檢測是足夠的。然而，如果例如作為調節(jié)單元的另一部件將不得不連接至傳感器，正如對于例如傳感器的調節(jié)或設置而言的情況那樣，則傳感器中提供的能量將不足以也向連接到它的此附加外部部件例如調節(jié)單元賦能。
在模塊化系統(tǒng)中，正如本發(fā)明中關注的那樣，可連接至模塊化低功率傳感器單元的模塊化顯示和調節(jié)單元將要求附加的功率源以進行協(xié)作，即輸入、輸出或處理數據。例如在WO 00/50847A1、DE 195 47 281A1和DE 101 13 646A1中描述了包括傳感器、附加外部部件和單個功率供給的測量設備，而沒有提供一種同時向低功率傳感器和外部部件賦能的單個功率供給設備。例如在WO 1993/004422中描述的用于低功率電路的公共功率供給僅能調整用于向低功率傳感器賦能的輸入功率，而沒有提供用于使外部部件適配和向外部部件賦能的接口。然而，由于該系統(tǒng)是模塊化的，所以顯示和調節(jié)單元也能夠同其它傳感器單元一起使用，例如在4-20mA的范圍內連續(xù)工作的傳感器。這些提供了足夠的能量用以也向顯示和調節(jié)單元賦能，而無需任何其它的外部或附加內部功率源。因此，有意義的是提供一種能夠使用在模塊化系統(tǒng)中的功率供給設備，用來既為顯示和調節(jié)單元提供功率又提供在它連接至傳感器時為了功率傳感器單元與顯示和調節(jié)單元進行協(xié)作而需要的附加功率。
此外，在低功率傳感器單元本身之內會有附加的功率需求，例如用于處理從連接到它的部件接收的數據以及用于低功率傳感器單元與連接到它的部件如上面提到的顯示和調節(jié)單元之間的數據通信。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于向模塊化測量系統(tǒng)賦能的功率供給設備，測量系統(tǒng)包括模塊化顯示和調節(jié)單元與模塊化低功率傳感器單元。功率供給設備適于在顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元之間設置和電連接，使得對于模塊化顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元能夠同時賦能。另外，實現(xiàn)在顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元(4)之間的數據通信。根據本發(fā)明的示例性實施例，功率供給設備提供有連接裝置，用于可拆卸地將功率供給單元與顯示和調節(jié)單元和/或低功率傳感器單元連接。
作為低功率傳感器單元，傳感器是指允許對于整個傳感器在5V時低于1.2mA的很低功率要求，該傳感器提供有例如兩線控制回路作為例如Namur接口。這意味著，該功率對于測量或檢測是足夠的，但是另一電部件不能由這類傳感器單元來附加地賦能。因此，本發(fā)明涉及這樣的傳感器單元，它們用于電平檢測或測量，如用于液體或固體的使用電容電極、傳導電極或電平開關的交換傳感器單元。
術語顯示和調節(jié)單元涉及例如模塊化測量系統(tǒng)的模塊，它可應用于適于可拆卸地連接至顯示和調節(jié)單元的各種傳感器。顯示和調節(jié)單元所能連接到的其它傳感器單元可包括用于電平測量和用于壓力測量流體靜壓傳送器或過程壓力傳送器的雷達、超聲和導向微波測量技術。然而，這些傳感器單元都采用連續(xù)地在4至20mA工作的傳感器。與電平測量/交換傳感器相對照，它們也允許在附加部件連接至其時由傳感器單元向附加部件賦能。
模塊化測量系統(tǒng)中使用的顯示和調節(jié)單元能夠用于輸入數據或命令以傳送到低功率傳感器單元。它在連接至低功率傳感器單元時也能夠用于簡單地輸出其數據。在這種情況下，它將僅用作為用以顯示低功率傳感器單元的一般信息的顯示單元。然而，當連接至低功率傳感器單元時，顯示和調節(jié)單元也能夠用于輸入和輸出/顯示數據。在任何情況下，一個顯示和調節(jié)單元能夠用于傳感器單元的耦合，因為它是模塊化構建的而且可拆卸地連接至傳感器單元。這種顯示和調節(jié)單元已經在德國VEGA Grieshaber KG的商標“plicscom”下可用。因此，根據本發(fā)明的一個示例性實施例，功率供給設備可以在至少一個端面上提供有連接裝置，該連接裝置可以與在商標“plicscom”下可用的顯示和調節(jié)單元的連接裝置相連接。
根據本發(fā)明的另一方面，功率供給設備具有殼，該殼適于插入于顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元之間，而且其中設置有能量存儲。殼能夠由也適合于傳感器單元或顯示和調節(jié)單元的任何材料制成。這將依賴于應用，即在何種環(huán)境中和在何種條件下進行測量，像熱或冷、真空或量壓或在侵蝕性和磨蝕性產品中。用于殼的可能材料例如是塑料、不銹鋼或塑料涂覆的鋁。
