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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Feldgeräte zur Prozess- und Fabrikautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Feldgerät mit einer Leuchtanzeige, die bedienbar ist.
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Technischer Hintergrund
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Feldgeräte, die zur Prozess- und Fabrikautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld eingerichtet sind, werden zur Bestimmung von Prozessparametern oder zur Detektion von Objekten (Grenzstanderfassung) eingesetzt. Bei solchen Feldgeräten handelt es sich beispielsweise um Füllstandmessgeräte, Druckmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Grenzstandsensoren oder Mikrowellenschranken.
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Zur Bedienung der Feldgeräte können Bedientasten, sowie ein Display zur Visualisierung von Messwerten oder Diagnoseinformationen, in dem Feldgerät integriert sein. Starke Lichteinstrahlung oder Verschmutzungen können die Bedienbarkeit und Ablesbarkeit erschweren, sodass es zu Eingabefehlern kommen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bedienbarkeit von Feldgeräten zu erleichtern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Feldgerät, das zur Prozessautomatisierung im industriellen oder privaten Umfeld eingerichtet ist. Es weist ein Bedienelement auf, das eingerichtet ist zur Bedienung des Feldgeräts. Das Bedienelement umfasst als Kombination eine Taste und eine Leuchtanzeige. Die Leuchtanzeige ist zur optischen Rückmeldung eines von einem Benutzer an die Taste abgegebenen Bedienbefehls eingerichtet. Bei der optischen Rückmeldung handelt es sich insbesondere um ein großflächiges Lichtsignal, das von einer großflächigen Lichtquelle abgestrahlt wird. Die Leuchtanzeige kann insbesondere eingerichtet sein, optische Rückmeldungen in verschiedenen Farben abzustrahlen, beispielsweise rot, gelb und grün, oder auch weiß oder blau. Auch kann die Leuchtanzeige eingerichtet sein, die Leuchtsignale dauerhaft oder in einer Art „Blinkmodus“, also abwechselnd „an“ und „aus“, abzustrahlen. Farbe und Blinkfrequenz können dem Benutzer wertvolle Informationen übermitteln, und dies, ohne dass Schrift auf einem Display abgelesen werden muss.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Taste drehbar und/oder seitlich verschiebbar eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann sie auch drückbar sein. Somit können verschiedene von dem Benutzer an die Taste abgegebene Bedienbefehle in entsprechende Bediensignale umgewandelt werden. Auf diese Weise können unterschiedlichste Bedienbefehle durch eine einzelne Taste eingegeben werden, und dies, ohne dass der Benutzer die auf einem Display oder der Taste geschriebenen Informationen lesen muss. Durch das optische Feedback in Form eines Leuchtsignals oder mehrerer Leuchtsignale, die auch noch bei einem eher ungünstigen Blickwinkel wahrgenommen werden können, wird die Bedienung weiter vereinfacht. Dies ist insbesondere bei schwierigen Einbauverhältnissen, Lichtverhältnissen oder schlechten Augen sehr vorteilhaft.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Taste eine kapazitive oder magnetische Sensorik auf, um einen von dem Benutzer an die Taste abgegebenen Bedienbefehl in ein entsprechendes Bediensignal umzuwandeln. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Bedienung der Taste berührungslos erfolgt.
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Im letzteren Fall kann ein Feldgerätedeckel verwendet werden, der am Feldgerätegehäuse angebracht ist und das Bedienelement abdeckt. Hierdurch kann das Bedienelement vor Umwelteinflüssen oder Ex-Bereiche geschützt werden, was insbesondere im Einsatz im Außenbereich vorteilhaft ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Leuchtanzeige in die Taste integriert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Taste in mehrere Tastsegmente unterteilt, beispielsweise in zwei, drei oder vier Segmente. Es kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Segmente in unterschiedlichen Farben leuchten können, was die Eingabe weiter erleichtert. Verschiedene Farben können verschiedenen Bedienbefehlen zugeordnet werden. So kann beispielsweise die Farbe Grün zur Quittierung eingesetzt werden, etc.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Bedienelement als abnehmbares, nachrüstbares Modul ausgeführt, das sich auf das Gehäuse des Feldgeräts aufstecken lässt. Hierfür sind elektrische Schnittstellen vorgesehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bedienelement durch eine Drehbewegung angeschlossen wird, beispielsweise in Kombination mit einer Art Bajonettverschluss.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Feldgerät kein weiteres Bedienelement auf. Vielmehr kann es ausschließlich durch das oben beschriebene Bedienelement bedient und parametriert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Feldgerät um einen Füllstandsensor, insbesondere einen Füllstandradarsensor, der Laufzeitmessungen vornimmt, einen Grenzstandsensor, ein Durchflussmessgerät oder eine Mikrowellenschranke, insbesondere eine Reflexionsmikrowellenschranke.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Werden in der Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Bedienelement eines Feldgeräts in Draufsicht.
