本发明专利技术涉及现场设备(1),其具有金属壳体(3)、被引导穿过电缆套管(5)的连接线路(7)以及带有天线(11)的无线电模块(9),其中,所述天线(11)至少部分地在所述壳体(3)外部以平行于所述连接线路(7)的方式并在所述电缆套管(5)中延伸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有金属壳体、被引导穿过电缆套管的连接线路和带有天线的无线电模块的现场设备
本专利技术涉及一种现场设备,该现场设备具有金属壳体、被引导穿过电缆套管的连接线路和带有天线的无线电模块。
技术介绍
在过程自动化技术中使用许多不同类型的现场设备,这些现场设备用于检测和/或影响过程变量。这类现场设备的示例为具有传感器的填充物位测量装置、极限物位测量装置和压力测量装置,所述传感器检测填充物位、极限物位或压力的相关过程变量。通常,这类现场设备连接到诸如引导系统或控制单元等上级单元。这些上级单元用于控制、可视化和/或监测过程。通常,具有金属壳体的现场设备由于它们的机械稳定性和对环境影响的抵抗性而得到使用。当在有爆炸危险的环境中使用现场设备时,这些设备必须符合某些规范,这些规范也要求使用金属壳体。例如,对于防爆型压力封装(Ex-d),在壳体内具有爆炸压力的情况下,现场设备的壳体能够不炸裂,这通常通过金属壳体来实现。对于防燃型耐压封装,能够触发点燃的组分(例如,易燃气体)内置在能承受爆炸压力的壳体内。壳体的开口被设计为防止爆炸向外传递。壳体的所有密封件和套管必须根据这种防燃型进行设计,并因此有时制造成本非常昂贵。在现有技术中众所周知的是,例如使用无线电模块,以更简单地操作和校准现场设备。通过无线电模块进行的操作和校准可以方便操作员在现场进行工作,因为不必打开现场设备以例如进行校准,并且在有爆炸危险的环境中能够完全退出操作。然而,无线电模块的使用与金属壳体存在冲突。如果无线电传送器/接收器与填充物位传感器的其余传感器电子器件一起位于传感器壳体内部,则金属壳体壁会阻止电磁波的传播,并因此阻止期望的无线电连接。因此,在现有技术中已知的是,为金属壳体配备玻璃窗,该玻璃窗用于读取所安装的显示器,并同时允许无线电连接穿过玻璃窗。然而,发现这种情况的缺点在于,这种无线电连接具有很强的方向效应,并因此具有局限的可用性。还已知的是,经由穿过单独的电缆套管的同轴线路将通信信号引导穿过壳体,并将该信号馈送到安装在该处的外部天线。在此,发现这种情况的缺点在于,需要额外的电缆套管,并且电缆套管必须以相应的防爆方式进行设计。
技术实现思路
本专利技术的任务是进一步改进具有金属壳体和无线电模块的现场设备,并克服现有技术中已知的缺点。所述任务通过具有根据权利要求1的特征的现场设备实现。有利的进一步改进是从属权利要求的主题。根据本专利技术的现场设备具有金属壳体、被引导穿过电缆套管的连接线路以及带有天线的无线电模块,其特征在于,天线至少部分地在壳体外部以平行于连接线路的方式并且在电缆套管中延伸。对于根据本专利技术的方案而言,决定性内容在于连接线路和天线二者被引导穿过壳体的公共开口。因此,壳体能够并优选地仅具有单个电缆套管。天线可以被构造为偶极天线,尤其被构造为λ/4或λ/2偶极子。也可考虑将天线构造为棒形天线,尤其被构造为λ/4或λ/2短截线天线。短截线天线应理解为由一条导线或另一导体制成的天线,其长度优选为λ/4。因此,在几千兆赫兹的频率下,天线能够完全布置在电缆套管中。由此实现了紧凑布置,而不需要任何额外扩展。如果天线通过电缆套管包封,则构造特别简单且紧凑。尤其在电缆套管的制造期间,天线可以嵌入电缆套管中且利用塑料包封。作为天线在电缆套管中的布置的替代方式,连接线路的一部分(即,尤其是导线或屏蔽层)可以连接到无线电模块并用作天线。因此,可以将连接线路的额外导线或连接线路的屏蔽层用作天线。当使用屏蔽层时,屏蔽层有利地通过频率选择电路接地,优选地连接到壳体。通过频率选择电路,可以继续使用屏蔽层的例如屏蔽和转移电磁干扰的功能,并且可以同时实现天线功能。为此,优选地,频率选择电路被构造为在无线电模块的发射和接收频率处具有高阻抗。以此方式,在无线电模块的发送频率处的无线电信号不被转移到壳体接地,而是被引导到天线或分别被引导到连接线路的屏蔽层以进行传送。在接收的情况下,接收的无线电信号类似地不被转移到壳体接地,而是被引导到无线电模块以进行进一步处理。对于电磁干扰,频率选择电路优选具有低阻抗(即,具有可通过性),并将该电磁干扰转移到壳体接地。