能量存儲可以是電池、蓄電器或金CAP。在采用電池的情形中，這將必須過不久就更換。因此，能量存儲即電池將不得不設置在殼之中，使得它可容易地存取。在使用蓄電器或金CAP的情形中，將必須提供附加裝置以對蓄電器或金CAP再充電。
根據本發(fā)明的另一方面，該功率供給設備適于安裝至低功率傳感器單元，包括用于液體或固體的電平測量或檢測/交換的檢測器，具有兩線回路，特別是Namur接口，允許在5V時＜1.2mA的功率要求。連接至這種低功率傳感器單元的功率供給設備允許這些傳感器單元就如對于在4-20mA的范圍內連續(xù)工作的傳感器那樣普遍地工作。因此，不僅可進行測量或檢測，而且可以由功率供給設備所提供的附加能量來操作其它電部件。
根據本發(fā)明的另一方面，功率供給設備的殼提供有相應的附著裝置，適于與顯示和調節(jié)單元以及低功率傳感器單元的相應附著裝置協(xié)作。該附著裝置允許功率供給設備與顯示和調節(jié)單元以及低功率傳感器單元的可拆卸接合。由于整個測量系統(tǒng)模塊化，所以附著裝置應該是一致的，即附著裝置應當提供為使得功率供給設備可附著至低功率傳感器單元，而顯示和調節(jié)單元也應該可直接地附著至低功率傳感器單元，其間沒有功率供給設備。可使用不同類型的附著裝置，不過它們必須提供可拆卸的接合，如例如卡口耦合。
此外，根據本發(fā)明的另一方面，功率供給設備具有第一和第二接觸裝置，其中第一接觸裝置提供用于能量存儲至顯示和調節(jié)單元以及低功率傳感器單元的連接以向它們賦能。第二接觸裝置提供用于數據線，允許在顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元之間的通信或數據交換。這些線通過功率供給設備的殼來連接。它們例如可將顯示和調節(jié)單元的控制器連接至低功率傳感器單元的微控制器，以實現(xiàn)數據通信例如用于傳感器單元的配置或用于存儲傳感器單元的數據。
然而，功率供給設備的接觸裝置和附著裝置提供為使得顯示和調節(jié)單元能夠在至少兩個位置定位在功率供給設備上。能夠據此實現(xiàn)的一種構造在US專利申請第10/639232號中或在國際專利申請PCT/EP03/08940中公開，通過引用將其內容完整地結合于此。
此外，根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種模塊化系統(tǒng)，包括可拆卸地彼此連接的而且適于形成彼此電接觸的模塊化顯示和調節(jié)單元、如上所述的模塊化功率供給設備和模塊化低功率傳感器單元，由此當模塊彼此連接時功率供給設備向顯示和調節(jié)單元以及低功率傳感器單元同時賦能。這意味著，不僅附加部件即顯示和調節(jié)單元供給有功率，而且傳感器單元附加地賦有能量。這使得除測量任務外的附加任務成為可能，如低功率傳感器單元的控制器與顯示和調節(jié)單元的控制器的通信。
根據本發(fā)明的另一方面，模塊化系統(tǒng)包括低功率傳感器單元，該單元具有用于液體或固體電平測量或檢測和/或交換的探測器，該探測器包括兩線控制回路，特別是Namur接口，允許在5V時＜1.2mA的很低功率要求。
根據本發(fā)明的另一方面，低功率傳感器單元可借助功率供給單元置于其間的顯示和調節(jié)單元來調節(jié)。
本發(fā)明的另一方面在于容置在顯示和調節(jié)單元中的控制器和容置在低功率傳感器單元中的微控制器彼此通信，而具有通過殼連接相應數據線的接觸裝置的功率供給單元連接在其間。
根據本發(fā)明的另一方面，模塊化系統(tǒng)包括在低功率傳感器單元的微控制器內部或外部的A/D轉換器，該轉換器讀取功率供給設備的電壓以在預定電壓值上閉合電路，由此將功率供給單元連接至微控制器。
根據本發(fā)明的又一方面，顯示和調節(jié)單元以及功率供給設備適于在至少兩個位置中附著于彼此。
此外，本發(fā)明的一個方面是一種傳感器單元，包括在5V時低于1.2mA的范圍內工作的低功率傳感器，構建為模塊，而且適于形成與模塊化顯示和調節(jié)單元的可拆卸接合并且可電連接至它，由此傳感器單元包括能量存儲和功率供給，以允許在附著和電連接至低功率傳感器單元時向傳感器單元以及顯示和調節(jié)單元賦能。
傳感器單元具有蓄電器或金CAP作為能量源，通過升壓器和可控功率源來充電，其中充電電流可依賴于傳感器的抵抗電流而改變。本發(fā)明的另一方面是傳感器還包括微控制器，循環(huán)地查詢顯示和調節(jié)單元是否附著并且在檢測到顯示和調節(jié)單元存在的情形中將顯示和調節(jié)單元連接至內部功率供給。