- 2a zeigt ein Feldgerät mit einem aufgesteckten Bedienelement.
- 2b zeigt das Bedienelement der 2a in Draufsicht.
- 2c zeigt eine andere Ausführungsform des Bedienelements des Feldgeräts der 2a in Draufsicht.
- 3a zeigt ein Feldgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 3b zeigt das Bedienelement des Feldgeräts der 3a in Draufsicht.
- 4a zeigt ein weiteres Feldgerät gemäß einer Ausführungsform.
- 4b zeigt das Bedienelement des Feldgeräts der 4a in Draufsicht.
- 5a zeigt eine weitere Ausführungsform eines Feldgeräts.
- 5b zeigt das Bedienelement des Feldgeräts der 5a in Draufsicht.
- 6 zeigt eine Draufsicht eines weiteren Bedienelements.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Bedienelement 101, das eingerichtet ist zur Bedienung eines Feldgeräts. Das Bedienelement 101 weist beispielsweise mehrere Tasten 102 auf, die beschriftet sind. Darüber hinaus ist neben den Tasten eine Leuchtanzeige 103 vorgesehen, die beispielsweise hier ringförmig ausgeführt ist. Bei der Leuchtanzeige 103 kann es sich um eine Anzeige mit einer oder mehreren Leuchtdioden („LED“) handeln. Der Bedienbereich weist vier Tasten 102 auf, die mit „plus“, „okay“, „esc“ und „minus“ beschriftet sind.
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2a zeigt ein Feldgerät 100, hier in Form eines Füllstandradars mit einer Hornantenne. Auf das Feldgerätegehäuse ist ein Bedienelement 101 aufgesteckt. Das Bedienelement 101 ist modular ausgeführt und kann nachträglich aufgesteckt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es zum Nachrüsten des Feldgeräts verwendet wird.
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Das Bedienelement 101 kann auch als „Kombielement“ bezeichnet werden und aus einer Leuchtanzeige 103 und einem Dreh- oder Drückteil (Taste 102) bestehen. Die Taste 102 dient der Vor-Ort-Bedienung des Feldgeräts 100. Die Vor-Ort-Bedienung erfolgt ohne Hilfsmittel mittels der Hand 110 bzw. der Finger des Bedieners selbst. Die schraffierte Fläche bezeichnet die Leuchtfläche der Leuchtanzeige 103.
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In dem Kombielement 101 sind somit die Leuchtanzeige 103 und die Tastenanordnung 102 zu einem kombinierten Element (Bedienelement 101) verschmolzen. Beide Funktionen „Leuchten“ und „Bedienen“ werden somit über das gemeinsame Kombielement ermöglicht.
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2b zeigt eine Draufsicht des Bedienelements 101 des Feldgeräts 100 der 2a in Draufsicht. Die Leuchtfläche (schraffierte Fläche) ist in dieser Ausführungsform im Inneren des Bedienelements 101 angeordnet. Die Taste 102, hier ohne Leuchtfunktion in Form eines Rings, ist im äußeren Bereich um die Leuchtanzeige 103 herum angeordnet. Auch hier zeigt die schraffierte Fläche die Leuchtfläche.