优选地,无线电模块的发射和接收频率在400MHz和10GHz之间。在该频率范围内,涵盖了通过无线电进行数据通信的所有常规无线电标准,尤其是蓝牙、无线HART、ZIGBEE、WLAN、移动无线电(GSM、LTE等)和LoRa(远程广域网)。下面将参照附图通过实施例详细地解释本专利技术。附图说明图1示出了根据本申请的现场设备的第一实施例。图2示出了根据本申请的现场设备的第二实施例。具体实施方式图1示出了根据本申请的现场设备1的第一实施例的示意图。为了可见性,图1仅示意性地示出了现场设备1。为了解释本申请所依据的思想,仅示出了现场设备1的金属壳体3和布置在金属壳体3中的无线电模块9。没有示出多个其它部件,尤其电子系统、能量供应部和存在的任何传感器系统。金属壳体3具有电缆套管5,电缆套管5根据适用的防爆规定密封金属壳体3中的开口。连接线路7被从金属壳体3的外部以穿过电缆套管5的方式引导到壳体的内部。在该实施例中,金属壳体3和电缆套管被构造为防燃型耐压封装,也被称为Ex-d。在该实施例中,金属壳体3具有单个电缆套管5,连接线路7被引导穿过该电缆套管5。这种情况特别有利,原因在于另外的电缆套管将导致相应高的密封费用,且上述情况可以避免该费用。在该实施例中,连接线路被构造为具有屏蔽层13的双线线路。这是一种典型的构造,该构造一方面能够通过4-20mA协议向上级单元(例如,控制室)传送测量值且/或例如通过HART协议与现场设备双向通信,另一方面通过4-20mA电流回路为现场设备提供能量。无线电模块9在其发射和接收端子处经由确保电流隔离(galvanischeTrennung)的电容C连接到连接线路7的屏蔽层13。屏蔽层13还通过频率选择电路(例如,带阻滤波器)15连接到壳体3或者连接到壳体接地在此,频率选择电路15被构造为在无线电模块9的发射和接收频率f处具有高阻抗,并同时将其它频率,尤其将电磁干扰范围内的其它频率转移到壳体接地。因此,屏蔽层13可以继续履行其最初的任务,即屏蔽和转移电磁干扰,并同时在无线电模块9的发射和接收频率f的范围内用作天线。因此,由无线电模块9提供的传送信号被从金属壳体3引导穿过电缆套管5,而无需任何额外的构造费用,并且可以在此无减损地传送。作为连接线路7的屏蔽层13的替代例,可以将连接线路的额外的、原本未使用的导线用作天线11。在该构造中,由于连接线路7的屏蔽层13通常可以连接到壳体,所以可以省略频率选择电路15。在此,为了能够传送无线电信号,应注意,可以不屏蔽该额外的导线,因为否则的话,该屏蔽会妨碍传送。在另一替代例中,连接线路7也可被构造为专用电缆。例如,可以使用多层屏蔽电缆(例如,双层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种现场设备(1),其具有金属壳体(3)、被引导穿过电缆套管(5)的连接线路(7)以及带有天线(11)的无线电模块(9),/n其特征在于,所述天线(11)至少部分地在所述壳体(3)的外部以平行于所述连接线路(7)的方式并在所述电缆套管(5)中延伸。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180314 DE 102018105903.51.一种现场设备(1),其具有金属壳体(3)、被引导穿过电缆套管(5)的连接线路(7)以及带有天线(11)的无线电模块(9),
其特征在于,所述天线(11)至少部分地在所述壳体(3)的外部以平行于所述连接线路(7)的方式并在所述电缆套管(5)中延伸。
2.根据权利要求1所述的现场设备(1),其特征在于,
所述天线(11)被构造为偶极天线,尤其被构造为λ/4或λ/2偶极子。
3.根据权利要求1所述的现场设备(1),其特征在于,
所述天线(11)被构造为棒形天线,尤其被构造为λ/4或λ/2短截线天线。
4.根据前述任一项权利要求所述的现场设备(1),其特征在于,
所述天线(11)完全布置在所述电缆套管(5)中。
5.根据权利要求4所述的现场设备(1),其特征在于,
所述天线(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员:托马斯·德克,卡尔·格里斯鲍姆,于尔根·莫茨尔,丹尼尔·舒尔特海斯,
申请(专利权)人:VEGA格里沙贝两合公司,
类型:发明
国别省市:德国;DE
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