根據本發(fā)明的又一方面，微控制器監(jiān)視能量存儲的工作電壓，以在檢測到工作電壓下降到預定閾值以下時不向顯示和調節(jié)單元賦能，并給能量存儲再充電，其中不中斷測量工作的功率供給。因此，總是確?？煽康臏y量工作。根據本發(fā)明的另一方面，當檢測到能量存儲的最小工作值時微控制器向顯示和調節(jié)單元供給能量。
下面描述上面提及的顯示和調節(jié)單元的各種實施例的進一步的細節(jié)。考慮這些細節(jié)，根據本發(fā)明的功率供給設備和/或模塊化的系統(tǒng)的示例性實施例變得更清楚。顯示和調節(jié)單元設計用于在至少兩個不同的位置可拆卸地安裝至電子設備，并且具有第一接觸裝置，該第一接觸裝置與輸入和輸出設備于電子設備上的安裝狀態(tài)中的所選位置相獨立地與存在于電子設備上的第二接觸裝置電接觸。
首先這里須指出，在本發(fā)明意義下，術語顯示和調節(jié)單元包括各種功能的設備。據此，例如設備應當理解成僅用以輸入用于電子設備的數據或指令。此外，這樣的設備也可歸于術語顯示和調節(jié)單元之下，該設備僅用于輸出電子設備的數據，即顯示它所安裝到的電子設備的數據或一般信息。除此之外，顯示和調節(jié)單元也可包括這樣的設備，該設備允許信息的輸入以及輸出或者有選擇地允許執(zhí)行前者或后者。
所有上面提到的顯示和調節(jié)單元能夠具有如下共性，它們可拆卸地安裝至電子設備。具體來說，也構思提供不同設計的電子設備，并且該電子設備特別地甚至基于各種測量原理-如壓力測量、溫度測量、基于超聲波或微波的填充電平測量以及填充電平測量，還例如極限狀態(tài)檢測-以及始終一致地設計的接納裝置，該接納裝置允許安裝根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元。
根據另一方面，引入了用于輸入數據和/或用于顯示電子設備信息的顯示和調節(jié)單元，包括附著裝置，用于可拆卸地將顯示和調節(jié)單元安裝至電子設備；以及第一接觸裝置，在顯示和調節(jié)單元于電子設備上的安裝狀態(tài)中，達成與在電子設備上存在的第二接觸裝置電接觸。在此，附著裝置可以這種方式來設計，即它只允許單個位置用于將顯示和調節(jié)單元安裝至電子設備，或者可以采用多于一個的位置。可能的是，顯示和調節(jié)單元也以這種方式來設計，即它可采用在圓上任一所需的位置，為此目的附著裝置于是可以允許旋轉移動。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于電子設備的操作和顯示模塊，該模塊設計用于在至少兩個不同位置可拆卸地安裝至電子設備。該模塊包括如下至少一個裝置包含輸入裝置和顯示裝置的裝置組；第一附著裝置，可借助第二附著裝置可拆卸地接合在電子設備上的任一所選安裝位置中；以及第一接觸裝置，在操作裝置于電子裝置上的安裝狀態(tài)中接觸作為電子設備一部分的第二電接觸裝置，以便對應于至輸入設備中的輸入而將信號傳輸至電子設備和/或將來自電子設備的數據顯示在顯示裝置上。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種設計用于可拆卸地接納顯示和調節(jié)單元的電子設備。該電子設備包括接納設備，用于可拆卸地安裝顯示和調節(jié)單元；接觸裝置，獨立于顯示和調節(jié)單元在電子設備上的安裝狀態(tài)中的所選位置，來與顯示和調節(jié)單元上存在的接觸裝置電連接。
此外，根據本發(fā)明的示例性實施例，提出了電子設備與顯示和調節(jié)單元的組合，特別是不同設計和/或測量原理的多個電子設備的組合，其中每一個具有對待安裝至到它的顯示和調節(jié)單元的相同接納。由此，首次有可能借助僅一個顯示和調節(jié)單元來操作多個電子設備或者取來它們的數據而且現(xiàn)場顯示它們。
在根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的另一示例性實施例中，第一接觸裝置包括多組接觸裝置，這些接觸裝置組彼此間隔開地設置。這種設置的一個優(yōu)點可以是，僅一個第二接觸裝置需要存在于電子設備上，其依賴于所選位置在顯示和調節(jié)單元的安裝狀態(tài)中與顯示和調節(jié)單元上的接觸裝置組之一電接觸。當然，也可能的是，電子設備上存在的第二接觸裝置包括多組接觸裝置，而且僅一個接觸裝置存在于顯示和調節(jié)單元上。而且在這個實施例中，不依賴于所選位置地保證第一接觸裝置和第二接觸裝置總是彼此電接觸。
第一接觸接觸裝置可包括至少一個電接觸表面，而第二接觸裝置可包括與電接觸表面接觸的至少一個電彈簧接觸。當然，也可能的是，第一接觸裝置設計為電彈簧接觸，且第二接觸裝置包括至少一個電接觸表面。甚至本身在現(xiàn)有技術中已公知的其它可拆卸接觸連接也可在本發(fā)明的示例性實施例中使用。