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2c zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bedienelements 101 in Draufsicht. Die Leuchtfläche ist in dieser Ausführungsform im äußeren Bereich des Bedienelements angeordnet. Die Taste 102 ist mit der Leuchtanzeige kombiniert und ringförmig im äußeren Bereich des Bedienelements 101 angeordnet. Auch hier zeigt die schraffierte Fläche die Leuchtfläche an. Der innere, kreisförmige Bereich des Kombielements weist keine Leucht- und Bedienfunktionen auf.
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Die oben und im Folgenden beschriebenen Feldgeräte können im Bereich der Prozess- und Fabrikautomation beispielsweise zur Messung von Füllständen, Drücken, Temperatur, Dichten oder Durchflüssen verwendet werden. Auch kann es sich bei den Feldgeräten um Aktuatoren, beispielsweise in Form von Stellungsreglern oder Ventilen handeln, die mit diversen Schnittstellen (z. B. 4...20mA, Hart, 10-Link, FF, Profibus PA, Zweileiter-Ethernet (APL ...) ausgestattet sein können und die mit einer Lichtrückmeldeeinrichtung (Leuchtanzeige 103) in Kombination mit einer Taste 102 als eine Einheit am Feldgerät ausgestattet sind. Das kombinierte Bedienelement 101 ist außen am Feldgerät angebracht, integriert oder als Modul steckbar, und kann in Form und Geometrie unterschiedlich aufgebaut sein, insbesondere ringförmig oder eckig. Die Vor-Ort-Bedienung, Lichtrückmeldung, ggf. auch Vibrationsrückmeldung, sind komplett im Kombielement integriert. Es kann vorgesehen sein, dass die Bedienung und die Visualisierung selbst auch mit aufgesetztem Feldgerätedeckel oder Gehäuse von außen auch ohne Hilfsmittel, wie Magnetstifte, erfolgen können.
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Das Bedienelement kann zur Umsetzung der vier folgenden Funktionen eingerichtet sein:
- A. ) Taste mit Lichtsignal an einem Feldgerät, das beim Drücken bzw. Bedienen vor Ort leuchtet. Das Leuchten signalisiert eine Rückmeldung, dass das Drücken bzw. die Eingabe stattgefunden hat. Alternativ oder zusammen mit dem Leuchten kann auch eine Vibration oder eine anderweitige Rückmeldung des Eingabevorgangs stattfinden.
- B.) Ein mechanisch (z. B. drehbar, drückbar, ...) bewegtes Bedienungsfeld, das geometrisch unterschiedliche Formen aufweisen kann (z. B. ringförmig, eckig, ...). Zusätzliche Hilfsmittel zur Bedienung sind nicht notwendig. Die Leuchtanzeige ist nicht zwingend erforderlich.
- C.) Ein Bedienungsfeld mit Leuchtkörper, das geometrisch unterschiedliche Formen aufweisen kann (z. B. ringförmig, eckig, ...). Die Beleuchtung des Leuchtkörpers kann der Hand- bzw. Fingerbedienung folgen. Hierfür können mechanische, kapazitive oder optische Sensoren vorgesehen sein. Zusätzliche Hilfsmittel zur Bedienung sind nicht notwendig.
- D.) Insbesondere kann das Bedienelement zum nachträglichen Einbau modular ausgeführt sein. Die Beleuchtung durch die Leuchtanzeige kann der Hand- bzw. Fingerbedienung folgen. Beim nachträglichen Einbau sind modulare, steckbare Konzepte, wie beispielsweise „Plicscom“ oder „Plics LED“ möglich. Plicscom und Plics LED sind steckbare Module für Sensoren der Plics-Gerätefamilie. Hierbei ist die Prozessorlogik ausgelagert.
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Insbesondere können Bedienung, Lichtrückmeldung und ggf. auch Vibrationsrückmeldungen im Bedienelement integriert sein. Das Bedienelement kann als drehbarer Leuchtring (LED-Ring) außen am Sensorkopf angebracht sein. Beispielsweise entspricht eine Linksdrehung des Rings dem Befehl „Feld, Eingabeschritt oder Zahl zurück“, eine Rechtsdrehung des Rings dem Befehl „Feld, Eingabeschritt oder Zahl vorwärts“, ein Druck oben auf den Ring dem Befehl „Bestätigung der Eingabe“ und ein Druck unten auf den Ring dem Befehl „Abbruch der Eingabe“.