按照根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的示例性實施例，第一附著裝置存在于顯示和調節(jié)單元上，它在設備的安裝狀態(tài)中與在電子設備上提供的第二附著裝置可拆卸地相接合。這種設計使得顯示和調節(jié)單元優(yōu)選在每次選擇的位置中固定至電子設備。
根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的另一示例性實施例提供了第一附著裝置和第二附著裝置一起形成卡口聯(lián)接。由此，通過關于一定角度范圍的輕微軸向和旋轉移動來保證顯示和調節(jié)單元至電子設備的安全且可靠的連接，不過該連接可以再次分開。此外，在這種設計中也可能的是，顯示和調節(jié)單元可以在各種姿態(tài)或位置中以構造簡單的方式附著在電子設備上，或者在任一所選位置中固定至電子設備。
具體來說，在根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的一個示例性實施例中，第一附著裝置包括至少一個樞軸，而第二附著裝置包括至少一個樞軸接納凹陷，該樞軸例如借助組合的軸向和旋轉移動來引入到凹陷中。樞軸和樞軸接納凹陷的數目允許了確定用于將顯示和調節(jié)單元安裝至電子設備的可選位置數目。具體來說，當至少兩個樞軸提供為接合到用于接納那些樞軸的四個凹陷中時是適當的，使得可采用至少兩個不同位置。特別是可采用四個不同位置，其中每一個旋轉90°。
為了避免顯示和調節(jié)單元的不經意的分開，在根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的另一示例性實施例中，樞軸接納凹陷中的至少一個提供有阻塞裝置。該阻塞裝置特別地形成為隆起，該隆起置于樞軸接納凹陷中而且需要以第一和第二附著裝置的阻塞由樞軸通過。
根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的一個示例性實施例具有上側和下側。上側面向用戶并且包括至少一個操作裝置和/或一個顯示裝置。該操作裝置和/或顯示裝置與第一接觸裝置相連接。第一接觸裝置存在于下側上而且具有在下側上的各種位置中安置的接觸表面或接觸彈簧，由此在任一可能的附著位置中保證第二接觸裝置的連接。正如前面已經提到的，特別有利的是提供在圓上彼此均勻間隔開的兩組或三組或四組或五組接觸表面，使得依賴于接觸裝置組數，顯示和調節(jié)單元可以采用在電子設備上相差90°、60°或45°的位置。
在根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的另一示例性實施例中，顯示和調節(jié)單元包括設備體，該設備體又提供在接納環(huán)的下側上，該接納環(huán)可插入于或滑動電子設備上的對應接納環(huán)中或上。
根據本發(fā)明的顯示和調節(jié)單元的另一示例性實施例包括至少一個操作鍵和/或至少一個顯示裝置。
顯示裝置特別地與第一接觸裝置相連接，以便由電子設備供給電流用于顯示裝置和用于顯示電子設備的數據。
根據本發(fā)明的另一方面，一種顯示和調節(jié)單元包括附著裝置，用于可拆卸地將顯示和調節(jié)單元安裝至電子設備；以及第一接觸裝置，在顯示和調節(jié)單元于電子設備上的安裝狀態(tài)中，與電子設備上存在的第二接觸裝置電接觸。這種顯示和調節(jié)單元不需要強制地但可以設計成使得它可以在至少兩個不同位置安裝至電子設備。這里，本發(fā)明的實質在于顯示和調節(jié)單元可以可拆卸地安裝。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了操作和顯示模塊，該操作和顯示模塊設計用于在至少兩個不同的位置可拆卸地安裝至電子設備，并且為此目的而包括如下至少一個裝置包含輸入設備和輸出設備的裝置組；第一附著裝置，可以在每一所安裝位置借助電子設備上存在的第二附著裝置可拆卸地與電子設備相接合；以及第一接觸裝置，在操作設備于電子設備上的安裝狀態(tài)中接觸作為電子設備一部分的第二接觸裝置，以便相應于到輸入設備中的輸入而將電信號傳輸至電子設備。
如前面已經解釋的，在示例性實施例中的這種操作和顯示模塊中，第一附著裝置和第二附著裝置也設計為卡口聯(lián)接。輸入設備例如可以從包含按鈕、開關、觸屏、鍵、滾輪、搖桿開關和操縱桿的輸入設備組中選擇。也可能將各種輸入設備彼此相組合。
具體來說，在根據本發(fā)明的操作和顯示模塊的一個示例性實施例中，該模塊設計為基本上圓柱形且裝配于電子設備的圓柱形接納中。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了顯示和調節(jié)單元與至少一個電子設備的組合。該組合包括用于輸入數據和/或用于顯示電子設備信息的顯示和調節(jié)單元以及至少一個電子設備，顯示和調節(jié)單元設計用于在至少兩個不同的位置可拆卸地安裝至電子設備，并且包括第一接觸裝置，該第一接觸裝置獨立于顯示和調節(jié)單元在電子設備上的安裝狀態(tài)中的所選位置，來與電子設備上存在的第二接觸裝置電連接。
電子設備可以從包括例如壓力傳感器、填充電平傳感器、限制值變送器、溫度傳感器的設備組中來選擇。
在根據本發(fā)明的組合的示例性實施例中，電子設備具有用于接納顯示和調節(jié)單元的接納裝置與用于將顯示和調節(jié)單元固定至電子設備的附著裝置。
在根據本發(fā)明的組合的示例性實施例中，接納裝置包括第一插件裝置，并且顯示和調節(jié)單元包括第二插件裝置。
在根據本發(fā)明的組合的示例性實施例中，用于將顯示和調節(jié)單元固定至電子設備的附著裝置是分立的蓋構件。
在根據本發(fā)明的組合的一個示例性實施例中，蓋構件具有內螺紋，并且電子設備具有外螺紋，由此后者可以擰在內螺紋上。
在根據本發(fā)明的組合的另一示例性實施例中，接納裝置設計用于在至少兩個不同的位置可拆卸地安裝顯示和調節(jié)單元。
在根據本發(fā)明的組合的示例性實施例中，接觸裝置包括至少一個接觸彈簧。
總之，必須指出，根據本發(fā)明的設備的單個特征如上面所解釋的顯示和調節(jié)單元、操作和顯示模塊、電子設備、組合各自也可在其它之中實現(xiàn)。


現(xiàn)在將參照附圖通過實例來說明本發(fā)明的實施例，在附圖中圖1是根據本發(fā)明的模塊化系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據現(xiàn)有技術的模塊化系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據本發(fā)明的傳感器單元的示意圖；圖4是組裝狀態(tài)中的根據本發(fā)明的模塊化系統(tǒng)的示意圖；圖5是連接狀態(tài)中的根據本發(fā)明的模塊化系統(tǒng)的示意圖；圖6是根據本發(fā)明的輸入和輸出設備與操作和顯示模塊的頂視圖；
圖7是沿著圖6中的線A-A的輸入和輸出設備的剖面圖；圖8是圖6中所示輸入和輸出設備的仰視圖；圖9是圖6至8中所示輸入和輸出設備的環(huán)構件的內側細節(jié)；圖10是接納部件的示意性剖面圖，該接納部件可以通過撳扣式抓扣件來附著至電子設備而且用于接納根據前圖的輸入和輸出設備。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的模塊化測量系統(tǒng)2的示意圖，該系統(tǒng)包括功率供給設備1、顯示和調節(jié)單元3以及低功率傳感器單元4。可以看出，功率供給設備插入于顯示和調節(jié)單元3與低功率傳感器單元4之間，并且以相應的接觸裝置10、10′、11、11′連接至二者，這些接觸裝置并行地連接這些單元的相應部件。顯示和調節(jié)單元3包括用于LCD、OLED、PLED或任一其它種合適顯示器的控制器13。
此外，輸入鍵19包括在顯示和調節(jié)單元3中，這些輸入鍵連接至控制器13，并且經由顯示和調節(jié)單元3的第一接觸裝置20和功率供給設備1的第一接觸裝置10連接至功率供給設備1的能量存儲6。
此外，圖1示出了顯示和調節(jié)單元3的控制器13經由顯示和調節(jié)單元3的第二接觸裝置20′與功率供給設備1的第二接觸裝置11以及低功率傳感器單元4的第二接觸裝置11′以及第二接觸裝置21′連接至后者。
低功率傳感器單元4經由功率供給設備1的第一接觸裝置10′和低功率傳感器單元4的第一接觸裝置21連接至功率供給設備1的能量存儲6，使得能量存儲6將在顯示和調節(jié)單元3的工作期間需要的附加功率供給到低功率傳感器單元4的微控制器12。在低功率傳感器單元4處于純測量模式的情形中，即功率供給設備1與顯示和調節(jié)單元3沒有連接到它，微控制器12能在沒有附加能量時以低功率傳感器單元4之內可用的功率來執(zhí)行所有任務。
在工作中，首先將功率供給設備1的能量存儲6三態(tài)至低功率傳感器單元4的+Ub。A/D轉換器14讀取能量存儲6的電壓。在電壓位于預定限制(+Ub以上5％到20％)之內的情形中開關閉合，而且能量存儲6經由低阻抗電阻器連接至微控制器的電壓供給+Ub。
圖2示出了現(xiàn)有技術的模塊化系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括傳感器單元23和待連接至傳感器單元23的外部顯示和調節(jié)單元25，該傳感器單元包括在測量器件24之內的低功率Namur傳感器。傳感器單元23配備有2線控制回路26、功率供給27和微控制器23。然而，輸入和輸出設備25如果連接至傳感器單元23則需要附加的功率供給，而不能由傳感器單元23的功率供給27來饋送。因此，輸入和輸出設備25擁有其自己的內部功率源以便在它連接至傳感器單元23時能工作。