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Alle diese oben und im Folgenden beschriebenen Eingabebefehle können, falls gewünscht, durch farbige Leuchtzeichen quittiert werden.
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Auch kann vorgesehen sein, dass ein Druck rechts auf den Ring einer Bestätigung der Eingabe entspricht (also der Taste „okay“). Ein Druck links auf den Ring kann einem Abbruch der Eingabe entsprechen (Taste „esc“). Ein Druck auf den gesamten Ring kann der Bestätigung der Eingabe entsprechen. Ein längerer Druck auf den Ring (z. B. zwei Sekunden gedrückt halten) kann einem Öffnen/Beenden des Parametrierungsmenüs entsprechen.
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Der mechanisch drehbare Leuchtring kann festgelegte Rasterschritte aufweisen, in denen er gedreht werden kann. Insbesondere kann er eine Kombifunktion aufweisen: LED-Ring und Vor-Ort-Bedientool.
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Das Bedienelement kann mit kapazitiven, optischen und/oder anderen Sensoren ausgestattet sein. Mit diesen kontaktlosen Sensoren kann das Feldgerät durch einen Feldgerätedeckel hindurch bedient werden. Insbesondere kann in diesem Fall eine Bedienung über Gestenerkennung erfolgen.
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So kann eine Hand- bzw. Fingergeste nach links dem Befehl „Feld, Eingabeschritt oder Zahl zurück“ entsprechen, eine Hand- bzw. Fingergeste nach rechts dem Befehl „Feld, Eingabeschritt oder Zahl vorwärts“, eine Hand- bzw. Fingergeste in Form eines Drucks mittig auf das Kombielement bzw. den Feldgerätedeckel dem Befehl „Bestätigung der Eingabe“ und eine Hand- bzw. Fingergeste durch einen Druck mittig für z. B. zwei Sekunden auf das Kombielement bzw. den Feldgerätedeckel dem Befehl „Öffnen/Beenden des Parametrierungsmenüs oder Abbruch der Eingabe“.
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Alternativ oder zusätzlich können die folgenden Gestensteuerungsfunktionalitäten implementiert werden: Kapazitiv durch Drehbewegung des Fingers, optisch durch Drehbewegung des Fingers oder weitere nicht elektrisch verbundene Lösungen (Gestensteuerung).
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Wie bereits angesprochen, kann das Bedienelement direkt oberhalb des Feldgeräteelektronikbechers angebracht sein und, falls kapazitive oder optische Sensoren vorgesehen sind, auch unterhalb eines Klarsichtdeckels (Feldgerätedeckel), sodass die Bedienung des Feldgeräts von außen möglich ist. Da der Feldgerätedeckel als Klarsichtdeckel (beispielsweise heller Kunststoff oder Glas) ausgeführt sein kann, kann die Leuchtanzeige durch den Deckel hindurch erkannt werden.
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Die Beleuchtungsflächen können in unterschiedlicher Weise am Bedienelement 101 angebracht sein. Z. B. im Inneren des Beleuchtungskörpers (Fläche) oder außen am Ring in Form einer Ringleuchte.
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Das Bedienelement schafft erweiterte Möglichkeiten bei der Bedienung mittels der Vor-Ort-Leuchtanzeige. Insbesondere ist eine komfortablere Vor-Ort-Bedienung und Visualisierung am Feldgerät gegeben. Die Kombination der Vor-Ort-Bedienung und der Vor-Ort-Signalisierung reduziert Komponenten und wirkt positiv auf die Gesamterscheinung des Feldgeräts. Mittels der Leuchtanzeige im Bedienungsbereich kann die Bedienung intuitiver erfolgen. Insbesondere ist das Bedienelement auch bei Schlechtwetter (Regen, Schnee, ...) zuverlässig nutzbar, da es nicht erforderlich ist, die Schrift in einem Display oder die Bezeichnung einer Taste abzulesen. Auch in explosionsgefährdeten Bereichen, insbesondere bei Ex-d Feldgeräten (druckfeste Kapselung) bieten sich durch die Verwendung des Bedienelements erhebliche Vorteile. Den für den Ex-Bereich aufwendig zu erwirkenden „Feuerschein“, als Erlaubnisschein, kann wegfallen. Insbesondere muss der Feldgerätedeckel bei der Bedienung nicht abgenommen werden. Anfällige und kostenintensive Tastenanordnungen, in der Regel drei bis vier Tasten pro Feldgerät, können entfallen. Weiteres Bedienzubehör, wie z. B. Magnetstifte, Schraubendreher, etc., ist nicht erforderlich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Leuchtanzeige in einzelne Segmente aufgeteilt ist, die je nach Bedienung angesteuert werden und beispielsweise leuchtet dann immer dasjenige Segment, welches auch gedrückt werden kann (guide by light).