圖3示出了用于向待連接至低功率傳感器單元15的顯示和調節(jié)單元3賦能的本發(fā)明解決方案的另一示意圖。顯示和調節(jié)單元3分別經由顯示單元3的第一和第二接觸裝置(該圖中未示出)以及低功率傳感器單元15的第一和第二接觸裝置31、32直接連接至傳感器單元15。
低功率傳感器單元15包括微控制器19、能量存儲16(為蓄電池或是金CAP)、功率源18、升壓器(step up)17、兩線控制回路26、功率供給17和傳感器28。蓄電器即能量存儲16經由升壓器17和可控功率源18來充電。依賴于傳感器的抵抗電流，充電電流可能改變，以獲得盡可能短的加載時段。顯示和調節(jié)單元3連接至經充電的能量存儲16。
微控制器19循環(huán)地查詢顯示和調節(jié)單元3是否連接。在檢測到顯示和調節(jié)單元3連接之后，能量存儲16連接至低功率傳感器單元15的內部功率供給17。微控制器監(jiān)測工作電壓。如果它太低，則微控制器就不向能量存儲16和因此不向顯示和調節(jié)單元3賦能，并且對能量存儲16再充電。如果在顯示和調節(jié)單元3之間沒有通信，則功率要求足夠低。當能量存儲16到達最小工作值時，顯示和調節(jié)單元3再次激活。因此，對于顯示和調節(jié)單元的工作階段而要求的附加能量由能量存儲16供給。如果能量存儲16中存儲的能量太低，則只有顯示和調節(jié)單元3去激活，而測量任務能夠連續(xù)地執(zhí)行。
圖4的示意圖示出了組裝狀態(tài)中的測量系統(tǒng)2的上面已經描述的三個模塊。低功率傳感器單元4連接至功率供給設備1，該設備又借助相應的附著裝置(未示出)連接至顯示和調節(jié)單元3。此外，從圖4中可以看出，蓋33擰在顯示和調節(jié)單元3上，將后者附加地緊固至功率供給設備1。
圖5示出了組裝狀態(tài)中的測量系統(tǒng)2的與圖4基本上相同的布局。然而，這里整個低功率傳感器單元4在此可見，示出了集成有振蕩器的電平開關34。功率供給設備1再次附著至低功率傳感器單元4的上部，顯示和調節(jié)單元3又以蓋33連接至該設備。
從圖6中所示輸入和輸出設備100的頂視圖能清楚地看到輸入和輸出設備1的上側102，其中包含顯示裝置103和操作鍵105、106。輸入和輸出設備100具有示出了兩個柄凹陷104的基本上圓柱形體。柄凹陷104彼此相對地設置，而且用于輸入和輸出設備100的更好操縱，特別是用于其轉動。
在這里所示的示例性的實施例中，顯示裝置103是置于輸入和輸出設備100的上側102中央的LCD顯示器。在顯示裝置103的一個縱向側上有操作鍵105、106。這些操作鍵105、106用于在菜單控制下操作或配置電子設備以連接至輸入和輸出設備的目的，該電子設備將在下面詳細說明。當然，甚至更少或更多的鍵105、106可以安裝至可與根據本發(fā)明的模塊連接起來使用的輸入和輸出設備100。此外，當然也有可能例如在顯示裝置103的另一縱向側上分別提供另外的開關和鍵或操作構件。
圖7示出了沿著圖6的線A-A的剖面圖。正如可以看到的，這里輸入和輸出設備100已經安裝至接納部分108，該部分通常穩(wěn)固地連接至這里未示出的電子裝備或連接至圖1中所示的功率供給設備1。這里接納部件108借助附著裝置109特別是鎖定凸起111附著至功率供給設備。因此接納部件108以其下側107保持在電子裝備的上側上。它的特征在于連接至功率供給設備1的電塞連接115。該電塞連接115與功率供給設備的電接觸裝置連接。
具體來說，在圖7中可以認出樞軸接納凹陷112，這里未示出的樞軸可以引入到其中。在其后部中，樞軸接納凹陷具有對樞軸接納凹陷的部分113定界的阻塞隆起114。該附著裝置的特定配置將參照圖8更詳細地解釋。
在根據圖8的仰視圖中可看出輸入和輸出設備100的進一步細節(jié)以及因此隱含地看出功率供給設備100的更多細節(jié)。正如可以很好地認出的，輸入和輸出設備100具有圓柱形體而且相應地具有環(huán)構件110，其中樞軸接納凹陷112終止于這里可見的前側上。樞軸接納凹陷112的這些開口以標號120來指示。在圖6中所示輸入和輸出設備100的示例性實施例中總共存在四個樞軸接納凹陷112，每個偏移90°，它們終止于環(huán)形構件110前側上的對應凹陷或開口120中。
因此環(huán)形構件110的特征在于圖9中各自示出的內側117上的樞軸接納凹陷112。如下面將解釋的，環(huán)構件110本身將插入在連接至功率供給設備的對應管或圓柱形件中。
在設備的安裝狀態(tài)中，輸入和輸出設備的下側116面向功率供給設備。這里存在四個圓環(huán)段部118，在每一個圓環(huán)段部中數個接觸表面119聚集成組。每一組接觸表面119具有環(huán)段形狀。這些接觸表面119經由這里未示出的線連接至操作鍵105、106或顯示裝置103。它們用于建立與圖10中更詳細地解釋的存在于電子設備上的第二接觸裝置123的接觸。在圖8中所示的示例性實施例中，存在四組接觸裝置，因此存在四組接觸表面119，使得允許輸入和輸出設備100可以在四個不同的位置安裝在功率供給設備上，并且在每一所選位置中可建立與功率供給設備的第二接觸裝置123的接觸。
功率供給設備的接納部件108以示意性局部剖面圖示出于圖10中。正如可看到的，接納部件108在上側上提供有數個樞軸，即至少三個樞軸，這些樞軸須引入到樞軸接納凹陷112或它們的關聯(lián)開口120中。在相對側上存在數個鎖定凸起111，它們可穩(wěn)固地鉤在功率供給設備上的對應配對物中，使得接納部件108和功率供給設備穩(wěn)固地彼此相連接。接納部件108具有樞軸121安裝至其外側的管的形式，使得該外側可以安置到輸入和輸出設備100的內側117上，而且可以正如對于卡口聯(lián)接而言通常的那樣通過軸向和旋轉移動來緊固于接納部件108上的輸入和輸出設備100的預期位置中。
在圖10中的示意圖中，第二接觸裝置123也以如上所述借助電塞連接115連接至電線122的一個或多個接觸彈簧123的形式來示出。電塞連接115于是又可以連接至功率供給設備或電子設備。
圖10中所示代表中的電接觸彈簧123從水平彎曲，以便即使從接觸彈簧到接觸表面具有不同間距，仍然在置于功率供給設備1或電子設備上的狀態(tài)中確保與輸入和輸出設備的相應接觸表面119的接觸。當根據圖5至9的輸入和輸出設備100與功率供給設備或電子設備的接納部件108連接時，則需要存在與接觸表面組119相接觸的僅一組接觸彈簧123。當然也有可能在接納部件108上存在數組接觸彈簧123，而在輸入和輸出設備100上提供僅一組接觸表面119。
其它實施例在所附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種功率供給設備(1)，用于向模塊化測量系統(tǒng)(2)賦能，所述模塊化測量系統(tǒng)(2)包括模塊化顯示和調節(jié)單元(3)與模塊化低功率傳感器單元(4)，其中所述功率供給設備(1)適于在所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)之間設置和電連接，使得對于所述模塊化顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)能夠同時賦能，并且實現(xiàn)在所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)之間的數據通信。
2.根據權利要求1的功率供給設備(1)，由此所述功率供給設備(1)具有適于在所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)之間插入的殼(5)。
3.根據權利要求2的功率供給設備(1)，由此能量存儲(6)設置于所述殼(5)內。
4.根據權利要求3的功率供給設備(1)，由此所述能量存儲(6)是電池、蓄電器或金CAP。
5.根據權利要求1的功率供給設備(1)，其適于裝配至低功率傳感器單元(4)，該傳感器單元(4)包括用于液體或固體電平測量或檢測和/或交換的探測器，該探測器具有兩線控制回路，特別是Namur接口，允許在5V時＜1.2mA的功率要求。
6.根據權利要求2的功率供給設備(1)，由此所述殼(5)提供有相應的附著裝置(7)，該附著裝置(7)適于與所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)的相應附著裝置(8、9)協(xié)作以允許可拆卸的接合。
7.根據權利要求3的功率供給設備(1)，具有第一接觸裝置和第二接觸裝置(10、10′、11、11′)，由此提供所述第一接觸裝置(10、10′)用于所述能量存儲(6)至所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述低功率傳感器單元(4)的連接，而提供所述第二接觸裝置(11、11′)用于通過所述功率供給設備(1)來連接的數據線。
8.根據權利要求7的功率供給設備(1)，由此所述能量存儲(6)可經由所述第一接觸裝置(10)連接至所述顯示和調節(jié)單元(3)的輸入鍵(19)。
9.根據權利要求7的功率供給設備(1)，由此所述能量存儲(6)可經由所述第一接觸裝置(10′)連接至所述低功率傳感器單元(4)的微控制器(12)。