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3a zeigt ein Feldgerät mit einem Bedienelement 101, das aus einer Leuchtanzeige 103 und einem Dreh- und Drückteil 102, das zur Vor-Ort-Bedienung des Feldgeräts verwendet wird, besteht. Das Bedienelement 101 ist mechanisch drehbar. Die Vor-Ort-Bedienung erfolgt ohne Hilfsmittel mittels der Hand bzw. der Finger des Bedieners selbst. Die schraffierte Fläche zeigt die Leuchtfläche an.
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3b zeigt das dreh- und drückbare Bedienelement 101 in Draufsicht. Die Leuchtfläche ist in dieser Ausführungsform ringförmig im äußeren Bereich des Bedienelements 101 angeordnet. Auch die Taste 102, die ebenfalls die Form eines Rings aufweist, ist im äußeren Bereich angeordnet. Der Ring ist mechanisch, rasterförmig drehbar. Die Anzahl der Rasterungen kann unterschiedlich sein. Auch in dieser Ausführungsform ist das Drücken des Rings möglich, um eine weitere Bedienfunktion durchzuführen (z. B. entsprechend der Tasten „okay“ oder „esc“). Die schraffierte Fläche zeigt die Leuchtfläche der Leuchtanzeige 103 an, die in vier Segmente 104, 105, 106, 107 unterteilt ist.
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4a zeigt ein weiteres Feldgerät, bei dem die Vor-Ort-Bedienung ohne Hilfsmittel mittels der Hand bzw. dem Finger des Bedieners selbst erfolgt. Die Kopplung zwischen der bedienenden Hand 110 und dem integrierten Bedienfeld des Bedienelements 101 erfolgt beispielsweise kapazitiv 114. Hierfür ist eine kapazitive Sensorik im Bedienelement 101 vorgesehen. Hierdurch ist eine Gestensteuerung möglich. Dies erlaubt ein direktes Bedienen wie üblich ohne Feldgerätedeckel 112 als auch ein Bedienen mit Feldgerätedeckel 112, unter dem sich das Bedienelement 101 befindet. Der obere Bereich 111 des Feldgerätedeckels kann transparent ausgeführt sein. 113 zeigt das Feldgerät selbst, beispielsweise hier ein Radarfüllstandmessgerät.
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4b zeigt eine Draufsicht auf das Bedienelement 101 des Feldgeräts der 4a. Die Bedienfläche 101 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel im mittleren Bereich des Bedienelements 101. Darum herum ist die ringförmige Leuchtanzeige 103 angeordnet. Der äußere Ring stellt den Feldgerätedeckel 112 dar.
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5a zeigt eine Ausführungsform eines weiteren Feldgeräts, die in vielerlei Hinsicht der Ausführungsform der 4a entspricht. Die Taste weist in dieser Ausführungsform eine optische Sensorik 114 auf, alternativ oder zusätzlich zur kapazitiven Sensorik der Ausführungsform der 4a.
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5b zeigt, dass die Anordnung der Taste und der Leuchtanzeige 103 ebenso vorgesehen sein kann, wie in der Ausführungsform der 4a.
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6 zeigt ein Bedienelement 101, das nicht ringförmig, sondern hier beispielsweise eckig ausgeführt ist. Die Leuchtfläche der Leuchtanzeige 103 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls eckig im äußeren Bereich des Bedienelements 101 angeordnet. Die schraffierte Fläche zeigt auch hier die Leuchtfläche an.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.