10.根據權利要求7的功率供給設備(1)，由此所述顯示和調節(jié)單元(3)的顯示控制器(13)的所述數據線可通過所述功率供給設備(1)經由所述第二接觸裝置(11、11′)連接至所述低功率傳感器單元(4)的所述微控制器(12)。
11.根據權利要求1的功率供給設備(1)，其適于使得所述顯示和調節(jié)單元(3)可在至少兩個位置附著至所述功率供給設備(1)。
12.一種模塊化系統(tǒng)，包括可拆卸地彼此連接的而且適于形成彼此電接觸的模塊化顯示和調節(jié)單元(3)、模塊化功率供給設備(1)和模塊化低功率傳感器單元(4)，由此當所述模塊彼此連接時，所述功率供給設備(1)向所述顯示和調節(jié)單元(3)以及所述低功率傳感器單元(4)同時賦能。
13.根據權利要求12的模塊化系統(tǒng)，由此所述低功率傳感器單元(4)包括用于液體或固體電平測量或檢測和/或交換的探測器，所述探測器包括兩線控制回路，特別是Namur接口，具有在5V時＜1.2mA的功率要求。
14.根據權利要求12的模塊化系統(tǒng)，由此所述低功率傳感器單元(4)能夠借助其間插入所述功率供給單元(1)的所述顯示和調節(jié)單元(3)來調節(jié)。
15.根據權利要求12的模塊化系統(tǒng)，由此所述顯示和調節(jié)單元(3)中容置的控制器(13)和所述低功率傳感器單元(4)中容置的微控制器(12)彼此通信，而具有通過所述殼(5)來連接相應數據線的接觸裝置(12、12′)的所述功率供給單元(1)連接在其間。
16.根據權利要求12的模塊化系統(tǒng)，進一步包括在所述低功率傳感器單元(4)的所述微控制器(12)內部或外部的A/D轉換器(14)，該轉換器(14)讀取所述功率供給設備(1)的電壓以在檢測到預定電壓值時閉合電路，由此將所述功率供給單元(1)連接至所述微控制器(12)。
17.根據權利要求12的模塊化系統(tǒng)，由此所述顯示和調節(jié)單元(3)與所述功率供給設備(1)適于在至少兩個位置附著于彼此。
18.一種傳感器單元(15)，包括在5V時低于1.2mA的范圍內工作的低功率傳感器，構建為模塊，而且適于形成與模塊化顯示和調節(jié)單元(3)的可拆卸接合并且可電連接至它，由此所述傳感器單元(15)包括能量存儲(16)和功率供給(17)用以允許在附著和電連接至所述低功率傳感器單元(15)時向所述傳感器單元(15)以及所述顯示和調節(jié)單元(3)賦能。
19.根據權利要求18的傳感器單元(15)，其中所述能量存儲(16)是蓄電器或金CAP，通過升壓器(17)和可控功率源(18)來充電，由此充電電流能夠依賴于所述傳感器的抵抗電流來改變。
20.根據權利要求18的傳感器單元(15)，進一步包括微控制器(19)，循環(huán)地查詢所述顯示和調節(jié)單元(3)是否附著，而且在檢測到所述顯示和調節(jié)單元(3)存在的情形中將所述顯示和調節(jié)單元(3)連接至所述內部功率供給。
21.根據權利要求18的傳感器單元(15)，其中所述微控制器(19)監(jiān)視所述能量存儲(16)的工作電壓以在檢測到所述工作電壓下降到預定閾值以下時不向所述顯示和調節(jié)單元(3)賦能，并且對所述能量存儲(16)再充電，由此不中斷所述測量工作的功率供給。
22.根據權利要求18的傳感器單元(15)，其中所述微控制器在檢測到所述能量存儲(16)的最小工作值時向所述顯示和調節(jié)單元(3)賦能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向模塊化測量系統(tǒng)賦能的功率供給設備。模塊化測量系統(tǒng)包括模塊化顯示和調節(jié)單元與模塊化低功率傳感器單元。此外，功率供給設備適于在顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元之間設置和電連接，使得對于模塊化顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元能夠同時賦能，并且實現(xiàn)在顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元之間的數據通信。此外，本發(fā)明涉及一種模塊化系統(tǒng)，包括功率供給設備、顯示和調節(jié)單元與低功率傳感器單元。最后，本發(fā)明涉及一種傳感器單元，具有內部能量存儲，用于向連接到它的顯示和調節(jié)單元賦能。
文檔編號G11B33/00GK1918455SQ200580003462
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權日2004年1月28日
發(fā)明者馬丁·梅勒特, 約瑟夫·費倫巴赫, 托馬斯·德克 申請人:Vega格里沙貝兩合公司